嫦娥二号CCD立体相机数据预处理与数据质量评价

嫦娥二号是中国探月工程二期月面软着陆和巡视探测的先导星,经过为期半年多的科学探测,CCD立体相机获取了空间分辨率7 m的全月球影像数据,对于后续月球探测和月球科学研究具有非常重要的意义.本文介绍了CCD立体相机的数据获取、数据预处理、数据格式和数据质量情况,有助于月球科学家了解数据产品情况,挖掘数据中更多的科学信息,开展月球科学研究.     

全月球撞击坑的空间分布模式

以基于嫦娥探月工程公开数据识别的全月球直径大于500 m的106 016个撞击坑为研究对象,划分月海、月陆、经向、纬向研究区域,采用核密度估计与Ripley's K函数的规格化函数-L函数相结合的GIS点模式分析方法,研究全月球撞击坑的空间模式。研究结果表明,全月球撞击坑分布形成了三个聚集中心,南北两极核密度低,东半球核密度高,西半球核密度低,北半球核密度高,南半球核密度低;月陆地区的核密度大于月海地区的核密度,在撞击坑直径范围1~500 km范围内,月陆地区的撞击坑数量是月海地区平均水平的5倍;全月球撞击坑的L（d）曲线随距离变化的过程中在总体上呈现先增后减的态势,经向、纬向研究区位在不同空间尺度上的聚集程度存在差异。     

点质模型求定月球重力场及其特征分析

利用Lunar-Prospector扩展任务的视线加速度数据,根据点质模型恢复了月球近区的重力场,将其与LP165月球重力场模型进行了比较和分析,并利用恢复的重力场联合月球地形数据对Mas-con进行分析,总结了月球重力场的主要特征及其研究方向发展趋势,将重力场恢复技术与我国的探月计划-"嫦娥"工程结合起来,为建立高精度的月球重力场和地形模型提供了一种有效而实用的方法。     

DEM线状窗口邻域分析的月表撞击坑自动提取

月表撞击坑是月球最直观、典型的地质构造单元,月表撞击坑的提取与分析对于揭示月球地质演化进程具有重要意义。本文基于撞击坑地形特征,利用美国月球勘测轨道飞行器(LRO)获取的100 m分辨率数字高程模型(DEM)数据,提出了一种线状窗口邻域分析的月表撞击坑自动提取方法。月海和月陆两个不同样区的试验结果表明:月海样区的最佳提取窗口为1×7和7×1,最佳提取阈值为4.5;月陆样区的最佳提取窗口为1×9和9×1,最佳提取阈值为6。对比目视识别结果,该方法对月表撞击坑的有效提取率达到78%;评价因子结果显示,该方法对撞击坑的提取精度达到77%以上,提取质量达到70%以上。     

《基于明暗恢复形状的月面地形恢复》内容简介

正探月工程是中华民族历史上重大的科技工程之一。为了实现探月二期的科学与工程目标、保障月面巡视探测器安全的路径规划和实施高效的科学探测,着陆区和巡视探测区高精度的地形信息将发挥至关重要的作用。本书结合下降序列影像匹配与基于明暗恢复形状(SFS)技术完成三维地形恢复算法。算法提出了SFS反射方程的特征边缘约束条件,并以下降序列影像得到的匹配点作为控制点,对     

基于Mini-RF雷达数据的月球水冰探测

对月球水冰的研究关系到月球形成与演化的深入研究,关系到月球资源的利用以及人类能否借月球为踏板迈向宇宙更深处等问题的探索。在回顾了月球水冰探测进展、总结国内外研究现状基础上,依据极化合成孔径雷达的原理、特点以及水冰反射特性,采用小型化多模式双频率双极化合成孔径雷达(miniature radio frequency,Mini-RF)观测数据对月球北极部分撞击坑进行分析,讨论月球上是否存在水冰的问题。通过对Mini-RF的圆极化率数据分析认为,月球北极的部分撞击坑可能存在水冰,但对水冰储量及其存在形式等方面的问题还需要开展进一步的定量研究。     

月球探测与研究进展

从月球物质成分探测、内部结构探测和月球起源与演化3个方面对月球探测与研究的成果进行了全面总结,对月球探测与研究中存在的问题以及发展方向进行了初步分析。在物质成分探测方面,放射性探测与遥感探测技术充分结合及综合应用将深化对月球物质成分的认识,是重要的发展方向;在内部结构探测方面,综合各种月球物理探测技术是重要的发展方向,获取更全面的月震数据是研究月球内部圈层结构的关键;在月球起源与演化方面,随着各种探测数据的不断丰富,多种假说并存逐渐向统一的理论发展。     

融合嫦娥一号CCD影像与DEM数据的月球撞击坑自动提取和识别

针对现阶段月球撞击坑定量信息提取不足和误提取的问题,本文提出了一种融合CCD影像和DEM数据进行撞击坑的自动提取及识别的算法。（1）在太阳光照下,撞击坑的影像特征满足特定的规律,通过条件匹配在CCD影像中提取撞击坑;（2）在DEM中,利用撞击坑坑壁点的坡向值的连续性,对影像中误提取的撞击坑进行剔除;（3）在DEM中,利用撞击坑边缘点法向量的突变性,提取撞击坑边缘点并进行拟合,计算撞击坑的参数,通过坑底点云所占比例以及剖面线特征识别撞击坑的类型。经过“嫦娥一号”影像与DEM数据的验证,该算法在高纬度月球撞击坑分布均匀的区域应用效果较好。     

改进SFS的月面撞击坑三维恢复算法研究

为了实现探月二期中单幅影像条件下的月面撞击坑三维地形恢复,文章基于Lommel-Seeliger反射模型,提出了正则化约束的明暗恢复形状(SFS)三维恢复算法,以特征边缘线点的梯度比例作为起算,演化得到撞击坑内部所有点的梯度比例,实现了反射方程的正则化.采用实际月面撞击坑影像和模拟影像验证分析,结果证明本文提出的算法优于Tsai算法,能够有效地实现月面撞击坑地形的三维恢复.     

欲与嫦娥共舞——月球测绘引领未来

又是一年月圆时，年年望相似的明月如今离人类更近了。随着人类第二次探月高潮拉开序幕，来自地球的测绘科技文明与九天嫦娥共舞。测绘月球，绘制三维月球地图，搭建月球空间信息平台，测绘科学家正在全力谋划，助人类踏上梦想的天阶。2003年3月1日，我国政府正式启动了月球探测计划。我国对月球的探测计划具有非常科学的目标，重点突出，起点很高，需要与月球探测相关的各项科学技术的有力保障。配合我国月球探测计划，有关月球测绘的研究受到我国测绘界的高度重视。国家测绘局密切关注我国科技发展动向，积极配合探月工程，在今年发布的《测绘科技发展”十一五”规划》中明确提出，实施月球测绘技术研究，为月球探测工程提供保障。在我国测绘工作开始不断从陆地向海洋、深空拓展的新形势下，月球测绘不仅对我国探月工程有着极为重要的现实意义，而且将引领测绘工作向更高更新的方向健康发展。[编者按]     

月表空间环境因子动态建模驱动的探测区选取

针对在复杂的月表环境下及时高效地选择合适的探测区域这一问题,考察已有的月球探测研究资料,分析了可能影响到科学探测的月球空间环境因子,在此基础上开发了一个可对环境因子动态建模并应用模型自动选取探测区的GIS系统。基于该系统,构建了一个针对嫦娥三号着陆区附近探测区域选取的评价模型,并将其成功应用于嫦娥三号巡视器科学探测目标的选取工作。     

从地球测绘到地外天体测绘

随着人类空间探测技术的不断发展,月球与深空探测已成为测绘遥感科学与技术的前沿和新战场。在多类型深空探测任务的驱动下,测绘遥感技术也得到了新的发展。本文结合国内外深空探测的各类任务,对地外天体环绕遥感测图、着陆导航遥感避障、巡视环境感知与视觉导航定位方面的研究现状和成果进行了系统总结;结合未来月球与深空探测任务需求,对深空遥感测绘技术的发展,包括地外天体海量全球遥感数据智能处理、全球控制网精化、月球南极精细三维形貌测绘、多传感器融合的着陆导航避障和巡视环境感知与定位等进行了探讨。     

月球遥感制图回顾与展望

对月球探测任务、月球遥感制图技术与产品进行综述。从1958年开始,全世界已开展126次(其中70次成功)月球探测工程任务,其中月球遥感制图是其必需的基础性工作。由于月球环境的特殊性,其遥感制图技术与对地观测制图相比具有很大的挑战和更大的难度。目前,中国嫦娥二号轨道器获取的7 m分辨率立体影像是覆盖全月球分辨率最高的立体影像数据,美国月球侦察轨道器LRO任务的激光雷达高度计LOLA数据是精度和密度最高的激光测高数据,LRO NAC影像的分辨率最高(0.5—2 m)但未覆盖全球。在各个探测任务中,基于月球遥感数据和摄影测量技术,已经制作了大量的全球及区域的影像拼图、正射影像图和数字高程模型等制图产品。对月球遥感制图技术发展进行展望,探讨了利用国际多探测任务数据建立新一代控制网和进行精细制图的必要性及技术思路。     

月球地形测绘和月球大地测量(4)

主要介绍了美国在20世纪70年代著名的"阿波罗(Apollo)"登月项目,和90年代的"克莱门汀号(Clementine)"、"月球探测(LunarProspector)",以及欧共体的"SMART-1"探月航天器。1969年至1972年间阿波罗项目前后进行了17次环绕登月的各种试验,其中有6次成功登月。它们分别是"阿波罗"11,12,14,15,16,17号。"阿波罗"和以后的探月项目向科学家提供了大量的月球数据,其中有影像资料,月面和环月试验的成果,同时还进行了样本收集、月面及其周围环境的地学勘测和月球大地测量等各项工作。     

月球地形测绘和月球大地测量(1)

从十九世纪六十年代以来的几十年中 ,人类一直试图发射航天器 ,以对月球 ,特别是它的远月面进行探测。美国和前苏联发射了各类月球探测器达七十余个 ,对月球进行探测 ,至今几乎已经完成了对月球重要的地学勘查 ,其中包括对全部月面的地形测绘和月球重力场测定。本节对月球航天探测的主要情况作了介绍 ,对月球的不同起源学说作了简要回顾 ,对月球的几何和物理特征作了介绍     

月球重力场模型发展现状及展望

探讨了月球探测多重意义及月球重力场在月球探测中的重要作用,介绍了月球重力场模型发展的历史及现状,给出了利用我国“嫦娥一号”轨道跟踪数据解算月球重力场模型。     

Automatic Graben Detection in Lunar Images Using Hessian Technique

Lunar surface exploration is increasing rapidly with priority being given to precision of lunar soft landing. Lunar soft landing is achieved when craters and grabens are used as navigational landmarks. Grabens are formed from localized tensional stress fields or from near-surface dike emplacement. These tectonic features tend to have consistently straight or accurate parallel-striking walls bounded by steep, inward-dipping normal faults. Aiming at navigational application, a novel approach for automatic graben detection based on Hessian technique has been implemented on Digital Terrain Model (DTM) of lunar image. The Hessian technique uses gradient change as a key parameter to identify grabens. Adaptive Binarization using Otsu method is used to extract graben features from the Hessian image. Features such as small grabens and craters are removed using morphological operations, resulting in significant appearance of grabens. The experiment is conducted in different DTM images of lunar surface and the results indicate 90 % of the grabens are detected. The statistical results are evaluated based on visual interpretation, for both automatic and manual graben detection. It is observed that the proposed automatic graben detection technique gives better results than the manual detection.     

单张影像月球着陆区选取技术

提出了一种基于单张影像的月球着陆区快速选取方法.首先在分析月面光照成像模型基础上,提出了一种新的改进的光照模型和一个新的约束条件,采用明暗恢复形状(SFS)算法得到月面3维形貌;然后综合影像和得到的3维形貌,计算月面地形粗糙度,采用两步筛选的方法,选取着陆区域.实验结果表明,该方法较好地实现了着陆区的选取.     

三线阵CCD摄影测量理论在月球探测中的应用

月球是目前世界各国进行深空探测的首选星球,月球探测卫星属于传输型卫星。本文利用三线阵CCD摄影测量理论对月球摄影测量处理进行了可行性分析,指出其关键技术并提出解决方案,最后通过模拟实验进行验证.研究结果表明:三线阵CCD摄影测量理论可以较好地解决我国月球探测中的某些难题,完全可以应用于月球摄影测量中。