基于多源测高数据的月球吕姆克区域数字高程模型构建及应用

论文摘要

吕姆克山位于月球风暴洋中央,是我国探月三期工程“嫦娥五号”月面采样任务的候选着陆区。该区域的数字高程模型、光照和通讯条件分析可以支持“嫦娥五号”月面采样任务的决策与实施。本论文以中国“嫦娥一号”上搭载的激光测高仪LAM、日本SELENE上搭载的激光测高仪LALT和美国LRO卫星上搭载的激光测高仪LOLA获取的测高数据为基础,提出了一套联合处理多源测高数据的处理流程,使用多源测高数据构建了吕姆克区域DEM,并对其精度做了比较分析。在此基础上,使用该DEM和经过本文改进了的射线追踪法,模拟分析了吕姆克区域的光照和通讯条件。本文的主要工作可概括为以下几点:1)将滤波与聚类分析相结合对LOLA数据进行噪声点剔除处理,解决了原有的单轨滤波方法会错误剔除局部平坦区域起伏处点的问题。并使用单波束交叉点平差方法对LOLA数据进行处理,其径向不符值的RMS由1.98米下降至1.31米,有效改善了LOLA数据的径向精度。2)使用平差后LOLA数据构建了吕姆克区域256像素/度的LOLA-only DEM,并与NASA发布的相同分辨率的LOLA DEM产品进行了比较分析,发现了NASA产品中未发现的一些局部特征,并对其产生的可能原因进行了分析。3)提出单波束与多波束测高数据交叉点平差的新模式,以平差后的LOLA数据为基准对SELENE测高数据和“嫦娥一号”测高数据进行了联合处理。平差前后,LAM的径向残差从154.83±43.60 m降低到14.29±27.84 m,LALT的径向残差从3.50±5.0 m降低到2.75±4.4 m。4)通过交叉点平差减弱多源测高数据间的误差后,构建了分辨率为256像素/度的吕姆克区域LOLA+LAM和LOLA+LALT DEM。LOLA+LAM DEM存在多处扭曲变形,说明LAM数据存在较大的水平误差。将LOLA+LALT DEM与本文构建的LOLA-only DEM进行了比较分析,证实了LALT数据的贡献。并将LOLA+LALT DEM与融合了LRO测高数据和SELENE影像数据的SLDEM2015进行了比较分析,阐述了各模型的优缺点。5)利用LOLA+LALT DEM并结合地月轨道参数,模拟分析了吕姆克区域的光照条件和该区域与我国在佳木斯、喀什和内乌肯地面观测站的通讯条件。吕姆克区域光照充足,2017年11月至2019年12月,累计光照率范围大约为30%-53%。在撞击坑内和山北面的一些区域,光照受地形遮挡的影响较大。大部分区域累积通讯率为50%,在撞击坑内和山北面的一些地方通讯率较低,最低至16%,这与该区域光照条件受地形的影响是一致的。在两个备选着陆点处,与佳木斯、喀什和内乌肯地面观测站可保持每天9至15小时的不同的通讯可达时间段,三站同时观测可保证全天的连续通讯。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 朱畅

导师: 李斐

关键词: 卫星测高,嫦娥五号,交叉点平差,数字高程模型,光照条件,通讯条件

来源: 武汉大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 天文学

单位: 武汉大学

分类号: P184.5

总页数: 68

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