基于DEM的月球撞击坑识别方法研究

Identification of lunar craters has been the focus of the study of lunar topography and a difficult problem. In this project, the crater recognition method based on DEM, compared with the conventional method, is expected to improve in identification accuracy and content scope. At first, the principles and methods of crater recognition are all investigated, and the DEM of 4-500 m resolution will be collected. At the same time, bases on the research of the crater's morphological characteristics, in theory, the morphological characteristics model, the identification of the morphological features of the pit walls and pit edge, and the type of crater recognition factor will be defined. Secondly, based on the multi-resolution DEM data, the encryption method of contour line will be used to identify the morphological features of the crater's edge. And then the identification method and index system of the edge of crater will be setup among the pit edge elevation, slope, curvature, and the pit edge, which may achieve accurate identification on the edge of the crater. At last, the geometry morphological factors of the bottom of the crater will be employed to classify the craters as simple craters, multi-ring impact craters and central cone crater. In addition, the best identification scale and accuracy will be evaluated. In this study, identification of the accurate edge and type of the crater will be realized efficiently using the new method combined with new DEM data.

月表撞击坑的识别一直是月表形貌学研究的重点和难点问题，本项目提出的基于DEM的撞击坑识别方法在识别的精度、内容范围和准确率上较常规研究方法有望提高。本研究首先对国内外基于DEM数据进行撞击坑识别的原理和方法进行调研，收集4-500米分辨率的月球地形地貌数据；同时通过撞击坑形态特征研究，在理论上实现撞击坑的几何形态学特征模型、坑壁和坑缘的形态学特征识别与撞击坑类型识别因子的定义；其次在等高线加密法的基础上，利用多分辨率DEM数据，开展撞击坑几何形态学因子识别方法研究；再利用坑缘两侧高程、坡度、曲率与坑缘的关系，建立坑缘识别方法和指标体系，实现对撞击坑边缘精确识别；最后根据坑底几何形态学因子，研究简单撞击坑、多环撞击坑、中央锥撞击坑识别方法和体系以及对识别的最佳尺度与精度进行评价。本研究采用新数据结合新方法的形式为长期困扰识别月球撞击坑提供一种新的途径，最终实现对撞击坑准确边缘和类型的识别。

撞击坑是月球表面最具代表性的地形地貌特征，是历次月球探测活动研究的重点，其中对于撞击坑的识别一直是研究重点和难点。本项目以目前世界上精度最高，覆盖最全的嫦娥二号DEM数据为主要研究对象，提出基于DEM的撞击坑识别方法，在识别的精度、内容范围和准确率上较常规研究方法有所提高。本研究对国内外基于DEM数据进行撞击坑识别的原理和方法进行调研；同时通过撞击坑形态特征研究，在理论上实现撞击坑的几何形态学特征模型、坑壁和坑缘的形态学特征识别与撞击坑类型识别因子的定义；其次在等高线加密法的基础上，利用多分辨率DEM数据，开展撞击坑几何形态学因子识别方法研究；再利用坑缘两侧高程、坡度、曲率与坑缘的关系，建立坑缘识别方法和指标体系，实现对撞击坑边缘精确识别；最后识别方法和体系以及对识别的最佳尺度与精度进行评价。本项目的研究得到一套基于DEM数据自动识别提取撞击坑的方法和一套基于嫦娥二号数据的撞击坑数据库。最后，本项目的科研成果已经应用到嫦娥四号预选着陆区的地形地貌分析研究工作。