城市完全表面温度(Tc)是评估城市下垫面与大气物质和能量交换的关键参量。现阶段,Tc的估算仍需城市下垫面详细的三维结构及组分温度信息等。然而,城市下垫面结构与属性极为复杂,其相应的几何结构与组分温度往往难以获得,从而使得目前仍缺乏简洁而高效的Tc遥感估计方法。为此,本文根据标准的城市局地气候分区方案,构建了 10类城市典型下垫面模型,结合Envi-met软件、热辐射方向性正向计算模型与逆向反演核驱动模型,分析了夏、冬两季各一个完整日夜循环内逐时的组分温度及方向辐射温度,评估了城市下垫面热辐射方向性核驱动模型的模拟能力,给出了仅通过方向辐射温度估算Tc的方法。本文的结论与贡献主要包括以下两个方面:(1)为了得到最适宜于城市下垫面热辐射方向性模拟的核驱动模型,本文从全局模拟精度,方向辐射温度模拟精度,热点位置模拟精度进行了多层次全方位比较评估了 10个核驱动模型。结果表明:①双核模型模拟精度优于单核模型,且两类函数模拟精度(RMSE)差近0.5 K。②基于物理推导的双核模型优于经验型双核模型,即具有严格物理意义推导的核函数具有更高的模拟精度。③最优核驱动模型模型精度高(RMSE约为0.5 K),热点模拟准确,能够适用于各种城市下垫面,推荐用于方向辐射温度的反演。(2)通过探索各方向辐射温度、立体角积分温度与Tc之间的关系,得到如下结论:①在单一观测方向的情景下,逼近Tc的最优视角(视域)为观测天顶角处于45～60°、观测方位位于太阳主平面的垂面附近(即太阳方位角±90°)。且最优观测视角处的方向辐射温度与Tc的平均绝对误差值在日间约为1.08 K。②相比于最优视角处的方向辐射温度,立体角积分温度TSI(20～90°)能够更为准确地逼近Tc,两者日间平均绝对误差约0.87 K。③在拥有少数多角度观测(3-5次)的情景下,利用热辐射方向性核驱动模型所推算的立体角积分温度能够较为准确地逼近Tc,两者之间的平均绝对误差在日间约为1.0 K。结合实际观测实验的需求,本文最后给出了对应于每个情景的航测路线规划。本研究确定了适用于城市典型下垫面的最佳核驱动模型,可应用于重建上半球方向辐射温度和角度纠正。本研究提出的rc遥感估计策略简单而有效,有望服务于城市热环境遥感定量化水平的提升。