随着卫星遥感技术的飞速发展,针对不同的应用需求,卫星搭载的传感器已趋于多样化、差异化。为了能够突破单一遥感手段的限制,不同遥感数据的融合使用已逐渐成为未来发展的趋势。特别是热红外与可见光遥感数据的融合应用,因其不同的成像原理,能够接收到不同维度的目标信息。热红外遥感能够获取到地表温度信息,而可见光遥感影像具有出色的地面分辨率,在对地进行精确定位及立体成像方面优势显著。将热红外与可见光遥感数据联合应用,可以为全球范围内的生态环境、资源探测、灾情预警以及军事应用等多个领域提供支撑。本文以星载热红外温度产品与可见光立体遥感数据的融合应用为目的,重点研究热红外与可见光影像配准、热红外地表温度反演,最终构建出地表三维温度场并初步探索其应用价值。本文首先介绍了星载热红外与可见光数据融合的背景及意义,并总结了相关国内外研究现状。在分析了热红外遥感基本概念及可见光三线阵成像基本原理的基础上,重点研究了基于特征的影像匹配,在充分顾及影像特征信息和同名点分布情况下,提出了一种基于SIFT/ORB几何约束的热红外与可见光影像匹配方法。该方法将得到的高精度SIFT点对对ORB特征点对进行全局性几何约束完成误匹配剔除,最终实现基于多特征点检测的红外影像与可见光影像特征点匹配。同时,结合热红外遥感辐射传输方程,分析大气和地表与辐射之间的相互作用,并以此推及温度反演算法。通过选取不同区域影像,对目前常用的单通道温度反演算法进行定量分析,对比不同算法的精度及在实际应用中的稳定性。最后,通过地表温度产品与可见光立体影像数据,构建携带温度信息且具有高精度三维坐标的地表温度场。以重庆市涪陵区和丽江市玉龙雪山为研究区域,对地表三维温度场的应用进行初步探索,验证本文提出的星载热红外与可见光数据融合使用的可行性,为未来多个领域的研究和应用提供一种新的多源遥感复合测绘方式。