火星伊西底斯平原的壁垒撞击坑：遥感分析及环境启示意义

伊西底斯平原是中国首次火星探测任务“天问一号”的预选着陆区之一,地表广泛发育指纹地形和壁垒撞击坑。壁垒撞击坑具有一层或多层流态化的连续溅射物,一般被认为是地下富含水/冰的地层（以下简称“地下水冰层”）与超高速撞击体作用的产物,是分析火星当前和过去地下水冰层的关键研究对象。基于高分辨率影像,本文采用影像解译、形貌分析、撞击坑统计定年等方法,开展了伊西底斯平原壁垒撞击坑的遥感综合分析。解译发现该平原目前共存在120个壁垒撞击坑,它们的最小直径为1.5 km,连续溅射物平均分布在撞击坑周围约1.3个半径范围之内,且外观不规则程度（弯曲度）高。采用撞击坑直径—频率分布定年方法确定了15个连续溅射物保存完整的壁垒撞击坑的绝对模式年龄（地质年龄）,发现它们全部形成于亚马逊纪。根据连续溅射物与指纹地形的空间叠加关系,本文推断构成指纹地形的锥状物形成于2.38—3.24 Ga（早亚马逊纪）。它们更可能是大量岩浆流过湿润或冰冻地面时下覆（融化）水分迅速气化而发生爆裂并冲破岩浆形成的无根锥/伪火山口。根据撞击坑直径和挖掘深度之间的经验关系,本文揭示伊西底斯平原有利于形成壁垒撞击坑的地下水冰层的平均埋藏深度至少稳定保持在1 km,并可能因火星自转倾角周期性变化对气候的影响而发生0.1 km的小幅上升或下降。本文研究成果对于重建伊西底斯平原地下水冰环境演变历史具有重要科学意义,并有望得到中国“天问一号”巡视器和轨道器次表层探测雷达探测结果的验证。     

GIS图形扫描输入技术研究与MAPIN图形扫描输入系统

本文介绍了GIS图形信息扫描输入技术,提出了一种基于多灰度级图像处理技术的图形扫描矢量化技术方案,并介绍了依据此方案研制的MAPIN图形扫描输入系统,着重阐述了MAPIN系统的自适应线划跟踪、图像自动编辑、整图矢量化、控制点子像素定位、矢量拼接等关键技术。试验结果表明了该方案的可行性和系统的实用性。     

空间数据发掘和知识发现的框架

探讨和提出了空间数据发掘和知识发现的理论技术框架，包括空间数据发掘和知识发现的定义与描述、理论框架、从空间数据库中可发现的知识类型及其应用、数据发掘与知识发现方法、空间知识发现系统的结构及开发方法等，最后探讨了空间数据发掘和知识发现的发展方向。     

微机遥感图像几何纠正快速算法

本文针对遥感图像数据量大、微机几何纠正速度慢的问题,提出了一种微机遥感图像几何纠正快速算法。该算法采取了行列分离多项式快速运算、自动优化分块分配内存、多波段同时处理等措施,大大提高了运算速度,并且对任意大图像可一次处理,无需分块,使微机遥感图像几何纠正方法完全达到实用要求。文中阐述了算法的技术细节,介绍了算法在微机上的实现和其速度指标。     

火星表面含水矿物探测进展

火星表面含水矿物类型识别和空间分布特征研究对圈定火星表面生命活动有利区域和探索可能存在的火星生命形式具有重要科学意义。本文总结了20世纪90年代以来火星表面含水矿物的探测进展,从火星轨道器光谱仪遥感探测、着陆器和巡视器就位探测两方面介绍了矿物探测使用的数据源,重点阐述了目前火星表面已经探测到的各类含水硅酸盐矿物、硫酸盐矿物、碳酸盐矿物、氯盐及高氯酸盐矿物等含水矿物的光谱特征、矿物具体类别及分布特征,分析了火星表面含水矿物定量反演的主要方法与地质意义。最后从比较行星学角度倡议开展地球和火星含水矿物形成环境和形成过程的类比研究。     

基于全景相机数据的嫦娥四号着陆区次级坑统计分析

玉兔二号月球车在嫦娥四号着陆区发现了许多坑缘呈破碎石块状的小型撞击坑,其直径大多在亚米级,过去对于这种小尺度撞击坑的研究大多源于Apollo、Surveyor、Ranger系列任务,然而当时获取的影像质量较低,且并未覆盖月球背面.小尺度撞击坑在月球表面分布十分广泛,与月球最表层的演化密切相关,因此对其展开研究具有重要的意义.本文利用嫦娥四号任务获取的高分辨率全景影像,统计了8、9、11～15月昼影像中新鲜撞击坑的直径、频数、深度等信息,并根据这些撞击坑和周围石块的形态特征,推测这些坑应该形成于不同方向的二次撞击事件,这为揭示玉兔二号月球车行进途中观测物质的来源提供了重要信息.小型二次撞击坑从深径比中难以与一次撞击坑区分,且一般处于饱和状态,因此应避免使用小尺寸的撞击坑进行定年.     

月面形貌仿真设计及在嫦娥三号任务中的应用

月面形貌仿真可以为嫦娥三号着陆前地形建立及视觉导航仿真测试提供逼真的三维月面环境。利用分形随机算法并结合月面撞击坑与石块的数学分布模型,在实现月面数字地形的基础上利用纹理映射和纹理融合的方法为月面地形添加纹理,完成了月面逼真三维环境的构建。结合导航相机的外方位元素和光照条件,实现了对该仿真月面环境的模拟环拍,支撑了嫦娥三号发射前月球车导航相机数据获取、地形建立、通行代价图计算、月球车路径规划等遥操作任务过程仿真测试。测试结果表明,仿真月面三维地形具有良好的视觉效果,满足了巡视器导航相机测试验证对精细月面地形和纹理的需求,为导航相机测试验证提供了有效的月面形貌仿真数据。     

Rough集理论及其在GIS属性分析和知识发现中的应用

介绍了Rough集理论的概念与方法,并将其全面引入GIS领域,归纳整理出Rough集理论用于GIS中属性分析和知识发现的一整套方法,为GIS的属性分析和知识发现开辟了一条新途径。     

用于行星探测车定位的视觉测程新方法

用于行星探测车的视觉测程方法已经被广泛研究,但传统的视觉测程方法仅根据相邻的两帧影像进行运动估计,忽略了连续多帧影像间更强的几何约束。本文提出一种新的视觉测程方法,在连续多帧影像间进行特征追踪构成影像网,并用光束法平差进行运动估计。在特征追踪过程中,根据不同立体影像中欧氏距离的一致性剔除离群值,并自适应地选择几何关键帧。用蒙特卡罗方法分析了不同几何配置下视觉测程的精度。野外实验结果表明本文提出的新方法能有效提高探测车定位精度。     

月表撞击坑形成过程数值模拟理论与方法

数值模拟是研究撞击坑形成过程的一种主要方法,尤其是认识撞击坑形成机制的重要手段。撞击坑形成过程数值模拟的基本原理是用离散方法描述物质在高速撞击作用下的运动及状态,在模拟中首先将物质与空间划分成离散的网格,在每一次迭代计算中逐步求解各个网格的形变、运动与状态改变的规律。牛顿运动定律、物质的连续体模型与热力学方程是撞击坑形成过程数值模拟的理论基础,牛顿运动定律以偏微分方程的形式贯穿在离散化的网格空间中,物质的连续体模型将物质的屈服强度与破裂、温度、孔隙、振动等联系起来,而热力学方程则通过其他热力学参数计算网格单元内物质的压强与物质所处的状态。