[科普中国]-比值变换

比值变换是一种图像处理方法。

比值变换图像用作分类有许多优点，它可以增强土壤、植被、水之间的辐射差别，抑制地形坡度和方向引起的辐射量变化。

定义比值变换是指在多重影像处理中，利用两图像间对应亮度之比或多重影像组合的对应像元亮度之比作为处理后的图像亮度的图像处理方法。1

特点比值变换图像用作分类有许多优点，它可以增强土壤、植被、水之间的辐射差别，抑制地形坡度和方向引起的辐射量变化。由于地形的影响，一般情况下各种地物光谱反射率ρi乘以一个相近的地形影响因子α，当使用比值变换时，

可见，地形影响因子α在比值中消去。另外设计某种比值形式，如差分比值还能近似地改正大气影响，同时消去地形影响，同时消去地形影响。如

比值变换影像，例如MSS-5与MSS-7的比值广泛用于调查植物的稠密度，它与地面生物量之间有很强的相关性。2

特殊形式另一种特殊的比值变换称为生物量指标变换，其形式为：

式中，Ibio——生物量变换后的亮度值；x7、x5——MSS-7和MSS-5图像的像元亮度值。

上式实际上可以看成是一阶（二维）哈达玛变换的第二分量对第一分量的比值。即

该变换的几何意义是地物集群沿辐射方向在的直线上的投影，如图1所示。从图中可以看出，植物与土壤在7波段上有混淆；植物与水在5波段上有混淆。经变换后，植物、土壤和水都分离开来，因此可独立地对绿色植物量进行统计。2

应用实例GIS被广泛的应用于农业、森林、环境、采矿业等国民经济各个领域。随着GIS应用的飞速发展，传统的二维GIS已经无法满足各个领域迫切增长的需求，能够更完整地描述空间地理信息的三维GIS研究正在兴起。

三维GIS所要表达的现实世界空间是个真三维的几何空间，其中各类对象以及它们相互关系的复杂性远远超过基于二维的GIS系统，因而必然涉及到对海量数据的获取和处理。目前，对海量空间地理信息数据的采集、转换和综合等处理，在很大程度上仍停留在专业人员手工采编阶段，往往需要耗费巨大的人力、物力和财力，无法满足各地学领域对大容量空间信息快速处理的需要。如何对海量数据进行快速采集、转换和综合处理，已经成为制约三维GIS实际应用的瓶颈问题。

通过航空照片或卫星图片，利用计算机图形学理论来自动分析并生成三维数据模型是当前三维GIS数据采集和转换的重要研究方向之一；另外，以AutoCAD格式的城市全要素地形图数据库为数据源，建立虚拟城市模型，也是一种简单有效的方法。但目前相对于三维数据模型采集和转换的研究，只是初步解决了三维GIS数据来源的自动化处理过程，三维GIS还必须能够实时、快速地产生真实感三维场景。由于三维对象的细节显示非常耗时，为了快速、真实地显示三维空间信息而又不降低显示质量，三维GIS需要集成数据综合技术和采用分细节层次的数据组织策略。因此，研究三维GIS数据的自动综合技术具有十分重要的现实意义。

基于改进的Reactive-Tree的空间对象综合算法，首先建立好空间对象的IR-Tree索引，然后根据加入了视距后的空间要素计算公式排列和选取当前视点下的空间对象显示列表，并确定合并顺序等，使得基于IR-Tree的空间综合算法能够更加真实地描述和抽象出现实世界中空间对象的显示情况。

此外，利用基于IR-Tree的数据综合策略，GIS数据库只需存储一个最大比例尺下的空间地理信息，更小比例尺下的空间地物信息则通过IR-Tree的数据结构动态计算。这样不仅输出结果更为精确，且时间和空间开销都很小，能够较好地满足三维层次细节比例尺GIS应用的需要。

三维GIS数据综合的技术十分复杂，对三维空间对象的化简、选取、聚合、符号化等处理内容都涉及到了三维GIS空间对象综合的丰富内涵，需要借助人工智能技术和专家诊断工具，结合地理特征的几何意义和语义信息进行综合处理。3

本词条内容贡献者为:

胡建平 - 副教授 - 西北工业大学