月表光度模型研究进展

发布时间：2019-07-30 21:34

【摘要】：月表光度模型是描述月表辐亮度随光照观测几何变化的函数模型,主要应用于月表图像及光谱数据光度校正过程中,消除光照观测几何对月表图像及光谱数据的影响,在月表图像镶嵌、月表矿物识别与反演、月表物理参数反演以及月表光度异常区研究等方面有重要的应用意义。美国LRO多角度月表光谱数据以及我国CE-3号月表就位光谱数据的获取促进了月表光度模型的应用研究。首先系统地总结了目前国际上主要的光度模型,并分析几类模型的适用性,然后在总结其应用存在的关键问题基础上探讨了未来的研究趋势:1针对不同的应用目标数据采用不同的光度模型和校正方法,开展月表光度模型适用性和比较研究;2在现有的月表多角度光谱数据有限情况下,研究月表分区以及校正标准角问题,从而提高校正准确率;3在此后的月球与深空探测任务设计时,考虑获取更丰富的月表多角度光谱数据,促进光度模型的研究,从而更好地研究月表物理和光度特性。
【图文】：

月表光度模型研究进展

用一直都是月球科学研究很重要的一个方面，在ＬＲＯ之前月球探测器都是正对（垂直）月表进行观测，获取多角度光谱数据有限，限制了光度模型的发展，而随着ＬＲＯ对月表进行多角度观测，获取了月表多角度大相角范围并且重复覆盖足够多次的光谱数据，使辐射传输光度模型得以应用，Ｓａｔｏ等［２］在２０１４年利用ＬＲＯ光谱数据得到了月表辐射传输模型参数分布图，更加促进了月表光度特性研究。同时，我国的ＣＥ－３号实现月球就位探测，也为月表光度特性研究提供更好的就位探测数据基矗图１月表光照观测几何示意图［２８］Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｇｈｔｉｎｇｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｏｎ月表光度模型在以下４个方面都有很重要的应用：①消除光照观测几何因素影响，消除镶嵌拼接图像边界缝隙，提高图像质量［３－１０］；②月表矿物识别与反演，研究月表矿物组成，从而研究月表物理和化学性质以及月表地质演化过程［１１－１６］；③月表辐射传输模型物理参数反演，统计分析月表物理和光度特性［２，１７］；④研究着陆区光度异常现象原因及其作用机制［１８－２７］。本文首先介绍月表光度校正的必要性及其重要性，然后介绍国际上目前月表光谱数据获取情况以及常用的光度校正模型及其适用性分析，之后介绍月表光度研究的应用，最后针对月表光度模型应用和研究现状进行分析，提出今后月表光度研究的重点。２国内外研究进展２．１月表多角度光谱数据概述随着月球光谱探测技术的发展，在近２０ａ来开展的月球探测活动中，人类获取了丰富的月表多角度图像及光谱数据［１４］。１９９

月表光度模型研究进展

年假设月球地质组成均一，利用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｇｅｒ经验模型对嫦娥一号ＩＩＭ数据进行光度校正，对于差异比较小的边界消除效果比较好，但是仍然存在差异比较大的地形边界，并且根据校正后的结果反演得到全月表ＦｅＯ以及ＴｉＯ２分布［１１］，并且在２０１３年根据其反演得到ＦｅＯ含量的不同将月表分为４种类型，利用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｇｅｒ经验模型对嫦娥一号干涉成像光谱仪图像数据进行光度校正到３０°标准角，很好地消除了不同轨图像之间的边界（图２），图像中仍然存在的边界是由于相同反射率的邻近两轨图像空间位置偏移造成的［１０］；Ｓａｔｏ等在２０１１年在利用ＬＲＯＷＡＣ图像镶嵌拼接全月图像时，将月表根据经纬度５°×５°将月表分为若干地形单元，分别用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｎｇｅｒ、Ｌｕｎａｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ以及Ｈａｐｋｅ模型对ＬＲＯＷＡＣ图像数据逐单元（ｔｉｌｅ－ｂｙ－ｔｉｌｅ）拟合校正，，并比较了每种模型校正后误差，结果表明简化的Ｈａｐｋｅ模型校正效果最好［６］；随着ＬＲＯ获取更多的月表光谱探测数据，Ｓａｔｏ在２０１４年将月表划分为更小的１°×１°地形单元，进一步提高校正准确率［２］。图２光度校正后镶嵌图像［１０］Ｆｉｇ．２Ｍｏｓａｉｃａｆｔｅｒｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ２．３．２月表矿物反演不同的矿物都有其特征光谱曲线，可以根据获取的光谱反射率数据反演月表矿物组成，从而研究月表矿物组成以及月表演化过程。但是光谱仪在不同时间观测月表同一地点时光照观测几何不同，所测得同一
【作者单位】：中国科学院国家天文台中国科学院月球与深空探测重点实验室;中国科学院大学;
【基金】：国家863计划项目(2015AA123704) 国家自然科学基金青年科学基金项目(11403049);国家自然科学基金面上项目(41371414)共同资助
【分类号】：P184.5

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