基于_嫦娥一号_数据的月表撞击坑特征的多参数统计分析.pdfVIP

网络出版时间：2011-10-25 11:03 网络出版地址：/kcms/detail/11.1848.p1103.016.html 基于 “嫦娥一号”数据的月表撞击坑特征的多参数统计分析* 1 2 1,3 1,3 王心源 ，吉玮 ，李超 ，骆磊 （1. 中国科学院对地观测与数字地球科学中心数字地球重点实验室，北京 100094； 2. 安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽 芜湖 241000 ； 3. 中国科学院研究生院，北京 100049） 摘要：撞击坑是月表最主要的地貌形态，前人采用撞击坑深度和坑口直径比值作为月球形貌研究依据。 事实上撞击坑的形状不是典型的圆锥，而是上大下小的截锥形。依据“嫦娥一号”影像图和全月球数字高 程模型数据，获取了 1000 个撞击坑坑唇等效半径 r 、坑底等效半径r ，撞击坑的深度h ，进而对r 、r 、h 1 2 1 2 三个参数进行了统计分析和聚类分析。结果表明：(1) 撞击坑数目与 r 和 r 的分形维数分别为 D =1.88 1 2 1 D2=1.51 ，都大于地球撞击坑的分维数1.16，表明月表撞击坑复杂度受到外界的影响较地球低，且坑唇的复 杂度比坑底高；(2) r1-r2 之间具有很好的线性正相关关系，聚类结果将其分为三类，决定系数分别为R12=0.685 2 2 2 R =0.886 R =0.974 ；(3)对r -r -h 三者进行线性拟合，决定系数R =0.968，表明三者之间同样具有很高的 2 3 1 2 线性关系，且月表撞击坑的形成过程以及形成之后都处于相似的动力环境下。 关键词：月球；撞击坑；分形维数；统计分析 1 引言 作为月表最主要地貌形态的撞击坑，是由行星、卫星、小行星或其他类地星体通过陨石 撞击而形成的一种地形标志或地质构造单元[1] 。由于月球上没有大气，因此对月球撞击坑的 研究对认识月球地貌、月球的岩石构造以及反演月球的起源均具有重要意义[2,3] 。 在二十世纪七十年代的月球研究早期，Neukum 等[3]讨论了撞击坑的大小与分布，并将 研究结果作为月表区域不同地质年龄的判定依据。月表撞击坑的数量一般和其地质年龄呈正 比，月表年龄越老，撞击坑数量就越多。因此我们能够通过某个区域的撞击坑数目来判断其 地质年龄[4] 。美国国家航空航天局(NASA) 曾在研究报告中利用撞击坑深度和直径的比值作 为撞击坑相对年龄的判定依据，将撞击坑分为新鲜、年轻、成熟和老年四类[5] 。Moutsoulas 等[6-9]利用撞击坑深度和直径的比值作为形态分类的标准，并按照比值区间对小型和中型环 形山的形态特征进行了个体描述。金丽华等[10]将撞击坑按 4 种类型描述了“嫦娥一号”月 面遥感影像上月表撞击坑的形态特征，并结合白赛尔大地主题反算法，实现撞击坑分布及直 径信息提取。然而前人的研究存在两方面问题：一是研究中的深度数据来自于 Arthur 使用 阴影算法对“月球轨道器 IV ”探测器获取的影像计算得出[11] ，