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作为区域和全球尺度陆面物理过程和地表与大气相互作用结果的一个重要参数，地表温度(LST)在气候，气象，水文，生态，和广泛的跨学科的研究领域都起着重要的作用。由于地表的特征具有较强的空间异质性，如植被，地形和土壤的物理性质的不同，会导致地表温度出现差异，所以目前为止星载遥感是获取区域和全球地表温度的唯一途径。从1975年起，使用卫星数据反演地表温度慢慢成为热红外领域的研究热点。尽管有许多的地表温度反演算法发表，但是要获取全球范围的高精度的地表温度产品还是存在着许多难题未解。甚至到当前，星载卫星地表温度反演的精度还是难以到达海洋0.3K，地表1K这个精度要求。因此，如何提高星载卫星地表反演精度的研究仍需继续。 风云三号(FY3)是我国第二代极轨气象卫星，其一共包括三颗卫星，即风云三号01星(FY-3A)和风云三号02星(FY-3B)，和风云三号03星，分别于2008年5月27日，2010年11月5日和2013年9月23日成功发射，三颗星组网观测使我国全球观测数据的时间分辨率提高到6小时。可见光红外扫描辐射计(VIRR)是FY3上搭载的一个重要的传感器，其包含七个可见光近红外波段和三个热红外波段，可用于探测云和雾，反演云属性、陆表温度和研究地球辐射平衡。这三颗卫星可以提供高时间分辨率和空间分辨率的热红外数据，但是到现在，还没有公开可用的VIRR地表温度产品。为了向用户提供高质量，可靠的中国卫星反演的地表温度产品，很有必要研究针对VIRR数据的地表温度反演算法。 本文以FY3 VIRR卫星数据为主要数据源，发展了一种适合我国极轨气象卫星数据地表发射率和地表温度反演的算法，旨在快速获得实时高时间分辨率、高精度的地表温度产品，为其他研究领域提供可靠的温度产品。本文具体的研究内容和结论如下: 1) VIRR传感器有三个热红外窄波段，其中4，5波段非常适合用分裂窗算法反演地表温度。由此我们分析对比了6种分裂窗算法，确定了适合FY3 VIRR地表温度反演的算法。为了提高分裂窗算法反演的精度，我们将地表温度，大气水汽含量分为多个子区间，获取不同区间这6种分裂窗算法在12个(0-69°)不同观测角度的系数。对比通道亮温，地表发射率和大气水汽含量不确定性引起的温度反演总误差，提出了用改进的广义分裂窗算法(SW1)和Prata&Platt，1991提出的分裂窗算法(SW3)结合的方法用于FY3 VIRR地表温度反演。 2)地表发射率的准确与否直接影响着分裂窗算法在地表温度反演中的精度。本文改进了地表发射率分类赋值法，发展了适用于VIRR地表发射率估算的植被覆盖度(FVC)阈值法。该方法首先根据土地利用覆盖数据把地表分为水体，冰雪和非水体，冰雪两类。对于前者，镜面模型用于反演VIRR热红外通道的地表发射率。对于后者以FVC为阈值，当FVC大于50％时，体散射BRDF模型用于计算FY3 VIRR热红外4，5通道地表发射率。当FVC小于10％时，ASTER1KM发射率产品引入拟合FY3 VIRR热红外4，5通道的地表发射率。当FVC位于两者之间，几何BRDF模型被使用。BRDF模型的引入，使得地表发射率估算既考虑了混合像元的影响，即地表分为植被和地表两个组分，又考虑了发射率的角度效应，使用了核函数来描述观测角度的影响。 3)分裂窗算法在反演干旱半干旱地区裸露地表的地表温度方面表现较差。因此本文使用甘肃黑河半干旱地区的4个裸露地表对温度反演精度进行评估。结果显示，本文引入ASTER1km发射率产品来估算裸露地表发射率的方法是可行的，本文发展的用于VIRR数据反演地表温度的分裂窗算法在半干旱地区的精度可以接受。