Geospatial technologies for Chang’e-3 and Chang’e-4 lunar rover missions

ABSTRACT

This paper presents a brief overview of the geospatial technologies developed and applied in Chang’e-3 and Chang’e-4 lunar rover missions. Photogrammetric mapping techniques were used to produce topographic products of the landing site with meter level resolution using orbital images before landing, and to produce centimeter-resolution topographic products in near real-time after landing. Visual positioning techniques were used to determine the locations of the two landers using descent images and orbital basemaps immediately after landing. During surface operations, visual-positioning-based rover localization was performed routinely at each waypoint using Navcam images. The topographic analysis and rover localization results directly supported waypoint-to-waypoint path planning, science target selection and scientific investigations. A GIS-based digital cartography system was also developed to support rover teleoperation.     

青藏高原羌塘盆地二维地震数据采集方法试验研究

羌塘盆地地表地质条件复杂,地震资料信噪比低,取得高质量的地震剖面存在很大困难。为了改善这一问题,我们通过50km长的二维反射地震试验剖面,初步探索出一套适用于羌塘地区地震资料采集的方法技术。研究对比表明,合理加大接收排列,采用有效深井、药量,添加适当大炮与适当延长记录长度等措施能够在该地区获得较丰富的地下反射信息。从试验处理的剖面看,该施工方式是合理的、有效的。     

黄浦江水质指标与反射光谱特征的关系分析

利用地物光谱测量技术及同步配套的常规水质采样分析实验，对上海市黄浦江全河段水体进行调查研究。共选取31个典型站位进行了光谱测量和同步水质取样，每个测点分析了9个水质指标，包括TP，TN，CODMn，CODCr，NH3-N，BOD5，DO，悬浮物浓度和浊度。各水质参数之间存在较大的相关性，以总氮（TN）和悬浮物浓度两个水质指标为例，分析了这两个水质指标与单波段归一化反射率、反射率的一阶微分、不同波段之间反射率的比值以及反射率取对数等之间的相关关系，给出了以上两个水质指标的单波段归一化反射率、一阶微分反射率识别的特征波段，以及两个波段比值的最佳波段组合。建立了常规水质参数与水体光谱反射率之间的关系模型，为利用遥感技术监测水环境提供了基础。     

一个气候系统模式FGCM0对东亚副热带西风急流季节变化的模拟

对IAP/LASG气候系统模式试验版(FGCM0)模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力进行评估, 分析FGCM0模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料的差异及其与对流层大气南北温差的关系.结果表明, FGCM0模拟的冬季和夏季西风急流垂直结构、水平结构和季节变化与NCEP/NCAR再分析资料基本一致, 但FGCM0模拟的东亚副热带西风急流在高原附近地区冬季和夏季都偏强, 沿115°E中国大陆地区上空模拟的急流强度冬季偏弱, 夏季明显偏强.夏季FGCM0模拟的急流中心位于高原东北部的40°N附近地区, 强度偏强, 位置偏东, 而此时NCEP/NCAR再分析资料中的急流中心却位于高原北侧.此外, FGCM0模拟的急流在5月份的北移和8月份的最北位置上与NCEP/NCAR再分析资料差异较大.分析副热带西风急流与对流层南北温差的季节变化发现, 急流出现的位置总是对应着对流层南北温度差较大区域, 与再分析资料相比, FGCM0模拟的温度差在冬季基本一致, 夏季差异较大.与降水的模拟相联系发现, FGCM0模拟得到的与实际不一致的偏西偏北的强降水中心与200 hPa上的东亚副热带急流位置和强度不合理具有密切关系.相关分析表明, 冬季西风急流强度与日本南部海区的感热通量、夏季与青藏高原地区的地面感热通量有明显的正相关关系, 而FGCM0能够较好地模拟冬季西风急流强度与地面感热通量之间的相关关系, 但模拟夏季青藏高原地区感热通量和副热带西风急流之间相关关系的能力相对较差, 夏季西风急流强度与OLR之间却有一定的关系.由于与强降水区相联系的OLR低值区对应着较大的对流凝结加热, 再加上模式中位于青藏高原东南部较大的地面感热加热, 增强了对流层的南北向温度差, 进而影响东亚副热带急流强度和位置.因此, FGCM0模拟的夏季副热带急流位置和强度偏差与高原附近地区的地面感热加热、大气射出长波辐射等的模拟偏差具有密切的关系.     

专题地图制图决策系统规则库的设计

在分析已有的专题地图制图决策支持系统的有关理论的基础上,总结相关制图知识,提出规则库设计的方法并设计部分规则实例,最后对规则库如何映射到关系数据库做了一些探讨,并建立了模型。     

若尔盖与西秦岭地震反射岩石圈结构和盆山耦合

松潘地块北缘的若尔盖盆地与西秦岭造山带相接触，构成青藏高原东北缘典型的新生代盆山构造.其岩石圈结构与深部构造关系，记录了青藏高原东北缘板块碰撞的深部过程，同时又关联着若尔盖盆地油气远景的评价.2004年秋冬季，我们完成了第一条跨越若尔盖盆地和西秦岭造山带的深地震反射剖面.整个剖面全长254 km，分5段完成，其中第2段剖面（简称SP04_2）横过盆山结合部位.SP04_2剖面首次揭示若尔盖盆地－西秦岭造山带盆山结合部位的岩石圈结构，发现了若尔盖盆地和西秦岭造山带下地壳均以北倾为主的强反射特征，提供出若尔盖盆地下地壳整体向西秦岭造山带俯冲的地震学证据，揭示了若尔盖盆地和西秦岭造山带在挤压构造体系下形成的深部构造关系.而近于平的Moho反射特征又反映出两者在造山后期经历了强烈的伸展作用.     

青藏铁路冻土区土体冷生过程对路基变形影响

一般地区路基土体变形主要受土体压密过程控制,青藏铁路冻土路基变形则主要是受土体冷生过程影响和控制。通过对填土路基修筑后土体冷生过程以及工程实测数据分析,指出冻融过程不同阶段冻土路基变形与土体冷生过程有着密切关系。认为控制填土路基冷生过程稳定时间和填土路基地温场形态,是减少冷生过程和铁路长期运营过程中路基变形、保证冻土区路基工程长期稳定性的有效途径。此认识已经在青藏铁路冻土区路基工程建设实践中得到证明。     

一种基于三角函数多项式的GPS轨道标准化方法

本文提出了一种基于三角函数多项式的GPS轨道标准化方法。该方法考虑了卫星运动的坐标的周期性特点,所以能获得很好的内插和外推精度。文中的算例分析得出了一些有益的结论。     

测量结果数据处理精度表达的探讨

测量不确定度定义为测量结果带有的一个参数,用以表征合理赋予被测量量的分散性,它是被测量客观值在某一量值范围内的一个评定。表示计量结果的位数不宜太多或太少,太多了会使人误以为测量准确度很高,太少了则会损失准确度。校准证书及检测报告上的校准结果或检测结果均给出了测量结果的不确定度,并通过实例,介绍了测量结果及其不确定度的有效位数,对不同情况下,与此相关的一些问题进行了讨论。