地表发射率是遥感反演地表温度过程中的重要参量之一。常规获取地表发射率的遥感方法中，存在温度和发射率病态反演问题；而实验室实测方法在恒定条件下进行，对其实用性有一定的局限。本研究利用室外自然状态下测量所得的地物发射率，研究城区几种典型地物目标温度变化对其实测发射率的影响，探讨温度和发射率之间的耦合关系，剔除温度效应的影响，提高实测地物目标发射率精度，进而为提高遥感反演地表温度精度提供一种有效途径。自然状态下地表种类繁多，不同类型的地表发射率光谱特征差异较大，与温度的耦合关系也各不相同。本文选取城区植被和硬质路面中七种地物目标（草坪、灌木、大理石路面、地砖路面、水泥路面、油漆屋顶面、人行道路面），开展自然状态下地物目标发射率与地物目标温度同步观测实验，选择最优温度-发射率分离算法提取精度较高的发射率，并对发射率数据进行筛选和预处理；结合实测地物目标温度数据，分析不同地物目标发射率光谱及其变换形式与温度的相关性；通过数学模型建立不同地物目标发射率与温度的关系，并进行验证。具体研究内容如下：第一，重点阐述红外光谱仪器的测量原理，设计合理的室外实验方案。其次，分析室外条件下大气环境因素对实测地物目标发射率光谱的影响，筛选理想环境下的地物目标发射率和地物目标温度数据。第二，对比分析四种典型温度-发射率分离算法和仪器自带算法，得出ISSTES是本文中计算地物目标发射率的最优算法；通过小波分析对地物目标发射率光谱平滑去噪处理后发现草坪和灌木的光谱平滑去噪效果较显著。第三，温度与地表发射率相关性分析中，需要选择发射率的特征波长作为关系模型的变量。特征波长的选取可通过对地物目标发射率进行一阶导数变换、二阶导数变换、对数的倒数变换、对数倒数的一阶导数变换并与地物目标温度进行相关性分析等操作，加以确定。其中，灌木、人行道路面、水泥路面、地砖路面等的特征发射率，通过发射率二阶导数变换与温度相关系数来判断；草坪特征发射率通过对数倒数的一阶导数变换与温度相关系数来判断；大理石路面、油漆屋顶面则是通过原始发射率光谱与温度相关系数来判断。第四，借助SPSS、SIMCA-P软件，针对七种不同类型地物目标，利用曲线拟合模型、逐步回归模型、最小二乘法回归模型分别建立七种地物目标发射率与其温度的关系模型，并进行验证。三个模型都表明：与植被相比，硬质路面温度变化对实测硬质路面发射率的影响更大。其中，大理石路面的发射率光谱与其温度的关系密切程度最大，而草坪的发射率光谱与其温度的关系密切程度最小。从模型的效果来看，偏最小二乘法回归模型和曲线拟合模型比逐步回归模型更适用于地物目标发射率与地物目标温度关系的研究。