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运用遥感手段进行月壤岩矿信息的提取,对研究月壤的物质组成、地质构造、历史演化等具有深远的意义。由于月球采样点较少,月壤真实数据稀缺,限制了月球科学问题的进一步研究。开展月壤光谱模拟工作是月壤实测光谱的必要有益补充,并可以定量研究矿物组成和含量、粒径、观测几何条件、空间风化等诸多因素对月壤光谱的影响。本文简要介绍了广泛应用于光谱模拟的Hapke辐射传输模型的基本原理,并分析了主要月壤矿物的光谱特征。基于Hapke模型,利用多角度反射光谱数据,优化反演了Hapke模型的光度参数:对于光谱模拟最重要的参数单次散射反射率的反演结果稳定,同时具有数学和物理意义;反演的相函数勒让德多项式系数可较好的模拟矿物光谱随角度变化的规律。本文对比了多角度和单角度光谱数据对光度参数反演结果的影响,发现基于多角度光谱数据反演矿物光度参数,可以给单角度反演的相函数参数经验值设置提供依据,比传统的Lucey(1998)经验值更能真实地反映反射率光谱随角度变化的规律。采用蒙特卡洛的思想,运用Hapke模型优化反演了月壤主要组成矿物的光学常数。利用优化反演的矿物光学常数,可模拟计算不同矿物组成及含量的月壤在不同空间风化程度、粒度及观测几何条件下的反射光谱。本文分析了Hapke模型下利用牛顿插值和最小二乘优化方法的多解性及适用范围,发现该方法目前更适用于光谱模拟,而用于矿物含量反演难度较大。模拟月壤光谱时,将橄榄石细分为镁橄榄石、铁橄榄石端元,由两种橄榄石端元的紧致混合来近似估算橄榄石化学成分(Fo)变化对混合光谱的影响,该方法被证明是可行的。本文模拟了Lunar Soil Characterization Consortium(LSCC)的月海、月球高地10um,10-20um、20-45um粒径组共57组样本的光谱、矿物丰度、粒径及SMFe含量,以验证本文模拟方法的可靠性。模拟光谱与实测光谱拟合较好,相关系数均大于0.99,均方根误差在10-3数量级。光谱曲线的吸收中心波长的位置很难模拟准确,这可能是空间风化很大程度上弱化了光谱特征的原因。模拟矿物含量与实测矿物含量基本一致:火山玻璃、钛铁矿、斜长石、辉石、橄榄石等矿物的模拟精度较高,R2均大于0.92;熔融玻璃的精度相对略低,R2约为0.81。模拟的SMFe的含量与相对成熟度指数Is/FeO线性关系较明显。模拟的粒径86%严格落在粒径组范围内,100%落在0-45um范围内。基于模拟月壤光谱数据,可以定量分析月壤光谱的变异规律,深化月壤光谱机理研究,提高月壤物质组份遥感识别的准确度。本文对Lucey(1995,1998,2000)提出的“光谱特征角度参数法”的机理、可靠性及适用范围进行了分析,得出其方法仅适用于全月球宏观性分析,对于镁橄榄石、钛铁矿含量较高的特定地区误差较大。