【摘要】：月表光度模型是描述月表輻亮度隨光照觀測(cè)幾何變化的函數(shù)模型,主要應(yīng)用于月表圖像及光譜數(shù)據(jù)光度校正過程中,消除光照觀測(cè)幾何對(duì)月表圖像及光譜數(shù)據(jù)的影響,在月表圖像鑲嵌、月表礦物識(shí)別與反演、月表物理參數(shù)反演以及月表光度異常區(qū)研究等方面有重要的應(yīng)用意義。美國(guó)LRO多角度月表光譜數(shù)據(jù)以及我國(guó)CE-3號(hào)月表就位光譜數(shù)據(jù)的獲取促進(jìn)了月表光度模型的應(yīng)用研究。首先系統(tǒng)地總結(jié)了目前國(guó)際上主要的光度模型,并分析幾類模型的適用性,然后在總結(jié)其應(yīng)用存在的關(guān)鍵問題基礎(chǔ)上探討了未來的研究趨勢(shì):1針對(duì)不同的應(yīng)用目標(biāo)數(shù)據(jù)采用不同的光度模型和校正方法,開展月表光度模型適用性和比較研究;2在現(xiàn)有的月表多角度光譜數(shù)據(jù)有限情況下,研究月表分區(qū)以及校正標(biāo)準(zhǔn)角問題,從而提高校正準(zhǔn)確率;3在此后的月球與深空探測(cè)任務(wù)設(shè)計(jì)時(shí),考慮獲取更豐富的月表多角度光譜數(shù)據(jù),促進(jìn)光度模型的研究,從而更好地研究月表物理和光度特性。
【圖文】：

用一直都是月球科學(xué)研究很重要的一個(gè)方面，在ＬＲＯ之前月球探測(cè)器都是正對(duì)（垂直）月表進(jìn)行觀測(cè)，獲取多角度光譜數(shù)據(jù)有限，限制了光度模型的發(fā)展，而隨著ＬＲＯ對(duì)月表進(jìn)行多角度觀測(cè)，獲取了月表多角度大相角范圍并且重復(fù)覆蓋足夠多次的光譜數(shù)據(jù)，使輻射傳輸光度模型得以應(yīng)用，Ｓａｔｏ等［２］在２０１４年利用ＬＲＯ光譜數(shù)據(jù)得到了月表輻射傳輸模型參數(shù)分布圖，更加促進(jìn)了月表光度特性研究。同時(shí)，我國(guó)的ＣＥ－３號(hào)實(shí)現(xiàn)月球就位探測(cè)，也為月表光度特性研究提供更好的就位探測(cè)數(shù)據(jù)基矗圖１月表光照觀測(cè)幾何示意圖［２８］Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｌｉｇｈｔｉｎｇｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｏｎｔｈｅｍｏｏｎ月表光度模型在以下４個(gè)方面都有很重要的應(yīng)用：①消除光照觀測(cè)幾何因素影響，消除鑲嵌拼接圖像邊界縫隙，提高圖像質(zhì)量［３－１０］；②月表礦物識(shí)別與反演，研究月表礦物組成，從而研究月表物理和化學(xué)性質(zhì)以及月表地質(zhì)演化過程［１１－１６］；③月表輻射傳輸模型物理參數(shù)反演，統(tǒng)計(jì)分析月表物理和光度特性［２，１７］；④研究著陸區(qū)光度異常現(xiàn)象原因及其作用機(jī)制［１８－２７］。本文首先介紹月表光度校正的必要性及其重要性，然后介紹國(guó)際上目前月表光譜數(shù)據(jù)獲取情況以及常用的光度校正模型及其適用性分析，之后介紹月表光度研究的應(yīng)用，最后針對(duì)月表光度模型應(yīng)用和研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，提出今后月表光度研究的重點(diǎn)。２國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展２．１月表多角度光譜數(shù)據(jù)概述隨著月球光譜探測(cè)技術(shù)的發(fā)展，在近２０ａ來開展的月球探測(cè)活動(dòng)中，人類獲取了豐富的月表多角度圖像及光譜數(shù)據(jù)［１４］。１９９

年假設(shè)月球地質(zhì)組成均一，利用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｇｅｒ經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)嫦娥一號(hào)ＩＩＭ數(shù)據(jù)進(jìn)行光度校正，對(duì)于差異比較小的邊界消除效果比較好，但是仍然存在差異比較大的地形邊界，并且根據(jù)校正后的結(jié)果反演得到全月表ＦｅＯ以及ＴｉＯ２分布［１１］，并且在２０１３年根據(jù)其反演得到ＦｅＯ含量的不同將月表分為４種類型，利用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｇｅｒ經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蛯?duì)嫦娥一號(hào)干涉成像光譜儀圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行光度校正到３０°標(biāo)準(zhǔn)角，很好地消除了不同軌圖像之間的邊界（圖２），圖像中仍然存在的邊界是由于相同反射率的鄰近兩軌圖像空間位置偏移造成的［１０］；Ｓａｔｏ等在２０１１年在利用ＬＲＯＷＡＣ圖像鑲嵌拼接全月圖像時(shí)，將月表根據(jù)經(jīng)緯度５°×５°將月表分為若干地形單元，分別用Ｌｏｍｍｅｌ－Ｓｅｅｌｉｎｇｅｒ、Ｌｕｎａｒ－Ｌａｍｂｅｒｔ以及Ｈａｐｋｅ模型對(duì)ＬＲＯＷＡＣ圖像數(shù)據(jù)逐單元（ｔｉｌｅ－ｂｙ－ｔｉｌｅ）擬合校正，，并比較了每種模型校正后誤差，結(jié)果表明簡(jiǎn)化的Ｈａｐｋｅ模型校正效果最好［６］；隨著ＬＲＯ獲取更多的月表光譜探測(cè)數(shù)據(jù)，Ｓａｔｏ在２０１４年將月表劃分為更小的１°×１°地形單元，進(jìn)一步提高校正準(zhǔn)確率［２］。圖２光度校正后鑲嵌圖像［１０］Ｆｉｇ．２Ｍｏｓａｉｃａｆｔｅｒｐｈｏｔｏｍｅｔｒｉｃｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ２．３．２月表礦物反演不同的礦物都有其特征光譜曲線，可以根據(jù)獲取的光譜反射率數(shù)據(jù)反演月表礦物組成，從而研究月表礦物組成以及月表演化過程。但是光譜儀在不同時(shí)間觀測(cè)月表同一地點(diǎn)時(shí)光照觀測(cè)幾何不同，所測(cè)得同一
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)中國(guó)科學(xué)院月球與深空探測(cè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;中國(guó)科學(xué)院大學(xué);
【基金】：國(guó)家863計(jì)劃項(xiàng)目(2015AA123704) 國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金項(xiàng)目(11403049);國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(41371414)共同資助
【分類號(hào)】：P184.5

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10 孔令高;王世金;王馨悅;楊垂柏;張愛兵;馮宇波;關(guān)q詒

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