利用嫦娥一号激光高度计数据制作月球DEM的方法研究

本文结合嫦娥一号卫星(CE-1)激光高度计产品数据,研究卫星激光测距数据处理和数字高程模型(DEM)制作的方法。通过滤波实验分析,构造了符合月球地形特征的经验滤波器,并确定了适合LAM数据的滤波窗口大小和地形滤波参数。结合实验结果改进了滤波流程,并对实验区滤波。利用滤波后的数据对八种基本的插值方法进行实验,通过计算插值精度、比较地形晕渲图以及地形剖面细节,评价和比较各方法的插值结果,由此得到结论,克里金插值方法较其他七种方法更适用于月球地形规则格网的生成。最后结合月海和高地两个典型区数据,验证了该套DEM提取方案对不同地形特征区域的适用性。从而,为利用CE-1激光高度计数据开展月球科学研究的科研人员,提供一套行之有效的地形数据处理参考方案。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

探月工程（“嫦娥一号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

嫦娥一号三线阵CCD数据摄影测量处理及全月球数字地形图

CCD立体相机是搭载在嫦娥一号探测器上的主要载荷之一,用于获取空间分辨率为120m的前视、正视与后视3个不同视角的月表三线阵遥感影像数据。嫦娥一号共获取1000多轨图像数据,本文筛选其中的628轨影像制作了全月地形数据。采用SIFT特征匹配和最小二乘匹配结合的方法有效解决了月面纹理匮乏、低反照率、低对比度月球影像匹配的技术难题,匹配精度约0.3个像素;采用独立模型区域网平差法解决了CE-1三线阵影像的测区平差、全月球平差、无控制点月面定位等一系列关键技术问题。在此基础上,制作了全月球数字地形图,平面位置精度和高程精度分别为192m(1σ)和120m(1σ)。地形图地形细节表达层次分明、清晰可辨,能清晰分辨出撞击坑底部、撞击坑或山脉侧壁、月海平面等月面地形特征的详细细节。通过比较,全月球数字地形图数据在数据覆盖和完整性、平面位置精度、高程精度、空间分辨率等方面均明显好于国际现有全月球数字地形数据。     

嫦娥一号IIM数据应用处理流程分析

对嫦娥一号干涉成像光谱仪（IIM）数据的特点进行了分析,并就存在的一些问题提出了解决方案,制定了IIM数据应用处理流程,为该数据的正确使用提供方法参考。研究结果表明,在空间域传感器左侧响应偏低,右侧响应偏高;在波谱域长波段响应存在较大偏差。经过绝对定标和辐射畸变校正后的反射率与地基望远镜光谱匹配良好,可以用于应用研究。利用校正后的数据对Aristarchus地区岩石类型开展初步研究的结果表明,该地区在纵向和横向上都存在岩性的多样性。校正后的图像不仅提高了分类精度,还被识别出撞击坑可能存在的滑坡。嫦娥一号IIM能够在全球、区域和局部尺度上以较高的空间分辨率和光谱分辨率获取月表元素和矿物成分信息,有助于深化对月球形成和演化的认识。     

嫦娥一号绕月探测卫星精密定轨实现

对探月任务精密定轨技术进行了论述,分析了轨道确定过程中的关键技术问题。基于SMART-1探月卫星测轨数据,对精密定轨软件系统进行了测试验证,3 d数据弧段定轨结果精度优于百米。在嫦娥一号任务实施过程中,各轨道段轨道的计算结果准确,卫星成功进入环月使命轨道,特别是原计划三次中途修正仅执行了一次,为卫星节约了宝贵的燃料。与外部星历互差的结果表明,整个任务阶段定轨精度在百米量级,环月段定轨精度约数十米。实施结果表明,该文给出的定轨技术理论正确,关键技术解决有效,完全满足探月任务工程测控和科学研究的需要。     

SIFT和相关系数在嫦娥一号月球影像匹配中的应用

SIFT算法具有较强的匹配能力,能够处理两幅影像之间在发生平移、尺度、旋转、光照、视角等变化的情况下的匹配问题.利用SIFT算法进行影像匹配,根据匹配点计算两幅影像之间的仿射参数,将左影像上的格网映射到右影像作为初始点,然后使用相关系数测度在右影像上初始点邻域范围搜索匹配点.实验结果表明,该方法能够得到很好的匹配效果.     

基于Clementine和ULCN2005的月球测图研究

为使用嫦娥一号三线阵光学影像进行月球测图,本文研究月球测图的特殊性问题及其解决方案,提出基于Cle-mentine卫星影像数据和ULCN 2005月球控制网进行月球测图的方法,应用商业数字摄影测量软件和自主研发的辅助软件系统进行了月球测图实验.该实验选择了月球近南极的一块区域(W109.7°～W163.4°,S69.3°～S84.2°,面积约1.5×105km2),采用10个轨道的60景Clementine的UVVIS影像、408个ULCN 2005控制点(其中56个作为检查点)和1 337个连接点,建立该区的DTM和地形图,水平中误差和垂直中误差分别为98.639 m(0.19pixel)和1 003.751 m(1.93pixel).论证基于嫦娥数据生成月球DTM和地形图的可行性.     

基于嫦娥二号CCD数据的核线影像生成方法

对于缺少嫦娥二号激光数据问题,本文提出了基于RPC有理多项式系数(Rational Polynomial Coefficient)的嫦娥二号CCD影像的核线影像生成方法.它利用了嫦娥一号激光高度数据与嫦娥二号CCD影像控制点相结合的方法生成月面控制点,通过月面控制点建立正确的校正公式,获得分辨率较高的正射影像图,并在此基础上提取核线影像.     

基于嫦娥一号CCD数据空间特征的特定目标识别

基于嫦娥一号CCD数据的空间特征,开展月球表面陨石坑和线性构造目标识别的探索研究。利用图像边缘检测算法将影像分割成许多目标体;为了解决过度分割和错分问题,根据分割结果对分割后的目标体进行合并;为获取地质意义和语义信息更丰富的陨石坑和线性构造目标,将合并结果导入ArcGIS进行手动修改。最后,以影像数据的空间特征为基础,基于规则分类原理,根据研究需要设定不同的识别规则,进行陨石坑和线性构造的自动识别,取得了较好的效果。     

利用光流配准进行嫦娥一号CCD多视影像超分辨率重建

月面起伏较大导致嫦娥一号CCD多视影像之间的形变是非刚性的,传统的基于仿射变换配准的超分辨率重建方法很难取得理想的效果。本文提出了一种新的基于光流配准的超分辨率重建方法,该方法采用双边总变分(bilateral total variation,BTV)超分辨率重建方法迭代求解高分辨率影像,迭代初始值由光流配准后的多视影像共同产生,并在迭代求解高分辨率影像的过程中更新光流场。实验结果表明,本文方法解决了嫦娥一号CCD多视影像超分辨率重建中的亚像素精确配准问题,重建影像的空间分辨率显著提高,细节分辨能力增强。     

探月工程（“嫦娥-号”卫星）测绘保障

对月球表面进行三维立体成像,获取月球三维影像图,是我国实施月球探测的首要科学目标。     

高景一号卫星影像高分辨率底图制作关键技术研究

高景一号卫星是我国首个自主研制的0.5 m级高分辨率商业遥感卫星,具有高空间分辨率和光谱分辨率,已逐渐应用于自然资源、城市规划、生态环境监测、水文地质、交通运输等重点领域。本文以辽宁省全域范围的高景一号卫星影像为数据源,突破以往测绘产品生产过程中遇到的局限问题,引入地形数据和参考影像结合的几何校正方法,归一化植被指数值域大小进行植被颜色增强,大范围拉花变形平滑处理方法,最终完成了全省范围的高分辨率、高精度的底图制作,并进行精度评价,用于更新和完善我省基础地理信息数据库。     

基于嫦娥二号数据的高分辨率影像拼接方法研究

以嫦娥二号(CE-2)DOM数据为几何纠正和色调调整底图,采用SIFT自动匹配算法实现影像精纠正,并提出一种基于直方图匹配思想的线性变换色调调整方法,最终完成嫦娥三号(CE-3)着陆区高分辨率窄角相机(LROC-NAC)影像快速拼接,为着陆点周围的地形地貌和地质构造综合分析提供数据.结果表明,该方法解决了LROC-NAC高分辨率影像快速拼接关键问题,实现了色调连续、纹理清晰、地物完整的拼接效果,具有较高的应用价值.     

利用嫦娥一号IIM 模拟数据提取月表矿物端元的的精度分析

干涉型成像光谱仪(IIM) 作为中国首颗探月卫星嫦娥一号上的重要载荷之一,已经获取了大量的月球高光谱数据.然而由于IIM 数据的光谱范围被限定在480—960 nm 波谱范围内,很少覆盖月表矿物的波谱吸收特征,利用IIM 数据反演月表矿物信息面临巨大挑战.当前月表地面调查数据或精细矿物分布制图还很缺乏,难以对反演或提取结果进行有效验证.本文利用月表4种主要矿物(斜长石、单斜辉石、橄榄石和钛铁矿)进行线性混合构建IIM 模拟数据,分析月表矿物端元提取的精度,并对真实IIM 数据进行了初步应用.根据斜长石和钛铁矿的不同组合比例分别模拟了月表的月海和高地,模拟数据还加入了与IIM 真实数据分布趋势一致的随机噪声.基于4种端元提取算法(VCA 、ICA 、MVSA 、SISAL) 对模拟数据进行端元提取,并以光谱角距离(SAD) 作为端元提取的精度评价准则.结果显示,MVSA 和SISAL 算法提取的所有矿物端元的光谱角距离都小于0.1 ,一般意味着矿物提取精度可以被接受.斜长石在各种算法下提取端元的光谱角距离都小于0.015 ;单斜辉石和钛铁矿提取端元的光谱角距离都小于0.1 ;橄榄石提取精度最差,在ICA 算法下其光谱角距离高达0.34 .     

一种基于嫦娥一号CCD影像的影像匹配方法

月球测绘是完成月球探测任务的基础保障。这里提出了一种适合于CE-1获取的CCD影像的多尺度约束自动匹配方法。首先利用SURF算子提取影像上特征点;然后进行基于准核线和最小欧式距离约束的影像匹配;最后采用随机采样算法对误匹配点进行剔除而得到同名点信息。实验结果表明,该匹配方法提取的同名点有利于CE-1月球影像DEM的生成。     

嫦娥一号立体影像的摄影测量内部精度估算

对嫦娥一号的摄影测量而言有两个层面,第一是我们承担地面模型快速反演任务,该成果关系到的是内部精度,此时摄影测量处理不需卫星提供外方位元素值,也无需月面控制点,具有快速反演的条件。第二是测绘月球地形图,属于月球坐标系内的成果,关系到的是绝对精度。本文着重对内部精度加以估算,主要用于评估工程方案的可行性。     

基于“嫦娥一号”干涉成像光谱数据的月表虹湾地区FeO及TiO_2含量评估

基于"嫦娥一号"干涉成像光谱数据对月表虹湾地区元素分布进行分析。首先对该数据进行辐射畸变校正、反射率反演和几何校正等预处理;然后基于Apollo月球样品含量的实验室实测数据,建立一套基于"嫦娥一号"干涉成像光谱数据的FeO及TiO2含量反演模型;最后计算获取月表虹湾地区FeO及TiO2含量的分布图,并针对分布结果对虹湾地区的成因提出假设。     

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。