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地表温度是研究地表能量平衡的重要参数，在地球表面与大气相互作用过程中发挥着极为重要的作用。随着人们对全球变化和可持续发展研究的深入，地表温度因其关键性作用而受到了广泛地关注。本文以NOAA-AVHRR无云数据为主要数据源，以大气辐射传输模型MODTRAN4为主要研究手段，围绕着生成中国陆地区长时间序列地表温度遥感反演产品这一目的，开展了如下几方面的工作：1）分析比较常见的地表温度遥感反演算法，包括单通道算法和多通道算法。典型的单通道算法：单窗算法、普适性单通道算法、单通道参数化模型算法，代表性的多通道算法：通用劈窗算法、基于中红外/热红外通道的白天/晚上算法以及地表温度与比辐射率分离算法。2）基于辐射传输理论、针对NOAA-AVHRR无云数据，建立适用于NOAA系列气象卫星的地表温度反演算法、地表比辐射率估算模型和大气水汽含量反演模型，包括NOAA-AVHRR/2和AVHRR/3两代传感器的参数反演模型：a)利用MODTRAN4模拟不同地表和大气状况下热红外通道（Ch4，10.3-11.3μm和Ch5，11.5-12.5μm）的星上亮温，综合多种地表条件建立模拟数据库；b)利用地表温度、大气水汽含量、地表比辐射率和观测天顶角将模拟数据库分组，获取各分组情况的通用劈窗算法系数；c)利用ASTER波谱库，结合IGBP的16种地表覆盖分类，建立基于NDVI阈值法的适用于NOAA系列气象卫星的地表比辐射率估算模型；d)利用Li等（2003）提出的一种基于劈窗的协方差与方差比的方法实现大气水汽含量的估算；3）NOAA系列气象卫星遥感数据的预处理主要包括数据的辐射校正和重投影。根据NOAA数据处理文档提供的辐射定标方式，完成遥感数据的定标。将建立好的适用于NOAA-AVHRR数据的地表温度反演算法、地表比辐射率估算模型和大气水汽含量反演方法应用到遥感影像数据，实现了地表温度的遥感反演。4）结合斯特藩-波尔兹曼定律，利用2010年全年美国通量站30分钟时间尺度的实测通量数据和MODIS地表比辐射率数据验证地表温度反演的精度。5）将建立的地表温度反演算法、地表比辐射率估算模型和大气水汽含量反演算法应用于遥感影像数据，利用IDL编程实现地表温度的遥感反演、多波段图像的镶嵌和裁剪，生成20年时间序列中国陆地区地表温度数据。