城市建筑物连同其周围场景的红外辐射特性及其红外成像研究对目标识别、遥感探测、城市规划、建筑物无损检测和文物保护等方面有着重要的意义。本文将蒙特卡洛法、区域分解法等方法相结合,计算了不同气候条件下的建筑物外表面温度场及辐射出射度场。首先,运用区域分解法建立了建筑物的几何模型。对华融大厦表面几何结构进行了合理的简化,用区域分解法将建筑物三维复杂几何形体分解为若干个规则的子域,不同子域选用不同坐标系,对各子域进行了数学描述。为建立能量离散方程,对各子域细化了网格。利用辐射传递系数来计算建筑物表面的温度场。建立了建筑物表面辐射传递系数概率模型;计算太阳辐射传递系数时,建立假想包袱面,运用蒙特卡洛法计算了太阳的入射辐射传递系数。运用蒙特卡洛法计算辐射传递系数的好处是,可以考虑建筑物表面的复杂几何特性和复杂辐射特性,可以实现辐射传递系数与能量方程的分离,使得在时间域上能把整个问题分解为若干个子域并行处理,使用多个处理器并行计算。为了获得建筑材料表面的辐射特性参数,实验研究了几种建筑材料表面的散射特性:实验分别测量了可见光波段(0.6328μm)、近红外波段(1.34μm)和中红外波段(3.39μm)下镀膜玻璃和三元乙丙橡胶的双向反射分布函数(BRDF),得到不同入射角度和反射角度下材料表面的BRDF分布规律;实验测量了三元乙丙橡胶表面在干、湿状况下的BRDF,发现表面散射特性受干湿状态的影响很大,在表面润湿状况下出现明显的镜反射分量。最后,将蒙特卡洛法、区域分解法、控制容积法等方法相结合,求解建筑物表面温度场和辐射出射度场。建立了温度场和辐射出射度场理论模型,得到了不同气候条件下不同时刻的表面温度场和辐射出射度场分布,并对计算结果进行了定性分析,通过分析检验了结果的合理性。