航空熱紅外成像光譜數據具有極其廣泛的應用需求。目前國際上，美國、芬蘭、加拿大等發(fā)達國家已開展了航空熱紅外成像光譜的應用研究，其最核心的問題是溫度與比輻射率的精確分離。本文以航空熱紅外成像光譜儀（TASI）為主要數據源，配以地面同步測量數據，圍繞熱紅外溫度與比輻射率的分離及尺度影響展開，研究取得了以下成果和結論：

   1.針對TASI數據的特點，建立了基于TASI數據的基本處理流程：輻射定標、大氣糾正、幾何糾正、圖像鑲嵌、溫度與比輻射率分離，溫度和比輻射率產品的應用。

   2.在TASI數據的溫度與比輻射率分離算法研究方面：

   在研究Aster_TES算法、alpha剩余法和ISSTES算法的基礎上結合TASI熱紅外高光譜數據對alpha剩余法和ISSTES算法進行了改進，從而較好地反演出地表溫度和比輻射率。

   以Aster_TES算法為基礎分別構建了ε_min與MMD、MMR和VAR的經驗關系，進行溫度與比輻射率分離。對于TASI數據來講，MMR經驗關系反演的溫度精度最高，VAR經驗關系反演的比輻射率精度最高。

   對alpha剩余法引進了大氣糾正項和維恩近似糾正項，分析了改進算法的敏感性和反演精度。雖然修正后的算法在理論上得到完善，但是和Aster_TES算法相比，溫度和比輻射率精度較低。

    ISSTES算法中，采用二階差分作為代價函數反演的樣本點的溫度精度最高，但是溫度圖像的空間噪聲大；ISSTES算法只能獲取比輻射率的相對譜形，要精確獲取比輻射率的值還需要增加其他約束條件。

   借鑒Aster_TES和ISSTES算法的優(yōu)秀思想：保持比輻射率波譜形狀和真實地表比輻射率光譜曲線平滑假設，提出了一種基于噪聲分離的溫度與比輻射率分離（NSTES）算法，該算法考慮了噪聲去除以及其他經驗約束使得反演的比輻射率精度有了明顯提升，反演的溫度圖像的信噪比明顯提高。

   光譜分辨率是TES算法精度的重要影響因素：隨著光譜分辨率的提高，溫度反演精度逐漸提高，其中當光譜分辨率小于0.172μm時，精度隨光譜分辨率提高而迅速增加。當光譜分辨率大于0.172μm時，精度隨光譜分辨率提高而增加緩慢。因此0.172μm可作為未來熱紅外高光譜傳感器光譜分辨率指標的重要理論參考。

   應用示范中成功將溫度圖像用于日較差模型，下一步將深入研究把溫度產品用于熱慣量、蒸散模型以及城市能量平衡的研究中。

   3.尺度問題方面：

   不同尺度轉換方法對比分析表明，中心像元法不適合于尺度轉換；點擴散函數法在保持圖像的空間自相關性方面優(yōu)于簡單平均法和小波變換法，但點擴散函數法獲取的圖像的標準差明顯低于簡單平均法和小波變換法；小波變換將空間域變換到頻域后再進一步運算，在尺度轉換中每個移動窗口都存在邊緣像元的處理，因此會增加一些誤差。從運算效率上看，平均法的運算效率最高，最容易實現，因此實際應用中采用此法者居多；其次是點擴散函數法，效率最低的是小波變換法。

   通過分析T_P1和T_P2的差異可知，相同條件下城市溫度的尺度效應大于農村，Aster_TES算法的尺度效應小于NSTES算法的尺度效應。隨著尺度轉換窗口的變大，溫差的直方圖分布也越來越離散，峰值越來越低，其中Aster_TES算法的尺度效應隨尺度變化最慢，其次是NSTES算法。

    T_P1和T_P2、ε_P1和ε_P2之間具有顯著的相關性。根據回歸方程對溫度與比輻射率進行尺度校正結果表明，基于統(tǒng)計方法建立的回歸方程能有效校正溫度與比輻射率的尺度效應，但沒有改變不同TES算法之間的尺度效應相對大小。

   選用局部方差和半方差進行最優(yōu)尺度選擇的結果是：城市熱紅外高光譜研究的最優(yōu)空間分辨率為6.25m~8.75m。