红外与激光工程
2020, 49(5): 20201007
中国科学院空间主动光电技术重点实验室 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
探测月球与行星表面物质化学成分是了解其起源及演化历史的关键，而光谱探测技术则是物质成分识别与定量反演研究的重要手段。原位（In-Situ）光谱探测有别于空间探测中的环绕器遥感及采样返回探测，是指在目标现场进行的近距离光谱探测。我国“嫦娥三号”任务科学研究与资源勘查，需要开展月球表面原位光谱探测技术研究，突破凝视型时序扫描的新型声光光谱探测关键技术，研发适应表面恶劣环境的高性能、轻小型、高可靠仪器，在国际上率先实现月球表面光谱原位探测及分析。论文结合以“嫦娥三号、四号”为典型应用的红外成像光谱仪，介绍据此发展起来的月球表面原位光谱探测技术，包括探测机制、工作模式及仪器的功能、性能与应用；最后，也简要介绍了即将应用的“嫦娥五号”月球矿物光谱分析仪。
月球探测 光谱技术 原位探测 lunar surface detection spectral technology In-Situ spectral detection 红外与激光工程
2020, 49(5): 20201006
1 中国科学院云南天文台, 云南 昆明 650216
2 中国科学院空间目标与碎片观测重点实验室, 江苏 南京 210034
3 中山大学物理与天文学院天琴引力物理研究中心, 广东 珠海 510275
为了实现嫦娥四号中继星的激光测距, 需要开展月球激光测距(LLR)进行技术验证。中国科学院云南天文台基于1.2 m的望远镜研制了共光路LLR系统, 在攻克了多项技术难题后, 于2018年1月22日成功探测到Apollo 15月面反射器的回波信号, 实现了LLR。多次重复实验结果表明, 该LLR系统具备极弱激光信号探测能力, 系统测量精度达到米级。
测量 激光测距 激光测月 单光子探测技术 月面角反射器
吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春130026
月球是人类深空探测的前哨站。 月球卫星光谱测量是月表岩矿成分分析的主要技术方法。 鉴于月表比地球地形起伏还要显著, 有必要开展月球卫星高光谱数据的地形校正。 通过顾及宏观地形起伏和周围地形反射辐射的影响, 建立适合月表的Sandmeier辐照度模型, 并由此推到了月表反射率地形校正模型。 以月球虹湾地区KAGUYA卫星Spectral Profiler(SP)高光谱数据为例, 借助美国Lunar Orbiter Laser Altimeter(LOLA)高程数据, 计算了试验区坡度、 坡向, 以及入射角、 反射角、 地形可见因子等地形校正参数, 结合平坦月表接收的太阳直接辐照度, 实现了月球虹湾地区经向SP数据的反射率校正。 通过比较发现, 校正后反射率像元数量统计直方图近似高斯分布, 而且光照区的月表反射率得到了抑制,阴影区的月表反射率有所增强, 有效地消除了月表起伏地形的影响。
月表 辐照度 Sandmeier模型 KAGUYA卫星 Spectral Profiler(SP)高光谱数据 Lunar Orbiter Laser Altimeter(LOLA)高程数据 地形校正 Lunar surface Sandmeier model KAGUYA satellite Spectral Profiler (SP) data Lunar Orbiter Laser Altimeter (LOLA) data Topographic correction 光谱学与光谱分析
2014, 34(9): 2573
1 吉林大学地球探测科学与技术学院, 吉林 长春 130026
2 中国船舶重工集团公司第七一五研究所, 浙江 杭州 311400
全月表橄榄石作为月球形成演化的指示矿物，其含量分布是月球探测研究的热点。月球卫星多光谱或高光谱数据，为利用反射光谱反演全月表橄榄石含量提供了可能。利用51组由月壤特征协会(LSCC)得出的月壤反射波谱及相应的实验室实测橄榄石含量，建立了4个反射波谱与橄榄石含量回归模型，其余6组LSCC数据作为模型验证数据。在分别解算不同模型系数的基础上，结合LSCC验证数据，比较评价不同模型标准偏差和相关系数，以及橄榄石含量分布散点图，优选出利用光谱反射率数据反演月表橄榄石含量的模型。从而利用Clementine卫星 UV/VIS/NIR 5个波段的反射光谱数据反演了全月表橄榄石含量分布，通过与Apollo登月采样点实际测量橄榄石含量进行比较，验证了其结果可靠性。
遥感 月表橄榄石 回归模型 月壤综合特性光谱 Clementine卫星
李先华 1,2,3,*刘顺喜 1,2,3黄微 1,2,3罗庆洲 1,2,3[ ... ]时向勇 1,2,3
1 上海大学通信与信息工程学院遥感与空间信息科学研究中心, 上海 200072
2 中国土地勘测规划院, 北京 100035
3 南京信息工程大学遥感学院, 江苏 南京 210044
由于月球表面的地形起伏引起月面遥感图像像素与太阳相对位置和几何取向不一致，导致月面遥感数字图像上阴影像素的产生。为了解决这一问题，利用与遥感图像匹配的DEM和光照方位参数进行遥感图像的阴影判断，基于DEM数据，利用邻坡反射辐射，进行自然地形条件下的月表遥感图像阴影像素的阴影消除，恢复成太阳光谱照度相等（入射角，反射角和距离相同）时的像素遥感值。仿真实验结果表明：该方法较好地消除了月表影像的阴影，充分恢复了月表影像的反射/光谱特征。
月球表面 遥感图像 阴影消除 邻坡反射 lunar surface remote sensing image shadow removal adjacent reflected radiation
为了提高月球激光测距试验中的回波光子数,考虑将自适应光学技术应用于云南天文台1.2 m光学望远镜,以实时校正望远镜跟踪误差和由于大气湍流的影响而造成的到达月球表面的激光束的扩展与漂移效应。针对月面为低对比度扩展源的特点,利用互相关函数法及绝对差分算法对采集的月面图像进行了大气波前倾斜量的提取。模拟了未去除和去除大气波前倾斜量的月面长曝光图像,发现去除大气波前倾斜量后的图像对比度较未去除有了相应提高。研究表明:月球激光测距试验中,绝对差分算法更适合用来提取大气波前倾斜量。
自适应光学 算法分析 大气波前倾斜量 月面图像 月球激光测距 adaptive optics algorithm analysis atmospheric tip-tilt lunar surface images lunar laser ranging
