基于TM影像技術(shù)及其在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用研究

摘要：遙感技術(shù)快速、實(shí)時、大范圍獲取地表綜合信息的能力在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用。本文分析了TM影像技術(shù)，并以某地2008、2018年Landsat5的TM影像解譯為例，分析了TM影像技術(shù)在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用，對做好生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：TM影像技術(shù);生態(tài)環(huán)境監(jiān)測;環(huán)境質(zhì)量

中圖分類號：X83 文獻(xiàn)標(biāo)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(tài)環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也承受著人類活動產(chǎn)生的廢棄物和各種作用的結(jié)果。生態(tài)環(huán)境質(zhì)量是反映生態(tài)環(huán)境優(yōu)劣程度，是以生態(tài)理論視角評價(jià)特定時空范圍對人類生存及經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的適宜程度。因此，良好的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量能夠?yàn)槿祟惿嬉约敖?jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展提供良好的物質(zhì)基礎(chǔ)。

隨著遙感技術(shù)在生態(tài)環(huán)境監(jiān)測領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，其快速、實(shí)時、大范圍獲取地表綜合信息的能力在生態(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用，幫助人們及時掌握區(qū)域環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢提供了第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料，為區(qū)域環(huán)境保護(hù)提供了有效的研究手段。

1 TM影像技術(shù)概述

1.1 定義

TM（Thematic mapper）影像是指美國陸地衛(wèi)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(shù)具有較強(qiáng)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(shí)用多種類型監(jiān)測，尤其適用于大面積的遙感動態(tài)監(jiān)測項(xiàng)目。

1.2 內(nèi)涵

TM1為藍(lán)波段，這一波段位于水體衰減系數(shù)最小部位，具有較強(qiáng)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(lǐng)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(qiáng)的反射敏感，可識別植物類別及植物生產(chǎn)力評價(jià)，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(qū)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(diǎn)提供豐富信息;TM4為近紅外波段，位于植物高反射區(qū)，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(lián)系的地質(zhì)構(gòu)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(zhì)調(diào)查追加波段。

1.3 特點(diǎn)

TM影像在各個波段組合下，地表覆蓋物類型會呈現(xiàn)出不同特點(diǎn)：森林：顯示為棕色、紅色、褐色等一系列多變色調(diào);灌叢和草甸：呈現(xiàn)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(lán)色;城鎮(zhèn)：較亮的灰色或青灰色斑塊;農(nóng)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(tài)環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1 研究區(qū)域概況

某監(jiān)測區(qū)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(fēng)氣候。全年日照充沛，降雨量少，風(fēng)沙大。土壤多為栗鈣土和棕鈣土，草地屬歐亞大陸草原區(qū)，草地植被群落結(jié)構(gòu)較為單一，草層稀疏、低矮。

2.2 監(jiān)測技術(shù)方法

（1）數(shù)據(jù)源。2008、2018年某監(jiān)測區(qū)影像采用Landsat5的TM影像，影像分辨率25m，實(shí)相取各個年度的生長季節(jié)（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(shù)標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》（HJ/T192-2006）的標(biāo)準(zhǔn)和要求，擬對該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況進(jìn)行評價(jià)。評價(jià)的內(nèi)容包括區(qū)域生物豐富度指數(shù)、土地退化指數(shù)、環(huán)境質(zhì)量指數(shù)、水網(wǎng)密度指數(shù)，并將各個指數(shù)賦予相應(yīng)權(quán)重，獲得生態(tài)環(huán)境質(zhì)量EI值，并將其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量分為差、較差、一般、良好、優(yōu)等五個等級;生態(tài)環(huán)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(shù)路線

（1）影像前期加工。做好投影轉(zhuǎn)換、影像合成以及幾何校正，將誤差控制在0.5個像元內(nèi)。（2）圖像解譯。根據(jù)被監(jiān)測區(qū)域的生態(tài)環(huán)境類型的具體地理分布及影像特點(diǎn)，利用地理信息軟件讀取土地變化類型，并建立相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境遙感數(shù)據(jù)庫，為保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性，選擇了50個典型地物進(jìn)行野外監(jiān)測和核查。（3）技術(shù)方法。以及前述的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算出該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境狀況指標(biāo)指數(shù)，并根據(jù)權(quán)重獲得區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量綜合指數(shù)，并由不同指數(shù)對應(yīng)的等級，對結(jié)果進(jìn)行對比、評價(jià)和分析。

3 監(jiān)測結(jié)果與分析

3.1 生態(tài)環(huán)境狀況

根據(jù)《生態(tài)環(huán)境狀況評價(jià)技術(shù)規(guī)范（試行）》，對該區(qū)域的Landsat5的TM影像數(shù)據(jù)進(jìn)行人工目視解譯，分別獲得2008年、2018年兩個年份的生態(tài)環(huán)境狀況指數(shù)，對應(yīng)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量指數(shù)為良好。

3.2 生態(tài)環(huán)境狀況變化分析

通過解譯2008年、2018年兩個影像數(shù)據(jù)，以及這兩個年份的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)資料，計(jì)算出反映該區(qū)域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況的5個指標(biāo)數(shù)據(jù)，獲得生態(tài)環(huán)境狀況（見表1）。結(jié)合生態(tài)環(huán)境質(zhì)量狀況變化幅度分級表，反映出該區(qū)域的2008、2018年的生態(tài)環(huán)境狀況略為向好，其中，生物豐富度、植物覆蓋度都呈現(xiàn)向好態(tài)勢，但土地退化指數(shù)有所增加，這也反映出該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)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(wǎng)密度下降，需要做好跟蹤觀察。

3.3 評價(jià)

從上述監(jiān)測獲取的數(shù)據(jù)和影像分析來看，該區(qū)域2018年的生態(tài)環(huán)境類型主要是以草地覆蓋為主，耕地次之;與2008年相比，生態(tài)環(huán)境質(zhì)量整體向好，這與這10年來該地實(shí)行退耕還林、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和環(huán)境保護(hù)規(guī)劃的落實(shí)密切相關(guān)。盡管這一地區(qū)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量呈現(xiàn)好轉(zhuǎn)趨勢，但生態(tài)環(huán)境質(zhì)量處于較低水平，生態(tài)環(huán)境保護(hù)不能掉以輕心，還需要采取相關(guān)措施，加大環(huán)境保護(hù)力度。

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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(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境保護(hù)、生態(tài)環(huán)境監(jiān)測等。