第二节 陆地卫星图像
一、陆地卫星图像的物理特性
陆地卫星图像是地面各种地物光谱特性的反映，它是以深浅不同的黑白
色调表现出来的。因此，在判读图像时首先必须了解影像的色调差异、光谱
效应以及空间分辨率等物理特性。
（一）灰阶
地面上各种地物的辐射强度不同表现在卫星图像上是色调的深浅不同，
色调深浅的分级称为灰阶（或称灰度）。因此，灰阶是区分地物辐射强度和
影像色调深浅的标准。多光谱扫描仪（MSS）图像灰阶划分为15 级，第一级
是辐射强度最强的，为全白色；第15 级辐射强度相当于零，呈黑色。各级灰
阶之间的差值相当于最大辐射量的14 分之一。专题制图仪（TM）图像的灰阶
一般划分为16 级。
卫星图像分为不同波段，不同波段图像上的灰阶只反映该波段的辐射强
度。例如，TM-1 图像上的灰阶只反映0.45—0.52μm 的辐射强度；TM-7 图像
上的灰阶只反映2.08—2.35μm 的辐射强度；二者色调的变化是完全不同
的。而且与黑白全色航空像片的色调变化也是不同的。所以，不能以常规经
验来观察和理解卫星图像的色调深浅。
地面上的各种地物很少是单纯辐射某一波段光谱的，所以判读各波段的
卫星图像时，不能用一般观察地物辐射强度的经验，也不能像看黑白全色像
片或普通黑白电视那样来理解图像的灰阶。
在每幅卫星图像的下边框都附有灰标，灰标是灰阶的视觉标志。判读时，
可以把灰标上的灰度与影像上的色调进行对比，确定影像的灰阶。
（二）光谱效应
各种地物物质成分、表面结构以及表面温度等的不同，造成光谱特性的
差异。这种差异反映在黑白像片或图像上就是色调深浅的不同；在彩色图像
上则表现为色彩的差异。航天遥感的传感器大都是分波段探测的。因此，即
或是同一地物，在不同光谱波段的图像上，其色调是不相同的。也就是说，
采用不同波段图像判读，识别地物的能力和判读效果是不一样的，亦称光谱
效应不同。表5-4、表5-5 分别列出MSS 和TM 图像光谱效应。
表5-4 MSS 图像光谱效应
波 段光谱效应
MSS-1
0.5 — 0.6 μ m
属蓝绿光波段。对水体具有一定的透视能力，透视深度一般可达
10 — 20m ，水质清彻时，甚至可达100m ；对于陆地的地层岩性，
松散的沉积物以及植被有明显的反映；对于水体的污染，尤其是
对于金属和化学污染具有较好的反映。
MSS-2
0.6 — 0.7 μ m
属橙红光波段。对于水体的浑浊程度、泥沙流、悬移质有明显的
反映；对于岩性也有较好的反映；因该波段位于叶绿素吸收带，
所以植被具有较暗的色调，而伪装的树枝、病树则有较浅的色调。
波 段光谱效应
MSS-3
0.7 — 0.8 μ m
属可见光中的红光和近红外波段。对于水体及湿地反映明显，水
体为深色调；浅层地下水丰富地段、土壤湿度大的地段，有较深
的色调，而干燥的地段则色调较浅；对植物生长情况有明显的反
映，健康的植物色调浅，病虫害的植物色调较深。
MSS-4
0.8 — 1.1 μ m
属近红外波段，与MSS-3 相似，但更具有红外图像特点，水体的
影像更加深黑，水陆界线特别明显；对植被的反映与MSS-3 相似，
对比性更强
表5-5 TM 图像光谱效应
波 段光谱效应
TM-1
0.45 — 0.52 μ m
属蓝光波段。对水体有较强的透视能力；对叶绿素反映敏感；对区
分干燥的土壤和茂密的植物也有较好的效果
TM-2
0.52 — 0.60 μ m
属绿光波段。与MSS-1 相似。对水体的透视能力较强；对植被的反
射敏感，能区分林型、树种。
TM-3
0.63 — 0.69 μ m
属红光波段。与MSS-2 相似。可以根据植被的色调判断植物的健康
状况，也可以区分植被的种类和覆盖度；还可以用以判定地貌岩性、
土壤、水中泥沙流等。
TM-4