基于Mini-RF数据的月表介电常数反演与应用

发布时间：2017-10-06 07:03

  本文关键词：基于Mini-RF数据的月表介电常数反演与应用

  更多相关文章： Mini-RF Campbell模型 Oh模型 介电常数 撞击坑溅射物 火山碎屑岩

【摘要】：自20世纪60年代以来，以美国和前苏联为代表的月球探测计划，得到大量的月岩和月壤参数分布等数据，使人类对月球地形、成分、结构等特性有了更深入的认识。月球表面覆盖着一层厚厚的月壤，其粒度约为40-100μm，也有直径数米左右的岩石埋在月壤中。月壤平均厚度一般为4-5m，其中富含钛铁矿等重要战略资源。月壤电性参数的探测对月球资源的勘探、开发和利用都具有重要意义。 以往对月表介电常数的反演都是采用Clementine或Lunar Prospector卫星对月观测的光学反射率数据，来推算月表FeO与TiO2含量，再由Apollo样品回归分析确定的FeO和TiO2含量之间的经验公式来估算月壤介电常数。由于我们采集到的Apollo样品数量有限，由这些样品所确定的经验公式可能无法对全月表的介电常数实现准确的计算。本文提出用Mini-RF双极化雷达数据直接反演月表介电常数，并结合Mini-RF产品数据的特殊雷达回波来识别撞击坑溅射物和火山碎屑岩的空间分布特征。 考虑到月表与地表相似的粗糙起伏特征，本文对地面遥感定量描述的粗糙表面雷达后向散射模型的适用条件进行了详细阐述，包括基尔霍夫模型（Kirchhoff），几何光学模型（GOM），物理光学模型（POM），小扰动模型（SPM），积分方程模型（IEM），，Oh模型，Dubois模型，Campbell模型和Shi模型，并进行对比分析。选择已经应用到月球，且介电常数反演结果与登月点实测值比较接近的Campbell模型和经验参数较少，应用范围广的Oh经验模型作为月表介电常数反演模型。 为了验证Campbell模型和Oh模型在月表的适用性，根据Mini-RF数据产品Stokes参数分别计算水平极化和垂直极化后向散射系数，结合LOLA提供的粗糙度参数，分别求取Campbell模型和Oh模型在Luna16登月区域的介电常数，并与登月点实测介电常数进行比较。得出结论：Oh模型反演的介电常数与实测值很接近，相对误差比较小，均方根误差也比较小，而Campbell模型反演的结果与实测值相差比较大。选定Oh模型作为月表介电常数反演模型。 应用所选的方法，反演撞击坑溅射物和火山碎屑岩分布区的介电常数。同时根据Stokes参数求取研究区域的圆极化比值、极化度和相对相位。利用极化度和相对相位进行m分解，根据该分解技术得到研究区域的物理散射机制的分布特征。光学图像上撞击坑溅射物一般为亮色调，火山碎屑岩整体为暗色调，且某些区域边界不清晰；但在雷达图像上，由于月表不同地质单元表现为不同的微波散射特性，由圆极化比、物理散射机制的分布和介电常数对研究区进行综合分析，根据雷达波的穿透性能对撞击坑溅射物和火山碎屑岩的空间分布作定性分析。
【关键词】：Mini-RF Campbell模型 Oh模型 介电常数 撞击坑溅射物 火山碎屑岩
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：P184.5;P237
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-20
• 1.1 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状13-17
• 1.2.1 月球微波遥感13-14
• 1.2.2 月球介电常数反演14-15
• 1.2.3 月球撞击坑溅射物和火山碎屑岩雷达探测15-17
• 1.3 研究内容和技术路线17-18
• 1.4 论文结构18-20
• 第2章 粗糙表面雷达后向散射模型20-27
• 2.1 理论模型20-23
• 2.1.1 基尔霍夫模型（Kirchhoff）20-22
• 2.1.2 积分方程（IEM）模型22-23
• 2.2 经验模型23-25
• 2.2.1 Oh模型23-24
• 2.2.2 Dubois模型24-25
• 2.2.3 Campbell模型25
• 2.3 半经验模型25-27
• 第3章 月表介电常数反演27-37
• 3.1 数据27-30
• 3.2 介电常数反演30-35
• 3.2.1 模型参数30-33
• 3.2.2 Campbell模型反演月表介电常数33-34
• 3.2.3 Oh模型反演月表介电常数34-35
• 3.3 介电常数反演结果评价35-37
• 第4章 月表介电常数应用37-51
• 4.1 撞击坑溅射物分布37-44
• （1）坡度39-40
• （2）介电常数40-41
• （3） m-chi分解41-43
• （4）圆极化比43-44
• 4.2 火山碎屑岩分布44-51
• （1）介电常数47-48
• （2） m-chi分解48-49
• （3）圆极化比49-51
• 第5章 结论与讨论51-53
• 5.1 主要工作与结论51-52
• 5.2 未来工作建议与展望52-53
• 参考文献53-58
• 作者简介及科研成果58-60
• 致谢60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 欧阳自远;;嫦娥一号卫星的初步科学成果与嫦娥二号卫星的使命[J];航天器工程;2010年05期

2 EDWARD Matthew Osei Jnr;;Influence of Temperature and Frequency on Microwave Dielectric Properties of Lunar Regolith Simulant[J];Chinese Geographical Science;2011年01期

本文编号：981363