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月壤光谱特性分析与月表矿物信息定量反演

王振超  
【摘要】:月表物质成分探测是月球探测的重要组成部分,月表信息的反演对未来月球探测、人类登月以及月球资源开发都具有十分重要的意义,是探索月球起源和演化历史的重要参数。本文在对月壤光谱充分分析并结合矿物特征等的基础上,对国内外数据进行了预处理和矿物信息提取,对风暴洋——雨海区的多源信息进行了综合分析,对一些重要撞击坑进行了分析。本论文的主要内容及成果如下: (1)月壤各种矿物及岩石的波谱特性分析。采用美国RELAB光谱库的月壤矿物数据,理论模拟数据及地球上相同矿物的USGS发布的光谱进行了对比分析。利用光谱理论对月表各矿物的光谱特征进行了分析归纳,并对其混合光谱各组分的影响进行了总结分析。月表干燥还原环境使得月壤光谱与地球相应矿物有些不同。月球的矿物的吸收特征从晶体结构上说主要是二价铁和钛元素的影响,而几乎没有羟基或者水合离子的影响;受太阳风、宇宙射线等的影响,月壤成熟度即月壤的风化程度对月壤光谱有着重要影响,成熟度越高,月壤反射率越低,光谱越平滑,趋于没有特征。 (2)基于Hapke模型采用光谱解混的方法对Clementine数据进行了矿物分解填图,分别作出了单斜辉石、斜方辉石、斜长石、钛铁矿、橄榄石等的填图。填图结果中,斜长石含量为样品真实含量斜长石和熔融玻璃的含量之和;结果显示月表无大面积的橄榄石存在;填图结果中钛铁矿比真实值偏高,而辉石(两种辉石之和)的含量偏差略大。 (3)采用IDL语言开发了批处理程序,可实现对中国嫦娥一号干涉成像光谱(IIM)数据的2C级数据进行坏点和坏线噪声的检测与修复,条带噪声的修复,并进行了发射率转换、地理编码和镶嵌处理,得到全球范围内的IIM数据。采用了角度参数法对IIM数据进行了氧化亚铁和二氧化钛的填图。其中,波段均临近采用了IIM的波段替换后进行分析计算,最终得到两种元素的质量百分含量填图结果。 (4)对风暴洋-雨海区进行了综合信息的分析,并选择提供四个撞击坑,进行了多元信息的比照分析。


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