地表比辐射率（Land Surface Emissivity，LSE）是地面温度反演中的一个关键参量，与物质的结构、成分、表面特性、温度以及电磁波发射方向和波长（频率）等因素有关。

地球表面不同区域的地表结构虽然很复杂，从卫星像元的尺度来看，主要由水面、植被和裸土3种地物类型构成。在遥感地表温度反演中，依据LSE的定义和测定原理，研究者们通过大量的地面实验研究，发明了很多计算比辐射率ε的方法，如Griend和Owe发现NDVI与LSE有很强的相关性，相关系数可以达到0.941。因此，可利用NDVI估算地表比辐射率：

表2-2　热红外波段大气平均作用温度估算方程

表2-3　大气透射率估算方程

该模型应用较为广泛，但不同区域地表自然属性的差异使该模型不具有普遍行且不能解决混合像元的问题。混合像元是指在一个像元内存在有不同类型的地物，像元尺度的地表面并不是均匀的。为解决比辐射率中因混合像元引起的误差问题，Sobrino等提出用NDVI阈值法计算地表比辐射率，认为地表由土壤和植被两种物质混合而成，地表比辐射率随着NDVI值的变化而变化，在此基础上给出了计算比辐射率的公式该方法不仅能较好地解决比辐射率中因混合像元引起的误差问题，而且计算过程不复杂，因此得到了广泛的应用，被认为是比较精确获取地表比辐射率的一种方法。该方法假设土壤和植被比辐射率已知为前提，用NDVI对地表分类，认为NDVI＜0.2、NDVI＞0.5以及0.2≤NDVI≤0.5三种情况下像元的构成结果分别为裸土、植被以及裸土和植被组成的混合像元，然后分别计算不同像元结构下的地表比辐射率。具体计算公式为：

式中，Rred为像元在红光区的反射值；εv是植被比辐射率；εs是裸土的比辐射率；Pv为植被构成比例。计算公式为：

公式2-32中，根据经验，取NDVImax=0.5，NDVImin=0.2。当地表较平坦时，εv=0.99，εs=0.97，dε可以忽略不计。公式2-31混合像元结构下的TM6地表辐射率的估算方程可简化为：

2001年，覃志豪等对利用NDVI阈值法计算地表比辐射率有了进一步的发展，认为地表除了自然表面外还包括水体和城镇两种地物，其中自然表面是由不同比例的土壤和植被构成的混合像元，水体为影像上所有的水域（可认为为纯像元），而城镇是由建筑物和植被构成的混合像元。对于水体的比辐射率，可将水体利用监督分类的方法提取出来并赋值为0.995。而对于自然表面和城镇2种地物的比辐射率计算，可利用如下公式完成。

自然表面：

城镇：

式中，Pv是植被覆盖度；Rv、Rs和Rm分别表示植被、土壤和建筑物表面的温度比率；εv、εs和εm分别为植被、土壤和建筑物表面的比辐射率，分别取εv=0.986、εs=0.972、εm=0.970。温度比率与植被覆盖度关系如下：

当假设地表平缓时，公式2-34和2-35可以简化。

自然表面：

城镇：

植被覆盖度：(www.daowen.com)

式中，NDVI为归一化植被指数，分别取NDVIv=0.70和NDVIs=0.05。当某个像元的NDVI大于0.70时，Pv取值为1；当NDVI小于0.05，Pv取值为0。