月球坑的温度分布与瞬态热响应特性研究

建立了球状月坑表面热辐射与月壤内一维非稳态导热的耦合传热模型,采用蒙特卡罗法结合控制容积法数值研究了月坑的温度分布与瞬态响应特性。考察了月坑表面与平面月表的热响应差别以及月坑形状因子、月坑所处纬度对月坑表面温度分布的影响。研究结果表明,月坑表面与平面月表的热响应有明显差别,月昼期间坑内的最高温度总是高于同时刻、同纬度的平面月表温度;低纬度、深度较大的月坑内温度分布存在很大的瞬态不均匀性。

月球坑内空间环境热流的分布研究

文章推导获得了月面阳光矢量和月球坑内探测器表面关系的表达式,采用蒙特卡罗法数值计算探测器各表面的辐射热流,分析了月球坑内环境辐射热流的分布特征。讨论了月面纬度、月球坑尺寸、月面发射率等参数对探测器表面热流的影响。计算表明:月面纬度增加及月球坑坑口半径的减小均会导致某些时刻阳光无法照射到坑底,从而与其他工况有较大的计算差别,两参数对探测器各面热流的影响规律不同;月面发射率对探测器表面热流的影响作用较大,增加月面发射率能明显降低探测器某些表面的辐射热流。

基于DEM数据的月表撞击坑自动提取研究

提出一种基于地形与形态学的撞击坑自动提取算法,该算法主要利用撞击坑的形态特征进行提取,利用形态学方法提高提取结果的连续性并去除提取结果中的噪声,使提取的撞击坑边界线更为简单,定位更加准确,易于存储与计算。该算法使用月球勘测轨道器照相机(LROC)提供的100 m分辨率DEM数据进行测试,测试结果显示该算法对于形态较为完整的简单撞击坑提取效果较好,提取的边界线较为准确且能够反映撞击坑的真实形态。

球撞击坑坑唇宽窄度定义及算法研究

撞击坑是月球表面最重要的特征,对撞击坑正确的识别是必要的。我们提出一种"六位数字十级分级法",以0至9共十个数字量化描述撞击坑的特征。本文主要讨论坑唇宽窄度定义及算法的研究。首先对坑唇宽窄因子进行定性的描述和定量的定义,对撞击坑坑唇因子划分为0到9共10个级别。利用中值滤波、边缘提取等技术对影像进行预处理,通过Sobel算子获取精确边缘点并将其拟合成椭圆。得出坑唇边缘之后,截取坑唇宽和坑半径的长度,然后利用具体的等级划分算法,求出每个撞击坑坑唇宽窄因子的级别。目前已成功应用到数字月球平台。

LRO和LCROSS探月计划:科学探测的分析与启示

简要阐述了美国的月球勘测轨道器(LRO)和月球坑观测与遥感卫星(LCROSS)两个月球探测器的任务概况,并重点分析了其科学目标、有效载荷与探测任务,总结了LRO和LCROSS的初步探测成果,提出了对未来月球探测的几点启示:①月球南极是探月竞争的战略制高点;②高分辨地形测绘是探月重点;③月球上的水是热点科学问题;④月面环境探测具有重要意义;⑤科学目标应突出特色和创新。这些启示可为我国的月球探测提供参考。

应用面向对象分类方法对月球撞击坑进行自动识别

面向对象方法是一种强大的分类方法,它首先将影像分割成许多对象,从而可以计算这些对象的许多特征值并实现对事物的识别.然而,这种方法目前还没有应用到月球科学研究中,在这篇文章中尝试性的应用这种方法对月球表面的撞击坑进行了自动识别,并得到了一些初步结果.撞击坑是月球表面最主要的特征,它对月球地质学研究有重要意义.在月球科学研究中,一个重要的问题是应用撞击坑的分布密度估计月表地质年龄,因而对撞击坑进行正确的识别是必要的.然而对撞击坑进行手动识别是很低效的,这就促使寻找一种高效的自动识别方法.描述了面向对象分类方法在月表反射率影像上对撞击坑进行自动识别.在这种方法中,根据大小、形状、色调以及各层权重首先把影像分割成许多对象,并用特征值"相邻对象的对比"从月球影像上鉴别撞击坑,然后把属于同一类的相邻对象进行合并;除了几个大型撞击坑外,每个撞击坑都已经成了独立的对象.为了剔除撞击坑类中的辐射线,特征值"长宽比"被进一步用来识别撞击坑.最终的结果输出到ArcGIS中对大型撞击坑进行了人工修正,并经统计得到了月表撞击坑的个数。

全月球撞击坑形貌特征的识别与多指标表达

全月球撞击坑数据是支撑月表形貌研究以及月球工程探测和科学研究的重要基础性数据,其全面性、精确性是衡量一个国家科技水平甚至综合国力的重要指标。基于嫦娥一号、Clementine多光谱等探月数据,智能化人工提取了全月球106030个直径大于500 m的撞击坑,在IAU公布的有名称的撞击坑及其描述形貌特征指标的基础上,建立了描述全月球撞击坑形貌特征的指标体系并获得了所有撞击坑指标的属性值。针对现阶段尚无一套完整的全月球撞击坑数据库的现状,采用面向对象的Geodatabase数据模型组织全月球撞击坑数据,构建了包含位置、大小、形状、坡度、方向、中央峰、辐射纹等7个大类52个小类指标的全关系型数据库,其可对撞击坑空间数据和属性数据进行一体化管理,实现了对撞击坑数据的存储、检索、处理和应用,为其他月球科学研究基于数据库进行数据挖掘和应用提供了海量基础数据,为后续月球其他资源数据库的构建提供借鉴。今后将进一步完善更新维护全月球数据库的工作。

基于特征匹配的月球撞击坑自动提取研究

本文提出了一种基于特征匹配的撞击坑自动提取算法,该算法以单个撞击坑的5个典型影像特征为依据,用最大类间方差法将月面影像分割为暗区、亮区和背景3类;再使用区域生长将离散点聚合,通过特征匹配找出属于同一撞击坑的暗区与亮区,并利用八方向Sobel算子获取边缘控制点并拟合边缘。经过"嫦娥一号"和"嫦娥二号"部分遥感影像的验证,该算法对于纬度较高地区的月面影像提取效果较好,已成功应用到数字月球平台进行全月展示。

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500m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1~500km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。

月球撞击坑溅射堆积与辐射纹蒙特卡洛模拟

撞击坑是月球上最常见的地质构造之一,通常只有较大规模的撞击坑才能形成超长辐射纹.然而最近我们的研究发现,在一些大规模撞击坑的边缘,溅射堆积发育有良好的孔隙结构;在这些多孔的撞击坑边缘区域,即使是小规模撞击事件,也易于形成具有辐射纹的撞击坑.本文建立了包含孔隙结构的撞击抛射模型,并利用蒙特卡洛方法模拟了垂直撞击溅射堆积构造和超长辐射纹,不仅揭示了在多孔结构岩石区域易于形成超长辐射纹的原因,同时为撞击辐射纹的形成提供了一种可行的解释方案.

一种基于特征空间的月球撞击坑自动识别算法

撞击坑不仅是月球表面常见的一种地质单元,也是研究月表地质年龄的一个重要因素,所以准确的识别撞击坑就很重要.本文提出了一种基于特征空间的对撞击坑进行自动识别的算法.新算法先将CCD图像转换成特征空间图像,在特征空间中通过自适应的区域检测寻找撞击坑候选区域.再对候选的区域进行椭圆拟合以进一步确认撞击坑,最后统计得到撞击坑个数.新算法在嫦娥一号采集的月球CCD图像上进行测试,测试结果显示该算法对月球中小撞击坑有较高的识别能力.