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撞击坑是月表最普遍的月貌单元,且被认为是理解月球地质过程与演化的“钥匙”。通过对其研究,学者可以获得月表单元的相对年龄、撞击目标的材料及强度、月壳的地质信息和撞击体与地球上陨石的对比。因此,撞击坑成为学者研究月球表层及下表层特征与结构的突破口。近年来,各航天大国(组织)积极开展探月活动,为人类研究月球提供了丰富的信息资源。本文以嫦娥一号数据为主开展撞击坑的分类、形态描述、自动提取、空间分异和辐射纹特征的研究。研究的主要结果如下: (1)通过对撞击坑形态的研究,构建了描述撞击坑的定量与定性指标体系。定量指标主要包括大小、高度、面积、体积、椭圆度、不规则指数、深径比、坡度、中央峰的数量等,利用这些参数可以描述撞击坑的规模、平面形态、剖面形态、退化程度和撞击体的特征。定性指标是根据复杂程度、坑口、坑底和坑壁的差异对撞击坑进行分类。按照撞击坑的复杂程度可以将撞击坑分为简单坑、复合坑、撞击盆地、撞击坑链等。按照坑口的形态可以将撞击坑分成圆形坑、同心圆状坑、长条形坑、圆齿状坑和多边形坑等。按照坑底的差异可以分成凹形底、平底、凸形底、裂底、树皮状底、酒窝状底、穹丘状底、熔融状底和具有中央峰(环)的坑底等。按照坑壁的差异可将坑壁分成同心状坑壁、梯壁、多石块的坑壁和滑坡状坑壁等。 (2)撞击坑的自动提取主要依据影像与DEM数据。影像数据反映的是下垫面的性质,其中包含的形态信息较少,在提取过程中应充分利用撞击坑产生的阴影信息进行提取。使用DEM数据提取撞击坑是依据撞击坑的形态特征,主要包括撞击坑是封闭的洼地、坑壁与坑翼坡度的差异、坑口的圆形特征等。在自动提取过程中,可以使用填洼、坡度阈值分割、剖面曲率等方法进行提取。 (3)撞击坑在月表的分布具有空间不不均一性,月球正面的撞击坑数量小于月球背面,前导半球撞击坑的数量小于后随半球。在月球的正面,撞击坑密度最人的区域位于月球正面的中南部;在月球的背面,撞击坑密度最大区域位于月球背面中央经线附近,且在达朗贝尔撞击坑周围达到最大值。在撞击坑分布的随机性方面,直径较小的撞击坑随机性特征不显著,而直径较大的撞击坑通常表现出较明显的随机性。 (4)撞击盆地通常会对其2倍半径范围内的撞击坑产生破坏、改造和掩埋等作用,从而破坏撞击坑的空间分布。通过对撞击盆地内外撞击坑数量的统计可知,月球形成初期的撞击体通量较大,在大型撞击盆地形成之后,撞击体的通量有明显减小。 (5)撞击体的辐射纹是撞击体入射方向的有效指示因子。通过对撞击体入射方向的研究可知:形成辐射纹撞击坑的撞击体主要来自东北方向,其次是西北和东南方向,而来自西南方向的撞击体数量较少;随着纬度的升高,撞击体的入射方向主要集中在一两个方向,在月球的北极区域,撞击体主要来自北方,其次是东南方向,在月球的南极区域,撞击体主要来自于东北方向,占撞击体总数的29%,在月球赤道区域,撞击体的入射方向更为丰富,但来自东北方向的撞击体仍占主导地位。