近年来，针对Landsat TM地表温度反演许多学者提出一些较为成熟的算法，并在许多领域的研究中得到了广泛的应用，但是一直以来由于地面观测数据的缺乏使反演的验证受到了一定的限制。　　本研究以北京市延庆县延庆镇、大榆树镇、沈家营镇约100km2范围内玉米种植农田为实验区，按照布点方案确立、观测目标选取、点位布设、时间序列数据获取、卫星同步观测真值确定的流程，进行结合地面观测的地表温度反演多时相、多算法对比和验证的实验研究。　　根据算法假设，选取玉米生长季内影像质量较好的2011年7月26日、8月18日、9月19日的3期TM影像，进行了结合大气参数和比辐射率估算的单窗算法、普适性单通道算法和基于影像单波段算法的地表温度反演，通过IDL编程获得了3个时相3种算法的反演结果，并进行对比和参数敏感性分析；继而利用往年多时相植被指数叠加分级的方法确定观测点布设方案，并选取长势均匀的玉米作为观测目标，进行多观测点分布式农田实验获取时间序列数据，通过地表温度变化范围与传感器精度相结合的判断标准，使用变步长滑动平均的方法获得卫星同步地面观测值；最后通过观测点GPS点位信息，建立观测点与反演结果之间的空间关系，对观测值和反演值进行单点验证和Kriging内插区域验证。　　本研究为反演算法的对比及验证提供了卫星同步地面观测数据，避免了传统方法中观测点间存在的时间差。对比多时相多算法的异同，表明：单窗算法反演误差最小，基于影像单波段算法次之，普适性单通道算法最大；在晴空(无云)、较干燥、无强对流天气变化的条件下，各算法对应最小反演误差分别为0.02、0.13、0.37K。当环境因素不稳定，受对流、湿度、风速等天气状况影响以及玉米叶片缺损等特殊原因会造成地面观测点与反演结果的差异较大。