[發(fā)明專利]一種基于遙感數(shù)據(jù)的月表撞擊坑地質(zhì)填圖方法

有效

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• 申請日: 2018-03-02
• 公開（公告）號: CN108416820B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設計）人: 李勃;凌宗成;張江;武中臣;倪宇恒;陳劍;劉長卿;畢向宇;劉莉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T7/30
• 代理公司: 濟南圣達知識產(chǎn)權代理有限公司 37221
• 代理人: 李圣梅

本發(fā)明公開了一種基于遙感數(shù)據(jù)的月表撞擊坑地質(zhì)填圖方法，步驟包括：對月表影像和地形數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理；撞擊坑絕對年代確定；撞擊坑線性構造識別；撞擊坑地質(zhì)單元劃分：使用覆蓋撞擊坑區(qū)域的DEM和影像數(shù)據(jù)，進行地形起伏和光度變化對應的特征點識別，然后將表示相同單元的特征點連起來，該特征線作為二維撞擊坑平面的不同地質(zhì)單元的分界線。基于該發(fā)明能夠生成一張高空間分辨率的、綜合地形地貌和地質(zhì)信息的撞擊坑地質(zhì)圖，是月球區(qū)域地質(zhì)圖編制的重要基礎圖件和組成部分，也能夠滿足后續(xù)月表地質(zhì)演化和月球科學研究的需要。

技術領域

本發(fā)明涉及行星遙感學和行星地質(zhì)學技術領域，特別是涉及一種基于遙感數(shù)據(jù)的月表撞擊坑地質(zhì)填圖方法。

背景技術

月球是人類深空探測的首選目標，在開發(fā)利用外層空間的活動中具有特殊地位。月球上沒有大氣、水和生命，月球形貌特征的影響因素主要是月球內(nèi)動力巖漿作用和隕石外動力撞擊作用。撞擊坑是行星、衛(wèi)星、小行星或其它類地天體表面由于隕石撞擊而形成的環(huán)形凹陷。月表撞擊坑形態(tài)按直徑逐漸增大可劃分為三類：簡單撞擊坑、復雜撞擊坑和撞擊盆地。月表簡單和復雜撞擊坑的形態(tài)近似為“碗形”，坑底通常比較平緩，如果撞擊坑直徑大于20km，在坑底中央有會出現(xiàn)中央峰隆起。另外，年輕的(哥白尼紀和艾拉托遜紀)撞擊坑在坑外會出現(xiàn)由新鮮濺射物質(zhì)形成的不規(guī)則輻射狀濺射紋。撞擊坑是月表分布最廣泛、最明顯、密度最高的環(huán)形構造，其記載了月球的數(shù)十億年間的撞擊過程信息，對研究月球地質(zhì)演化、太陽系撞擊歷史和月表空間風化作用等都有重要的意義。比如，可以統(tǒng)計研究區(qū)的撞擊坑直徑-頻率分布規(guī)律來計算其絕對模式年齡，通過撞擊坑濺射物和坑壁暴露巖層露頭來研究月壤下覆地質(zhì)單元的成分和物質(zhì)信息，此外，月表撞擊坑的形貌、成分、分布及其地質(zhì)單元劃分也是月球地質(zhì)填圖的重要組成部分。

撞擊坑地質(zhì)填圖是將撞擊坑形貌、年代、構造和單元等信息綜合表達在圖幅上的制圖過程，最終生成一張能夠直觀顯示撞擊坑地質(zhì)單元劃分和地貌地質(zhì)信息的基礎性圖件，能夠作為月表撞擊坑后續(xù)科學和地質(zhì)研究的一張底圖。上世紀70年代末至80年代中期，美國地質(zhì)調(diào)查局(USGS)利用Apollo計劃的探月數(shù)據(jù)完成了1:500萬月球地質(zhì)圖的編制。此后，USGS在2002年行星地質(zhì)編圖年會上宣布將實施編制新一版月球地質(zhì)圖的計劃。盡管該項目從2004年已正式啟動，但由于經(jīng)費限制，項目進展緩慢，目前現(xiàn)階段正在進行哥白尼、馬里烏斯、薛定諤和南極地區(qū)四個圖幅區(qū)域的地質(zhì)編圖工作。

雖然美國在上個世紀已經(jīng)制作了全月1:500萬并將繼續(xù)進行1:250萬的新版月球地質(zhì)編圖，但是撞擊坑填圖實現(xiàn)過程和已有結(jié)果仍然存在一些問題。

首先，月表撞擊坑，尤其是新鮮撞擊坑(直徑大于20km)，根據(jù)其形貌由外到內(nèi)可以分為5個單元，分別是濺射物、坑緣、坑壁、坑底和中央峰。而在美國1:500萬月球地質(zhì)圖上，所有直徑大于10km的月表撞擊坑雖然被識別出來，但是僅作為一個單獨的地質(zhì)單元(坑物質(zhì))進行描述，撞擊坑的5個單元沒有進行單獨劃分，每個部分的形貌和構造信息也沒有進行詳細表達。

此外，在之前的月球地質(zhì)圖上，撞擊坑的形成年代只是根據(jù)地層的疊置關系進行了粗略的估計，沒有進行絕對年代的確定。

最后，之前的月球地質(zhì)圖上撞擊坑填圖的分辨率太低，以在1：500萬的月球地質(zhì)圖為例，直徑為20km的月表撞擊坑在圖幅上的尺寸僅為4cm，低空間分辨率難以對月表撞擊坑的細節(jié)進行清晰的表達和綜合。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的月球撞擊坑地質(zhì)填圖的不足，提出了一種基于遙感數(shù)據(jù)的月表撞擊坑地質(zhì)填圖方法，該方法基于月表影像和地形數(shù)據(jù)，能夠準確劃分撞擊坑地質(zhì)單元(濺射物、坑緣、坑壁、坑底和中央峰)，并對其形貌、年代和構造信息綜合表示。

一種基于遙感數(shù)據(jù)的月表撞擊坑地質(zhì)填圖方法，包括：

對月表影像和地形數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理，其中，針對月表數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)生成作為地質(zhì)單元劃分依據(jù)的地形高程灰度分類圖、能夠表示月表任一點坡度的坡度圖；