地物向外界发出的红外辐射能量大小与其表面温度和发射率有着密切的联系。热红外遥感数据记录了地表辐射信息,利用红外遥感技术可以从中获取地表温度（LST）和发射率分布,有助于满足众多研究和应用的需求。随着遥感应用需求的增长,遥感数据需要具备更高的时间和空间分辨率,新型遥感平台和传感器也得到了快速发展。其中,平流层平台在对地观测中具有驻空时间长、空间分辨率高等优势,有广泛的应用前景。虽然星载热红外遥感方法经过长期发展已比较成熟,但平流层高度下的红外多光谱观测及遥感应用尚未见报道;将星载温度遥感方法引入该高度,将面临的算法性能、影响因素尚不明确。因此,本文针对面向平流层的红外遥感应用,开展了对地物温度和发射率获取方法的研究与仿真验证,主要研究工作如下:首先,进行了平流层分裂窗算法的仿真实验,利用辐射传输模型建立了平流层观测数据集,并更新了算法系数,得到LST反演值的理论误差为0.185K。对各项影响因素的敏感性分析结果表明,地表发射率和仪器的噪声等效温差（NETD）是主要影响因素,算法在发射率不确定性优于1%、NETD优于0.4K、光谱响应漂移小于±3nm的条件下,温度反演精度可以实现优于2K的水平。其次,基于分裂窗算法搭建了地表温度反演软件,在操作界面中集成了所需参数的设置,可以通过修改相关参数便捷地更新算法系数。使用ASTER数据对其测试得到的LST反演误差为1.03K,证明该算法在实测数据上的反演精度与仿真结果一致。最后针对分裂窗算法在高空间分辨率条件下,难以获取地表发射率的问题,使用地表温度与发射率分离（TES）算法进行平流层遥感仿真实验。结果表明在典型地表下,TES算法反演LST的理论误差为0.66K,分裂窗两通道的发射率误差分别为0.018和0.015,此精度下的发射率若用于分裂窗算法,产生的LST反演误差应在1.5K内。敏感性分析结果表明,该算法对温湿廓线噪声更敏感,因此需要精确的大气校正;对于植被和水体等接近灰体的地物,算法反演精度较低,该方法更适用于发射率光谱变化范围较大的物质。本文对面向平流层观测场景的地物红外辐射特性获取方法进行了初步研究与仿真实验,可以为平流层红外载荷的温度反演方法设计和研发提供参考。