基于TM影像技术及其在生态环境质量监测中的应用研究

摘要：遥感技术快速、实时、大范围获取地表综合信息的能力在生态环境质量监测中得到了广泛的应用。本文分析了TM影像技术，并以某地2008、2018年Landsat5的TM影像解译为例，分析了TM影像技术在生态环境质量监测中的应用，对做好生态环境质量监测具有一定的参考价值。

关键词：TM影像技术;生态环境监测;环境质量

中图分类号：X83 文献标识码：A 文章编号：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

生态环境是人类赖以生存和发展的物质基础，也承受着人类活动产生的废弃物和各种作用的结果。生态环境质量是反映生态环境优劣程度，是以生态理论视角评价特定时空范围对人类生存及经济社会发展的适宜程度。因此，良好的生态环境质量能够为人类生存以及经济社会的可持续发展提供良好的物质基础。

随着遥感技术在生态环境监测领域的广泛应用，其快速、实时、大范围获取地表综合信息的能力在生态环境质量监测中得到了广泛的应用，帮助人们及时掌握区域环境质量现状及发展趋势提供了第一手数据资料，为区域环境保护提供了有效的研究手段。

1 TM影像技术概述

1.1 定义

TM（Thematic mapper）影像是指美国陆地卫星4-5号专题制图仪所获取的多波段扫描影像。TM影像共分为7个波段，该技术具有较强的空间分辨率、波普分辨率，以及极其丰富的信息量和较高的定位精度。TM影像除6波段分辨率为120m，其余1、2、3、4、5、7的波段均为30m，不同波段的组合可实用多种类型监测，尤其适用于大面积的遥感动态监测项目。

1.2 内涵

TM1为蓝波段，这一波段位于水体衰减系数最小部位，具有较强的水体穿透力，能够判别水深，对于研究水体浑浊度、浅海水下地形等领域制图;TM2为绿波段，位于绿色植物反射峰附近，对健康且茂盛植物具有较强的反射敏感，可识别植物类别及植物生产力评价，可反映沙洲、沿岸沙坝以及水下地形等;TM3为红外波段，位于叶绿素吸收带，区分植物类型、覆盖度，以及植物生长状况的判断等，对地表、植被、岩性、地貌、水文等特点提供丰富信息;TM4为近红外波段，位于植物高反射区，反映大量植物信息，识别、分类植物，勾绘水体边界，识别与水有联系的地质构造、地貌等等;TM5為短波红外波段，位于两个水体吸收带，对植物、土壤水分含量敏感。TM6为红外波段，对地物热量辐射敏感;TM7为中红外波段，专为地质调查追加波段。

1.3 特点

TM影像在各个波段组合下，地表覆盖物类型会呈现出不同特点：森林：显示为棕色、红色、褐色等一系列多变色调;灌丛和草甸：呈现出明亮的红色到浅红色;湖泊、河流：湖泊常为边界清晰的黑色斑块，河流则为黑色或深蓝色;城镇：较亮的灰色或青灰色斑块;农田：颜色多变的绿色、灰色以及浅紫色、浅红色斑块。

2 TM影像在生态环境质量监测中的应用

2.1 研究区域概况

某监测区域位于41°30～42°52N、109°36～111°34E，人口45万，南北长约210km，东西宽约180km，属于中温带半干旱大陆性季风气候。全年日照充沛，降雨量少，风沙大。土壤多为栗钙土和棕钙土，草地属欧亚大陆草原区，草地植被群落结构较为单一，草层稀疏、低矮。

2.2 监测技术方法

（1）数据源。2008、2018年某监测区影像采用Landsat5的TM影像，影像分辨率25m，实相取各个年度的生长季节（4-8月），单景影像云量覆盖平均不超过15%。共10个单景，单景覆盖地面面积150×150km2。（2）技术标准。根据《生态环境状况评价技术规范（试行）》（HJ/T192-2006）的标准和要求，拟对该区域的生态环境质量状况进行评价。评价的内容包括区域生物丰富度指数、土地退化指数、环境质量指数、水网密度指数，并将各个指数赋予相应权重，获得生态环境质量EI值，并将其生态环境质量分为差、较差、一般、良好、优等五个等级;生态环境状况变化ΔEI划分显著、明显、一般和无明显变化4级。

2.3 技术路线

（1）影像前期加工。做好投影转换、影像合成以及几何校正，将误差控制在0.5个像元内。（2）图像解译。根据被监测区域的生态环境类型的具体地理分布及影像特点，利用地理信息软件读取土地变化类型，并建立相应的生态环境遥感数据库，为保证监测结果的准确性，选择了50个典型地物进行野外监测和核查。（3）技术方法。以及前述的技术标准，计算出该区域的生态环境状况指标指数，并根据权重获得区域生态环境质量综合指数，并由不同指数对应的等级，对结果进行对比、评价和分析。

3 监测结果与分析

3.1 生态环境状况

根据《生态环境状况评价技术规范（试行）》，对该区域的Landsat5的TM影像数据进行人工目视解译，分别获得2008年、2018年两个年份的生态环境状况指数，对应的生态环境质量指数为良好。

3.2 生态环境状况变化分析

通过解译2008年、2018年两个影像数据，以及这两个年份的生态环境数据资料，计算出反映该区域生态环境质量状况的5个指标数据，获得生态环境状况（见表1）。结合生态环境质量状况变化幅度分级表，反映出该区域的2008、2018年的生态环境状况略为向好，其中，生物丰富度、植物覆盖度都呈现向好态势，但土地退化指数有所增加，这也反映出该区域的生态环境质量状况整体改善，但由于降水量少等气候因素，土地退化及水网密度下降，需要做好跟踪观察。

3.3 评价

从上述监测获取的数据和影像分析来看，该区域2018年的生态环境类型主要是以草地覆盖为主，耕地次之;与2008年相比，生态环境质量整体向好，这与这10年来该地实行退耕还林、生态环境保护和环境保护规划的落实密切相关。尽管这一地区的生态环境质量呈现好转趋势，但生态环境质量处于较低水平，生态环境保护不能掉以轻心，还需要采取相关措施，加大环境保护力度。

参考文献

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[2]聂欣然，刘荣，周午阳.基于不同地形的tm影像水体提取方法比较和分析[J].江西科学，2017（3）：360-366.

[3]刘晓静，冯铮.基于Landsat tm影像的长春市土地利用变化分析[J].数字技术与应用，2018（10）：214-216.

收稿日期：2019-03-20

作者简介：杨建波（1980-），男，土家族，本科学历，工程师，研究方向为环境保护、生态环境监测等。