基于TM影像技術及其在生態環境質量監測中的應用研究

摘要：遙感技術快速、實時、大范圍獲取地表綜合信息的能力在生態環境質量監測中得到了廣泛的應用。本文分析了TM影像技術，并以某地2008、2018年Landsat5的TM影像解譯為例，分析了TM影像技術在生態環境質量監測中的應用，對做好生態環境質量監測具有一定的參考價值。

關鍵詞：TM影像技術;生態環境監測;環境質量

中圖分類號：X83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2019）05-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.05.055

Abstract： The ability of remote sensing technology to acquire comprehensive information on the surface in a fast， real-time and large-scale manner has been widely used in the monitoring of ecological environment quality. This paper analyzes TM image technology， and analyzes the application of TM image technology in ecological environment quality monitoring with the interpretation of TM image of Landsat5 in 2008 and 2018. It has certain reference value for monitoring ecological environment quality. .

Keywords： TM imaging technology; Ecological environment monitoring; Environmental quality

生態環境是人類賴以生存和發展的物質基礎，也承受著人類活動產生的廢棄物和各種作用的結果。生態環境質量是反映生態環境優劣程度，是以生態理論視角評價特定時空范圍對人類生存及經濟社會發展的適宜程度。因此，良好的生態環境質量能夠為人類生存以及經濟社會的可持續發展提供良好的物質基礎。

隨著遙感技術在生態環境監測領域的廣泛應用，其快速、實時、大范圍獲取地表綜合信息的能力在生態環境質量監測中得到了廣泛的應用，幫助人們及時掌握區域環境質量現狀及發展趨勢提供了第一手數據資料，為區域環境保護提供了有效的研究手段。

1 TM影像技術概述

1.1 定義

TM（Thematic mapper）影像是指美國陸地衛星4-5號專題制圖儀所獲取的多波段掃描影像。TM影像共分為7個波段，該技術具有較強的空間分辨率、波普分辨率，以及極其豐富的信息量和較高的定位精度。TM影像除6波段分辨率為120m，其余1、2、3、4、5、7的波段均為30m，不同波段的組合可實用多種類型監測，尤其適用于大面積的遙感動態監測項目。

1.2 內涵

TM1為藍波段，這一波段位于水體衰減系數最小部位，具有較強的水體穿透力，能夠判別水深，對于研究水體渾濁度、淺海水下地形等領域制圖;TM2為綠波段，位于綠色植物反射峰附近，對健康且茂盛植物具有較強的反射敏感，可識別植物類別及植物生產力評價，可反映沙洲、沿岸沙壩以及水下地形等;TM3為紅外波段，位于葉綠素吸收帶，區分植物類型、覆蓋度，以及植物生長狀況的判斷等，對地表、植被、巖性、地貌、水文等特點提供豐富信息;TM4為近紅外波段，位于植物高反射區，反映大量植物信息，識別、分類植物，勾繪水體邊界，識別與水有聯系的地質構造、地貌等等;TM5為短波紅外波段，位于兩個水體吸收帶，對植物、土壤水分含量敏感。TM6為紅外波段，對地物熱量輻射敏感;TM7為中紅外波段，專為地質調查追加波段。

1.3 特點

TM影像在各個波段組合下，地表覆蓋物類型會呈現出不同特點：森林：顯示為棕色、紅色、褐色等一系列多變色調;灌叢和草甸：呈現出明亮的紅色到淺紅色;湖泊、河流：湖泊常為邊界清晰的黑色斑塊，河流則為黑色或深藍色;城鎮：較亮的灰色或青灰色斑塊;農田：顏色多變的綠色、灰色以及淺紫色、淺紅色斑塊。

2 TM影像在生態環境質量監測中的應用

2.1 研究區域概況

某監測區域位于41°30～42°52N、109°36～111°34E，人口45萬，南北長約210km，東西寬約180km，屬于中溫帶半干旱大陸性季風氣候。全年日照充沛，降雨量少，風沙大。土壤多為栗鈣土和棕鈣土，草地屬歐亞大陸草原區，草地植被群落結構較為單一，草層稀疏、低矮。

2.2 監測技術方法

（1）數據源。2008、2018年某監測區影像采用Landsat5的TM影像，影像分辨率25m，實相取各個年度的生長季節（4-8月），單景影像云量覆蓋平均不超過15%。共10個單景，單景覆蓋地面面積150×150km2。（2）技術標準。根據《生態環境狀況評價技術規范（試行）》（HJ/T192-2006）的標準和要求，擬對該區域的生態環境質量狀況進行評價。評價的內容包括區域生物豐富度指數、土地退化指數、環境質量指數、水網密度指數，并將各個指數賦予相應權重，獲得生態環境質量EI值，并將其生態環境質量分為差、較差、一般、良好、優等五個等級;生態環境狀況變化ΔEI劃分顯著、明顯、一般和無明顯變化4級。

2.3 技術路線

（1）影像前期加工。做好投影轉換、影像合成以及幾何校正，將誤差控制在0.5個像元內。（2）圖像解譯。根據被監測區域的生態環境類型的具體地理分布及影像特點，利用地理信息軟件讀取土地變化類型，并建立相應的生態環境遙感數據庫，為保證監測結果的準確性，選擇了50個典型地物進行野外監測和核查。（3）技術方法。以及前述的技術標準，計算出該區域的生態環境狀況指標指數，并根據權重獲得區域生態環境質量綜合指數，并由不同指數對應的等級，對結果進行對比、評價和分析。

3 監測結果與分析

3.1 生態環境狀況

根據《生態環境狀況評價技術規范（試行）》，對該區域的Landsat5的TM影像數據進行人工目視解譯，分別獲得2008年、2018年兩個年份的生態環境狀況指數，對應的生態環境質量指數為良好。

3.2 生態環境狀況變化分析

通過解譯2008年、2018年兩個影像數據，以及這兩個年份的生態環境數據資料，計算出反映該區域生態環境質量狀況的5個指標數據，獲得生態環境狀況（見表1）。結合生態環境質量狀況變化幅度分級表，反映出該區域的2008、2018年的生態環境狀況略為向好，其中，生物豐富度、植物覆蓋度都呈現向好態勢，但土地退化指數有所增加，這也反映出該區域的生態環境質量狀況整體改善，但由于降水量少等氣候因素，土地退化及水網密度下降，需要做好跟蹤觀察。

3.3 評價

從上述監測獲取的數據和影像分析來看，該區域2018年的生態環境類型主要是以草地覆蓋為主，耕地次之;與2008年相比，生態環境質量整體向好，這與這10年來該地實行退耕還林、生態環境保護和環境保護規劃的落實密切相關。盡管這一地區的生態環境質量呈現好轉趨勢，但生態環境質量處于較低水平，生態環境保護不能掉以輕心，還需要采取相關措施，加大環境保護力度。

參考文獻

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收稿日期：2019-03-20

作者簡介：楊建波（1980-），男，土家族，本科學歷，工程師，研究方向為環境保護、生態環境監測等。