基于地形校正月表矿物含量反演研究

发布时间：2017-12-17 05:19

  本文关键词：基于地形校正月表矿物含量反演研究

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【摘要】：月球高光谱探测，是进入第二次探月热潮以来各国聚焦的热点，目标在于研究月表单斜辉石、斜方辉石、斜长石、橄榄石、钛铁矿等主要矿物的分布及含量，为月表地层成因、历史演化等研究提供基础。 以往的月表常见矿物含量反演，主要选用的是Clementine数据，波段少，波谱分辨率低，且没有考虑地形的影响。基于此不足，本论文选取了Chandrayaan-1卫星M3数据作为研究数据，且矿物含量反演前对此高光谱进行了地形校正。 对比多种地形校正方法，选取物理意义明确的Sandmeier地形校正模型。月表目标物接收的辐射影响因素，一方面是来自地形自身起伏的影响，另一方面是周围临近像元反射辐射对其的增强作用。综合考虑这两方面的影响，建立月表Sandmeier模型。针对两类辐射，引入了两类反射率：坡面方向-方向反射率、半球-方向反射率，并给出了它们与平面方向-方向反射率之间的关系。综合两类反射的能量，得出了入瞳辐射亮度，进而推导出了月表平面反射率。根据坡度、坡向这两个最基本的地形因子以及太阳波谱，分析了光谱校正公式中各项参数的求解方法，包括坡面入射角、坡面反射角、地形可见因子、太阳直接辐照度、月表坡面总辐照度、太阳直射与否的二值因子。对虹湾地区的典型区域进行光谱校正，校正结果表明，，校正后阳坡反射率有所抑制，阴坡则有一定的增强。 月表矿物含量反演常用的方法有混合光谱分解、多元回归分析等。在混合光谱分解时，首先，阐述了分别适用于卫星观测及实验测量反射率数据的Hapke模型。在不考虑后向散射的情况下，应用Hapke模型，将反射率转化为反照率，并建立了端元矿物反照率、混合矿物反照率及端元矿物含量的线性方程，基于最小二乘的方法，解算出了端元矿物的含量。 矿物含量多元回归反演时，联合LSCC反射光谱数据及与之对应的矿物含量先验数据，建立了有关线性、比值两个模型。应用最小二乘方法解算模型系数。针对每种矿物，通过对比两种模型的相关系数、标准差、实测与反演含量的散点图，选择适合的模型。 分别应用这两种方法，反演了Apollo16登月区域的各种矿物含量，并与登月实测结果进行比较，进而进行方法优选。最终得出结论：混合光谱分解方法适用于钛铁矿和单斜辉石含量反演；而橄榄石和斜方辉石则分别适宜选用线性和比值多元回归模型；针对混合光谱分解的斜长石含量实际为斜长石与胶结物之和的情况，混合光谱分解的斜长石结果与线性多元回归反演的胶结物含量之差，可作为真实的斜长石含量。 应用所选的方法，反演虹湾地区的矿物含量，并与波谱校正前结果进行对比，分析地形对矿物含量反演的影响，得出结论：地形对矿物含量的大小有一定的影响。月表矿物反演前需要考虑地形的因素，并应用地形校正模型来消除，这在地形起伏较大的地区尤其重要；地形只影响了反演的矿物的大小，但没有影响其分布。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：P184.5

【参考文献】

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1 段四波;阎广建;穆西晗;沈斌;李小文;;基于DEM的山区遥感图像地形校正方法[J];地理与地理信息科学;2007年06期

2 薛彬,杨建峰,赵葆常;月球表面主要矿物反射光谱特性研究[J];地球物理学进展;2004年03期

本文编号：1298893