基于“DEM”的月球撞击坑判识方法研究

摘要

月表形貌特征研究一直是贯穿近几十年月球探测计划的关键任务之一，撞击坑作为月球表面最为典型的地貌单元和最基本的地貌形态，也一直是月表形貌特征研究的热点。对撞击坑进行正确的识别和提取可为研究月球现状和演化历史提供直接证据，可为研究撞击坑的形成机制、撞击效应等提供丰富的信息，其研究水平在一定程度上可以作为月球探测成功与否的标志之一。
　　国内外在基于遥感影像进行撞击坑判识方面的研究已较为成熟，而基于“DEM”(数字月球表面模型)判识撞击坑的研究成果相对较少，“DEM”往往被作为辅助数据用于基于影像的撞击坑判识研究中。目前适用于地球的地形地貌提取方法对于月球撞击坑判识的适用性和有效性还未得到验证，因而基于“DEM”判识月球撞击坑的方法和技术并不成熟。
　　本文通过分析月球撞击坑形态要素的特征及撞击坑在月表的空间分布特征，从形态特征角度对月球撞击坑进行了分类，讨论了撞击坑形态特征在嫦娥一号“0EM”上的表现；详细阐述了现有地形地貌特征提取方法的技术内涵，并基于月球撞击坑的形态结构特征，对现有的基于“DEM”的地形地貌提取方法做了较详细的比较分析，讨论了将其应用于月球撞击坑判识的适用程度；继而提出了融合月球撞击坑形态和空间特征的撞击坑判识方法；设计了完整的判识流程，对判识流程执行过程中几个难点问题给出了有效的处理方法；最后，通过对比分析、精度评价等手段分析了该方法对于月球撞击坑判识的适用性和有效性。实验结果表明，该方法可以准确确定撞击坑的空间位置和数量、有效的判识撞击坑的环形坑唇线、准确的表达撞击坑二维空间形态特征。
　　本文所研究的基于“DEM”对撞击坑进行正确判识的方法，将加深人们对于月球形貌的认识和理解，同时，对于研究月球岩石构造、估算月表年龄、探测器软着陆地点的修正、反演月壤厚度、恢复月球起源和演化历史等都具有重要意义。

目录

文摘

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图目录

表目录

第1章 绪论

1.1 研究背景与意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究现状

1.2.1 月球撞击坑形态特征

1.2.2 撞击坑判识方法

1.2.3 研究现状总结

1.3 研究目标、研究内容和拟解决的关键问题

1.3.1 研究目标

1.3.2 研究内容

1.3.3 拟解决的关键问题

1.4 研究方法及技术路线

1.4.1 研究方法

1.4.2 技术路线

1.5 论文结构

第2章 月球撞击坑形态特征与月表DEM

2.1 撞击坑形态要素及其特征

2.1.1 撞击坑形态要素组成

2.1.2 撞击坑形态要素特征

2.2 基于形态特征的撞击坑分类

2.2.1 现有分类方法

2.2.2 本文分类方法

2.3 月球撞击坑空间特征

2.3.1 密度分布特征

2.3.2 直径分布特征

2.3.3 坑间关系特征

2.4 撞击坑形态特征与DEM的关系

2.4.1 月表DEM数据及其特征

2.4.2 撞击坑形态特征在DEM上的表现

2.5 小结

第3章 顾及月表DEM特征的地形提取方法分析

3.1 现有地形特征提取方法的特点分析

3.1.1 现有地形提取方法的技术内涵

3.1.2 现有提取方法比较分析

3.2 顾及月表DEM特征的地形提取方法适用性分析

3.3 基于DEM的撞击坑判识方法构想

3.3.1 融合撞击坑形态和空间特征

3.3.2 尺寸适应性

3.3.3 普适性

3.4 小结

第4章 融合形态和空间特征的撞击坑判识方法

4.1 融合形态和空间特征的撞击坑判识思想

4.2 撞击坑的判识

4.2.1 提取等高线

4.2.2 识别潜在撞击坑

4.2.3 伪坑剔除

4.3 核心算法设计

4.3.1 同坑等高线的过滤

4.3.2 坑间关系的处理

4.3.3 撞击坑形态的确定

4.4 小结

第5章 实现与验证

5.1 研究区

5.1.1 研究区选取原则

5.1.2 研究区概况

5.2 方法实现

5.2.1 实现基础

5.2.2 撞击坑的判识

5.2.3 坑间关系的处理

5.2.4 撞击坑形态的确定

5.2.5 结果分析与评价

5.3 小结

第6章 结论与展望

6.1 研究结论

6.2 创新点

6.3 研究局限性与展望

6.3.1 研究局限性

6.3.2 研究展望

参考文献

在读期间发表的学术论文及研究成果

致谢