土壤-植被系统蒸散发（Evapotranspiration，ET）由土壤蒸发、植被蒸腾和植被降雨截留损失三部分组成，是水圈、大气圈和生物圈能量和水分交换的主要过程。蒸散发消耗了地表获得的大部分净辐射和降水量，因此，在能量平衡和水量平衡中起着重要作用。区域尺度土壤-植被系统的蒸散发是水文学、气象学以及农林业科学研究领域的重要关注对象，在干旱监测、水资源管理及作物估产等方面，都有着重要意义。多源遥感数据的出现为估算区域尺度的地表蒸散发提供了充足的信息。然而，遥感信息与蒸散发机制之间存在复杂的联系，区域和全球蒸散发的精确估算依然具有挑战性。　　本文以土壤-植被系统的区域尺度长时间序列日蒸散发的估算为研究目标，以已有的地表蒸散发模型ETMonitor框架为基础，重点解决区域尺度植被降雨截留损失估算及土壤蒸发和植被蒸腾模拟中土壤水分传输及胁迫作用的表达问题，发展了多源遥感数据估算区域蒸散发的模型，并选择中国西部黑河流域为研究区对模型加以运用和验证。主要开展了以下工作:　　(1)发展了区域尺度植被降雨截留遥感估算模型。模型以传统点尺度Gash降雨截留模型为基础，考虑了植被全要素（绿叶、枯叶、枝干/茎等）、植被空间分布非均匀性和气象要素对降雨的截留作用。利用该模型估算了黑河流域2003-2012年主要植被（森林、灌丛、草地和农田）的降雨截留损失，并采用黑河流域大野口关滩和排露沟两个森林观测站的气象和降雨截留数据，分别在点尺度和区域尺度进行了模型的验证工作，月尺度截留率的均方根误差RMSE均在5.5％以内，相对误差小于17％。　　(2)在原有的ETMonitor模型基础上进一步完善了基于多源遥感信息的区域蒸散发估算，重点发展了以土壤湿度模拟与数据同化相结合的蒸散发估算方法。模型由植被降雨截留模型、土壤蒸发和植被蒸腾模型、及雪面升华模型三个主要模块组成。借助该模型，通过同化卫星观测的土壤湿度，解决了表层和根区土壤湿度对蒸散发胁迫因子的估算。并利用黑河流域不同地表上获取的多年通量观测数据对模型结果加以验证。　　(3)区域蒸散发估算模型敏感性分析。使用“普适似然不确定性估计”GLUE(Generalized Likelihood Uncertainty Estimation)方法，对模型中与植被和土壤属性有关的静态参数的不确定性和“异参同效”现象做了分析，确定了敏感和不敏感参数，指导模型的实际应用。使用敏感度指标对气象和植被结构参数等输入数据进行敏感性分析，发现模型对净辐射最敏感，而对风速最不敏感。　　(4)黑河流域土壤-植被系统蒸散发估算。利用区域气象数据和多源遥感数据，估算了2009-2012年黑河流域土壤-植被系统的蒸散发，并使用三个不同下垫面类型的涡动相关仪(EC)观测的蒸散发数据和一个通量观测矩阵观测的蒸散发数据集，对估算结果进行验证，模拟结果与实测结果吻合较好，决定系数R2为0.83，均方根误差RMSE为0.53 mm d-1，偏差BIAS为-0.06 mm d-1。黑河流域的蒸散发表现出强烈的时空差异性，中游的人工绿洲蒸发最高，其次是降水较多的上游地区，下游的荒漠地区蒸散发则最低，蒸散发最大的月份是植被长势最好和太阳辐射最高的6-8月份。所有土壤-植被系统中，农田蒸散发最高，其次是草地、森林和灌丛，最后是荒漠。与降雨量的关系来看，中下游的降水较少，土壤湿度是蒸散发的关键控制因子，上游地区降水相对充足，土壤水对蒸散发的胁迫不明显。通过不同同化方案的比较，发现引入较多的土壤湿度信息，蒸散发结果会得到提升，因而数据同化在估算干旱-半干旱黑河流域的蒸散发过程中是十分必要的。