[发明专利]一种基于遥感数据的月表撞击坑地质填图方法

说明书

本发明公开了一种基于遥感数据的月表撞击坑地质填图方法，步骤包括：对月表影像和地形数据进行数据处理；撞击坑绝对年代确定；撞击坑线性构造识别；撞击坑地质单元划分：使用覆盖撞击坑区域的DEM和影像数据，进行地形起伏和光度变化对应的特征点识别，然后将表示相同单元的特征点连起来，该特征线作为二维撞击坑平面的不同地质单元的分界线。基于该发明能够生成一张高空间分辨率的、综合地形地貌和地质信息的撞击坑地质图，是月球区域地质图编制的重要基础图件和组成部分，也能够满足后续月表地质演化和月球科学研究的需要。

技术领域

本发明涉及行星遥感学和行星地质学技术领域，特别是涉及一种基于遥感数据的月表撞击坑地质填图方法。

背景技术

月球是人类深空探测的首选目标，在开发利用外层空间的活动中具有特殊地位。月球上没有大气、水和生命，月球形貌特征的影响因素主要是月球内动力岩浆作用和陨石外动力撞击作用。撞击坑是行星、卫星、小行星或其它类地天体表面由于陨石撞击而形成的环形凹陷。月表撞击坑形态按直径逐渐增大可划分为三类：简单撞击坑、复杂撞击坑和撞击盆地。月表简单和复杂撞击坑的形态近似为“碗形”，坑底通常比较平缓，如果撞击坑直径大于20km，在坑底中央有会出现中央峰隆起。另外，年轻的(哥白尼纪和艾拉托逊纪)撞击坑在坑外会出现由新鲜溅射物质形成的不规则辐射状溅射纹。撞击坑是月表分布最广泛、最明显、密度最高的环形构造，其记载了月球的数十亿年间的撞击过程信息，对研究月球地质演化、太阳系撞击历史和月表空间风化作用等都有重要的意义。比如，可以统计研究区的撞击坑直径-频率分布规律来计算其绝对模式年龄，通过撞击坑溅射物和坑壁暴露岩层露头来研究月壤下覆地质单元的成分和物质信息，此外，月表撞击坑的形貌、成分、分布及其地质单元划分也是月球地质填图的重要组成部分。

撞击坑地质填图是将撞击坑形貌、年代、构造和单元等信息综合表达在图幅上的制图过程，最终生成一张能够直观显示撞击坑地质单元划分和地貌地质信息的基础性图件，能够作为月表撞击坑后续科学和地质研究的一张底图。上世纪70年代末至80年代中期，美国地质调查局(USGS)利用Apollo计划的探月数据完成了1:500万月球地质图的编制。此后，USGS在2002年行星地质编图年会上宣布将实施编制新一版月球地质图的计划。尽管该项目从2004年已正式启动，但由于经费限制，项目进展缓慢，目前现阶段正在进行哥白尼、马里乌斯、薛定谔和南极地区四个图幅区域的地质编图工作。

虽然美国在上个世纪已经制作了全月1:500万并将继续进行1:250万的新版月球地质编图，但是撞击坑填图实现过程和已有结果仍然存在一些问题。

首先，月表撞击坑，尤其是新鲜撞击坑(直径大于20km)，根据其形貌由外到内可以分为5个单元，分别是溅射物、坑缘、坑壁、坑底和中央峰。而在美国1:500万月球地质图上，所有直径大于10km的月表撞击坑虽然被识别出来，但是仅作为一个单独的地质单元(坑物质)进行描述，撞击坑的5个单元没有进行单独划分，每个部分的形貌和构造信息也没有进行详细表达。

此外，在之前的月球地质图上，撞击坑的形成年代只是根据地层的叠置关系进行了粗略的估计，没有进行绝对年代的确定。

最后，之前的月球地质图上撞击坑填图的分辨率太低，以在1：500万的月球地质图为例，直径为20km的月表撞击坑在图幅上的尺寸仅为4cm，低空间分辨率难以对月表撞击坑的细节进行清晰的表达和综合。

发明内容

本发明针对现有的月球撞击坑地质填图的不足，提出了一种基于遥感数据的月表撞击坑地质填图方法，该方法基于月表影像和地形数据，能够准确划分撞击坑地质单元(溅射物、坑缘、坑壁、坑底和中央峰)，并对其形貌、年代和构造信息综合表示。

一种基于遥感数据的月表撞击坑地质填图方法，包括：

对月表影像和地形数据进行数据处理，其中，针对月表数字高程模型数据生成作为地质单元划分依据的地形高程灰度分类图、能够表示月表任一点坡度的坡度图；