首先介绍了热红外高光谱成像应用的独特优势，然后论述了机载热红外高光谱成像仪（Airborne Thermal-Infrared Hyperspectral Imaging System， ATHIS）灵敏度优化设计方法，结合仪器特点介绍了实验室矿物发射光谱和气体吸收光谱测量的辐射模型，分析了样本红外光谱与温度分离的数据处理流程。在此基础上，利用ATHIS开展了矿物发射光谱和气体红外吸收光谱的实验室测量，结果表明，利用ATHIS仪器和本文建立的数据方法具备准确反演矿物发射率光谱和气体吸收光谱的能力，后续将利用该仪器开展多平台的遥感应用试验，为未来开展星载热红外高光谱相机研制和数据处理奠定基础。