红外热成像系统由于具有全天时观测能力而得到广泛应用。为了测试和评估高分辨率红外热成像系统的性能，需要大量多种成像条件下的热红外影像作为输入数据源。通过实验的方法来获取不同条件的红外影像，成本巨大且难以实施，因此需要采取仿真的手段来获取高分辨率的热红外图像。为此，本文对基于光学遥感图像的三维热红外地面场景构建过程展开了研究，主要内容如下:　　1)通过分析地表热能交换机制，基于传热微分方程，建立了几种典型地表的热红外辐射模型。该模型通过设定严谨的边界条件和引入闭环迭代，实现了地表热辐射的高精度计算。　　2)结合地形、遮蔽、临近效应等因素，系统研究了三维地表热辐射的产生和传递机理。在此基础上，结合高精度地表热红外辐射反演算法，建立了基于复杂地形热辐射场模拟的处理模式。　　3)利用三维地表的热辐射场模拟方法，基于高分辨率光学影像中的地物分布和地表纹理信息，逐像素计算各点对应区域的地表热辐射，得到与光学影像分辨率一致的热红外图像。通过创建地表几何模型和纹理映射，重构了地面热红外场景。　　4)针对大气状态的可变性，研究了不同大气条件下，大气辐射以及消光作用的变化;结合应用实例，利用辐射传输方法模拟了地面热辐射场景因大气传输效应对最终模拟图像调制度的影响。　　本文针对地面三维热红外场景仿真中所涉及的问题进行了系统性研究。结果表明，基于光学遥感图像建立的热红外场景，不仅真实表征了三维地表在不同时刻的热红外辐射的空间分布，而且具有较强的真实感。该研究为解决实际应用中对高分辨率热红外影像数据的需求问题，提供了一种有效的途径。同时，对于发展红外场景数字仿真平台、推动红外仿真技术的应用化进程，也具有十分重要的意义。