纵观国际对地观测计划，热红外遥感正朝着高空间分辨率、多角度方向发展，对这些传感器进行前期技术论证及遥感应用模型开发的一个关键环节就是前期的遥感成像模拟。利用计算机进行成像模拟有助于遥感系统的整体设计，也是评价遥感系统性能、载倚的有力工具；同时，良好的成像模拟系统也为高分辨率热红外遥感数据的定量化应用、相关算法验证提供了有力支撑。　　 本文针对高分辨率热红外遥感器的载荷论证和应用需求，以建立全链路的(地表-大气-传感器)正向遥感成像模拟为主要研究内容，研究不同地表条件、大气状况和传感器载荷下基于辐射传输模型的星载高空间分辨率热红外遥感成像模拟方法，设计并开发一套全链路的成像模拟系统，同时要对模拟出的遥感图像进行几何、辐射方面的初步评价与分析。具体研究内容如下：　　 (1)研究利用多源数据(多源遥感数据、土地覆盖资料、气象气候数据、地理数据等)模拟高分辨率热红外地表场景背景的方法，其中包括：利用航空或星载高空间分辨率可见光/近红外数据估算地表发射率；将中低分辨率热红外数据与高分辨率可见光/近红外数据联合估算地表温度的方法等。　　 (2)研究基于三维辐射传输模型进行目标方向性热辐射模拟的方法，使其能够模拟给定组分参量条件下、复杂地物目标的方向性辐射：同时研究2D空间下目标热辐射场与背景热辐射场合成最终地表热辐射场景的方法，将目标的辐射特性在大场景图像中准确的表达出来。　　 (3)在现有大气辐射传输理论基础上，研究针对高分辨率热红外遥感的大气辐射传输解析模型，并开展模型用于成像模拟的实用化方法，使其能够高效、准确的模拟出不同地表条件、大气状况、观测几何下的大气辐射传输过程。　　 (4)研究传感器成像系统的模拟方法，对成像过程中的关键环节：成像几何模型、光电响应、MTF作用及系统噪声等进行模拟，能够比较准确的表现出载荷特性。　　 (5)对模拟图像进行几何、辐射方面的变化分析，得出不同传感器载荷、大气条件、地表条件下模拟图像在几何和辐射方面的变化枞律。　　 研究结果主要包括：　　 (1)设计了基于辐射传输模型的全链路高分辨率热红外遥感成像模拟方法和技术流程，将模拟过程划分为地表场景、大气作用场景及传感器成像场景三部分，并充分考虑了三部分间的辐射传输耦合过程。　　 (2)扩展现有的三维辐射传输模型，使其能够模拟复杂地物目标方向性辐射；并将其引入热红外遥感成像模拟；结合地表相关模型、图像处理算法等，建立了基于神经元网络的可见光/近红外数据、热红外数据联合估算子像元地表温度的方法；完善了单通道温度反演算法，采用多项式和查表相结合，实现无先验知识下的单通道温度反演；最终根据建立的区域辐射平衡算法，实现目标辐射与场景背景辐射的合成，完成高分辨率热红外地表场景模拟。　　 (3)建立的热红外大气辐射传输解析模型，将入瞳辐射按照辐射源及传输方向的差异进行分解，并充分考虑邻近像元的发射、散射贡献，实现不同观测几何、大气状况等条件下的多变量、像元级大气辐射传输模拟。通过验证表明：解析模型的模拟精度达到95％以上，估算出自然条件下中红外和热红外的邻近贡献分别为3％和1％左右。　　 (4)基于推扫式和画幅式传感器几何构象模型，对由地形起伏、成像模式等导致的几何形变进行了分析；同时添加了传感器辐射响应模块，对各分量MTF、光谱响应、噪声等过程加以考虑；在对模拟图像的辐射变化分析基础上，得出模拟图像综合MTF与图像质量参数间具有很好的线性相关性。　　 (5)基于上述地表、大气、传感器各场景的辐射传输模拟方法，集成为全链路遥感成像模拟，给出厂商分辨率热红外遥感成像模拟系统的初步设计。