TM影像各波段简介

概要： 本文简单介绍TM影像各波段，内容包括TM影像概述、各波段影像特征、波段组合、类型提取和光谱差异。

1 TM影像概述

   指美国陆地卫星4～5号专题制图仪（thematic mapper）所获取的多波段扫描影像。分为7个波段。主要特点为具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度。

   TM影像有7个波段，以下是他们的波谱范围：

   TM-1为0.45～0.52微米，蓝光波段；
   TM-2为0.52～0.60微米，绿光波段；
   TM-3为0.63～0.69微米，红光波段，以上3段为可见光波段；
   TM-4为0.76～0.90微米，为近红外波段；
   TM-5为1.55～1.75微米，中红外波段；
   TM-6为10.40～12.50微米，为热红外波段；
   TM-7为2.08～2.35微米，为远红外波段。

   影像空间分辨率除热红外波段为120米外，其余均为30米，像幅185×185平方公里。单波段像元数为38023666（其中TM-6为2376479个）。一景TM影像总信息量为230兆字节，约相当于MSS影像的7倍。

   因TM影像具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度，成为20世纪80年代中后期得到世界各国广泛应用的重要的地球资源与环境遥感数据源。能满足有关农、林、水、土、地质、地理、测绘、区域规划、环境监测等专题分析和编制1∶10万或更小比例尺专题图，修测中大比例尺地图的要求。

2 各波段影像特征

   因TM影像具较高空间分辨率、波谱分辨率、极为丰富的信息量和较高定位精度，成为20世纪80年代中后期得到世界各国广泛应用的重要的地球资源与环境遥感数据源。能满足有关农、林、水、土、地质、地理、测绘、区域规划、环境监测等专题分析和编制1∶10万或更小比例尺专题图，修测中大比例尺地图的要求。

   TM1为0.45～0.52微米的蓝波段，该波段位于水体衰减系数最小的部位，对水体的穿透力最大，用于判别水深，研究浅海水下地形、水体浑浊度等，进行水系及浅海水域制图；

   TM2为0.52～0.60微米的绿波段，该波段位于绿色植物的反射峰附近，对健康茂盛植物反射敏感，可以识别植物类别和评价植物生产力，对水体具有一定的穿透力，可反映水下地形、沙洲、沿岸沙坝等特征；

   TM3为0.63～0.69微米的红波段，该波段位于叶绿素的主要吸收带，可用于区分植物类型、覆盖度、判断植物生长状况等，此外该波段对裸露地表、植被、岩性、地层、构造、地貌、水文等特征均可提供丰富的植物信息；

   TM4为0.76～0.90微米的近红外波段，该波段位于植物的高反射区，反映了大量的植物信息，多用于植物的识别、分类，同时它也位于水体的强吸收区，用于勾绘水体边界，识别与水有关的地质构造、地貌等；

   TM5为1.55～1.75微米的中红外波段，该波段位于两个水体吸收带之间，对植物和土壤水分含量敏感，从而提高了区分作物的能力，信息量大，应用率较高；

   TM6为10.40～12.50微米的热红外波段，该波段对地物热量辐射敏感，可以根据辐射响应的差别区分农林覆盖长势，差别表层湿度，水体岩石，以及监测与人类活动有关的热特征,进行热制图；

   TM7为2.08～2.35微米的为远红外波段，是专为地质调查追加的波段，处于水的强吸收带，水体呈黑色，可用于区分主要岩石类型,岩石的热蚀度，探测与交代岩石有关的粘土矿物。

3 波段组合

   1、TM321（RGB）：均是可见光波段，合成结果接近自然色彩。对浅水透视效果好，可用于监测水体的浊度、含沙量、水体沉淀物质形成的絮状物、水底地形。一般而言：深水深兰色；浅水浅兰色；水体悬浮物是絮状影象；健康植被绿色；土壤棕色或褐色。可用于水库、河口及海岸带研究，但对水陆分界的划分不合适。这种RGB组合模拟出一副自然色的图象，有时用于海岸线的研究和烟柱的探测。

   2、TM432（RGB）：标准假彩色合成，获得图像植被成红色，由于突出表现了植被的特征，应用十分的广泛，而被称为标准假彩色。
   举例：卫星遥感图像示蓝藻暴发情况
   我们先看一看蓝藻爆发时遥感监测机理。蓝藻暴发时绿色的藻类生物体拌随着白色的泡沫状污染物聚集于水体表面，蓝藻覆盖区的光谱特征与周围湖面有明显差异。由于所含高叶绿素A的作用，蓝藻区在LandsatTM2波段具有较高的反射率，在TM3波段反射率略降但仍比湖水高，在TM4波段反射率达到最大。因此，在TM4（红）、3（绿）、2（蓝）假彩色合成图像上，蓝藻区呈绯红色，与周围深蓝色、蓝黑色湖水有明显区别。此外，蓝藻暴发聚集受湖流、风向的影响，呈条带延伸，在TM图像上呈条带状结构和絮状纹理，与周围的湖水面也有明显不同。

   3、TM451（RGB）：信息量最丰富的组合，TM图像的光波信息具有3～4维结构，其物理含义相当于亮度、绿度、热度和湿度。在TM7个波段光谱图像中，一般第5个波段包含的地物信息最丰富。3个可见光波段（即第1、2、3波段）之间，两个中红外波段（即第4、7波段）之间相关性很高，表明这些波段的信息中有相当大的重复性或者冗余性。第4、6波段较特殊，尤其是第4波段与其他波段的相关性得很低，表明这个波段信息有很大的独立性。计算各种组合的熵值的结果表明，由一个可见光波段、一个中红外波段及第4波段组合而成的彩色合成图像一般具有最丰富的地物信息，其中又常以4，5，3或4，5，1波段的组合为最佳。第7波段只是在探测森林火灾、岩矿蚀变带及土壤粘土矿物类型等方面有特殊的作用。最佳波段组合选出后，要想得到最佳彩色合成图像，还必须考虑赋色问题。人眼最敏感的颜色是绿色，其次是红色、蓝色。因此，应将绿色赋予方差最大的波段。按此原则，采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3 分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。

   4、TM741（RGB）：波段组合图像具有兼容中红外、近红外及可见光波段信息的优势，图面色彩丰富，层次感好，具有极为丰富的地质信息和地表环境信息；而且清晰度高，干扰信息少，地质可解译程度高，各种构造形迹（褶皱及断裂）显示清楚，不同类型的岩石区边界清晰，岩石地层单元的边界、特殊岩性的展布以及火山机构也显示清楚。

   5、TM742（RGB）：1992年，完成了桂东南金银矿成矿区遥感地质综合解译，利用1：10万TM742假彩色合成片进行解译，共解译出线性构造1615条，环形影像481处, 并在总结了构造蚀变岩型、石英脉型、火山岩型典型矿床的遥感影像特征及成矿模式的基础上，对全区进厅成矿预测，圈定金银A类成矿远景区2处，B类 4处，C类5 处。为该区优选找矿靶区提供遥感依据。

   6、TM743（RGB）：我国利用美国的陆地卫星专题制图仪图像成功地监测了大兴安岭林火及灾后变化。这是因为TM7波段（2.08-2.35微米）对温度变化敏感；TM4、TM3波段则分别属于红外光、红光区，能反映植被的最佳波段，并有减少烟雾影响的功能；同时TM7、TM4、TM3（分别赋予红、绿、蓝色）的彩色合成图的色调接近自然彩色，故可通过 TM743彩色合成图的分析来指挥林火蔓延与控制和灾后林木的恢复状况。

   7、TM754（RGB）：对不同时期湖泊水位的变化，也可采用不同波段，如用陆地卫星MSS7，MSS5，MSS4合成的标准假彩色图像中的蓝色、深蓝色等不同层次的颜色得以区别。从而可用作分析湖泊水位变化的地理规律。

   8、TM541（RGB）：XX开发区砂石矿遥感调查是通过对陆地卫星TM最佳波段组fefee7合的选择（TM5、TM4、 TM1）以及航空、航天多种遥感资料的解译分析进行的，在初步解译查明调查区第四系地貌。例如把4、5两波段的赋色对调一下，即5、4、3分别赋予红、绿、蓝色，则获得近似自然彩色合成图像，适合于非遥感应用专业人员使用。

   9、TM543（RGB）：波段选取及主成份分析　我们的研究采用1995年8月2日的TM数据。对于屏幕显示和屏幕图象分析，选用信息量最为丰富的5、4、3波段组合配以红、绿、兰三种颜色生成假彩色合成图像，这个组合的合成图像不仅类似于自然色，较为符号人们的视觉习惯，而且由于信息量丰富，能充分显示各种地物影像特征的差别，便于训练场地的选取，可以保证训练场地的准确性；对于计算机自动识别分类，采用主成分分析（K-L变换）进行数据压缩，形成三个组分的图像数据，用于自动识别分类。该项工作是采用以遥感图像解译为主结合地质、物化探资料进行研究的综合方法。解译为目视解译，解译的遥感图像有：以1984年3月成像经处理放大为1：5万卫星TM假彩色片（5 、4、3波段合成）和1979年7月拍摄的1：1.6万黑白航片为主要工作片种；采用1986年11月的1：10万TM假彩色片（7、4、2波段合成）为参考片种。

   10、TM453（RGB）：本研究遥感信息源是中国科学院卫星遥感地面接收站于1995年10月接收美国MSS卫星遥感TM波段4(红)、波段5(绿)、波段3(蓝)CCT磁带数据制作的1∶10万和1∶5 万假彩色合成卫星影像图。图上山地、丘陵、平原台地等喀斯特地貌景观及各类用地影像特征分异清晰。成像时期晚稻接近收获，且稻田中不存积水，因此耕地类型中的水田色调呈粉红色；旱地由于作物大多收获，且土壤水分少而呈灰白色；菜地则由于蔬菜长势好，色调鲜亮并呈猩红色。园地色调呈浅褐色，且地块规则整齐、轮廓清晰。林地中乔木林色调呈深褐色，而分布于喀斯特山地丘陵等地区的灌丛则呈黄到黄褐色。牧草地大多呈黄绿色调。建设用地中的城镇呈蓝色；公路呈线状，色调灰白；铁路呈线条状，色调为浅蓝；机场跑道为蓝色直线，背景草地呈蓝绿色；在建新机场建设场地为白色长方形；备用旧机场为白色色调，外形轮廓清晰、较规则。水库和河流则都呈深蓝色调。采取4、5、3波段分别赋红、绿、蓝色合成的图像，色彩反差明显，层次丰富，而且各类地物的色彩显示规律与常规合成片相似，符合过去常规片的目视判读习惯。472：在采用TM4、7、2波段假彩色合成和 1:4 计算机插值放大技术方面，在制作 1:5万TM影像图并成 1:5万工程地质图、塌岸发展速率的定量监测以及在单张航片上测算岩 (断) 层产状等方面，均有独到之处。

4 类型提取

   1.城市与乡镇的提取:TM1+TM7+TM3+TM5+TM6+TM2-TM4
   2.乡镇与村落:TM1+TM2+TM3+TM6+TM7-TM4-TM5
   3.河流的提取:TM5+TM6+TM7-TM1-TM2-TM4
   4.道路的提取：TM6-(TM1+TM2+TM3+TM4+TM5+TM7)

5 光谱差异

   TM1居民地与河流菜地不易分；
   TM2居民地与河流菜地不易；
   TM3乡村与菜地不易分；
   TM4农田与道路不易分，乡镇、道路、河滩易混；
   TM5县城与农田不易分；
   TM6村庄与河流易混。