航空熱紅外成像光譜數(shù)據(jù)具有極其廣泛的應(yīng)用需求。目前國際上，美國、芬蘭、加拿大等發(fā)達(dá)國家已開展了航空熱紅外成像光譜的應(yīng)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(shù)據(jù)源，配以地面同步測量數(shù)據(jù)，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(jié)論：

   1.針對TASI數(shù)據(jù)的特點，建立了基于TASI數(shù)據(jù)的基本處理流程：輻射定標(biāo)、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(chǎn)品的應(yīng)用。

   2.在TASI數(shù)據(jù)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(chǔ)上結(jié)合TASI熱紅外高光譜數(shù)據(jù)對alpha剩余法和ISSTES算法進(jìn)行了改進(jìn)，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(chǔ)分別構(gòu)建了ε_min與MMD、MMR和VAR的經(jīng)驗關(guān)系，進(jìn)行溫度與比輻射率分離。對于TASI數(shù)據(jù)來講，MMR經(jīng)驗關(guān)系反演的溫度精度最高，VAR經(jīng)驗關(guān)系反演的比輻射率精度最高。

   對alpha剩余法引進(jìn)了大氣糾正項和維恩近似糾正項，分析了改進(jìn)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(shù)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(shè)，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(jīng)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(dāng)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(dāng)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(biāo)的重要理論參考。

   應(yīng)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(chǎn)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(zhuǎn)換方法對比分析表明，中心像元法不適合于尺度轉(zhuǎn)換；點擴(kuò)散函數(shù)法在保持圖像的空間自相關(guān)性方面優(yōu)于簡單平均法和小波變換法，但點擴(kuò)散函數(shù)法獲取的圖像的標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)一步運算，在尺度轉(zhuǎn)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(xiàn)，因此實際應(yīng)用中采用此法者居多；其次是點擴(kuò)散函數(shù)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(yīng)大于農(nóng)村，Aster_TES算法的尺度效應(yīng)小于NSTES算法的尺度效應(yīng)。隨著尺度轉(zhuǎn)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(yīng)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(guān)性。根據(jù)回歸方程對溫度與比輻射率進(jìn)行尺度校正結(jié)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(yīng)，但沒有改變不同TES算法之間的尺度效應(yīng)相對大小。

   選用局部方差和半方差進(jìn)行最優(yōu)尺度選擇的結(jié)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。