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基于月面就位探测和实验室光谱学实验的嫦娥四号红外成像光谱仪数据光度校正方法研究
2020-10-22 15:57:08     (点击次数:)


玉兔二号月球车携带了红外成像光谱仪获取巡视探测路线上的月壤和月岩的光谱学和矿物学特征,为揭示着陆区物质成分尤其是月球最大的撞击盆地-南极-艾肯盆地所蕴含的月球深部物质组成提供了重要的观测资料。除了矿物组成、颗粒粒径等因素之外,红外成像光谱仪获取的反射光谱信号也会受到太阳光照-观测几何的影响。因此,非常有必要将嫦娥四号红外成像光谱仪观测数据通过光度校正归一化至标准观测几何(入射角=相角=30°,出射角=0°),以便于后续更为准确的矿物定量反演和地质学解译研究。

根据以上研究需求,山东大学行星科学团队联合中科院上海技物所、地化所和空间中心的研究团队,利用嫦娥四号红外成像光谱仪前18月昼的就位探测光谱数据,联合相关备份样机获取的实验室光度实验数据,获得了红外光谱仪可见近红外波段(450-2395 nm)范围内的Lommel-Seeliger模型相函数,建立了一套月球表面辐亮度随入射角、出射角和太阳相角变化的光度模型。研究观测到了月球背面原位月壤的光谱“反冲”效应和“红移”效应,发现月壤微观粗糙度所造成的阴影对光谱辐亮度影响突出,并提出了一种红外成像光谱仪数据的阴影校正方法。研究利用推导的Lommel-Seeliger光度模型进行嫦娥四号就位探测光谱数据的光度归一化,揭示校正后同一目标物的光谱表现出更好的一致性,具有较小的光谱斜率以及较大的光学成熟度(OMAT)。光度校正后的红外光谱数据的1和2 µm吸收中心具有更集中的分布特征,这揭示玉兔二号在月面行走~448 m后,嫦娥四号着陆区月壤的矿物成分仍相对均一。

论文发表于国际期刊《Remote Sensing》。

原文链接:https://www.mdpi.com/2072-4292/12/19/3211

Qi, X., Ling, Z., Zhang, J., Chen, J., Cao, H., Liu, C., ... & Liu, J. (2020). Photometric Normalization of Chang’e-4 Visible and Near-Infrared Imaging Spectrometer Datasets: A Combined Study of In-Situ and Laboratory Spectral Measurements. Remote Sensing, 12(19), 3211.

本研究受国家航天局民用航天预研、国家自然科学基金、山东省自然科学基金和中科院先导专项等项目联合资助完成。





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