《模擬月表的二向性反射及其光譜混合機理研究》是依託吉林大學，由陳聖波擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：模擬月表的二向性反射及其光譜混合機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：陳聖波
- 依託單位：吉林大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
通過研究月表二向性反射的幾何光學和輻射傳輸模型，根據月表的結構和我國嫦娥衛星載荷的空間解析度、觀測幾何和光譜特徵，在相對比較成熟的月表Hapke模型基礎上，研究月表二向性反射機理，並利用月表三維數字地形模型，建立一個月表二層Hapke模型，既顧及月表巨觀地形坡度、坡向等地形影響，也考慮到月表局部尺度結構的影響，進一步完善月表二向性反射率模型。同時，利用擬建立的模擬月壤二層Hapke模型，研究月表主要組成（玻璃質、岩石、礦物）及其兩層混合物的二向性反射光譜混合機理，考慮陰影和一致性相反效應的影響，建立月表光譜混合模型。而且，通過模擬月壤的二向性反射率觀測試驗和嫦娥衛星相關載荷數據的試驗套用來評價驗證相關模型。由此，不僅能夠滿足我國 嫦娥一號衛星相關載荷數據處理和地學分析套用需要,而且能夠提供對地觀測系統載荷定標和為太陽系其它類月星體表面光譜特徵研究提供原型參考。
結題摘要
圍繞項目的研究任務和目標，開展的研究工作及其取得的成果有：（1）月表典型礦物二向性反射光譜特性觀測試驗研究。 分別採集模擬月表的典型造岩礦物-斜長石、單斜輝石、橄欖石和斜方輝石，測試其多角度高光譜反射特性，分析了不同觀測幾何條件下（入射角、出射角、方位角、相位角），以及礦物的不同晶面和粒度對其反射光譜的影響，並證實礦物的反射率與其化學成分存在相關關係。以Apollo16號登入點樣品數據模擬月表BRF，與模擬樣品的BRF光譜走向趨勢相同、波峰及波谷的位置基本一致，可近似採用模擬樣品代表月表真實樣品。這樣，根據實驗測試數據得到了月表不同粒度的典型礦物二向性反射率，由此反演得到不同礦物的平均單次反照率。（2）完善經典月表二向性反射光譜模型。Hapke模型是行星探測領域套用最為廣泛和最成功的二向性反射光譜模型。針對月表巨觀粗糙度和相干後向散射 (coherent backscatter)的影響，分別進行了改進。根據月表地形起伏所產生的觀測點周圍地形對該點反射率的“增益”效應，考慮巨觀地形的坡向決定了觀測地形的起伏，研究中通過顧及巨觀地形坡度和坡向，完善經典的月表二向性反射光譜模型，並解算了模型參數。敏感性分析表明，巨觀地形的坡度、坡向對月球表面反射率的影響顯著，相對理想平坦地面的最大改變數接近30%。以虹灣地區為例，實現月表反射率的地形校正。校正後陽坡反射率有所抑制，陰坡則有一定的增強。（3）簡化月表混合光譜模型及混合光譜分解反演礦物成分。在傳統月表礦物含量反演的混合光譜模型中引入巨觀地形改正並簡化的各向同性Hapke模型。以粒徑在120μm～150μm範圍內的斜長石和單斜輝石作為端元礦物為例，發現多角度觀測下的混合物單次反照率反演結果更接近於端元礦物根據相對百分含量的加權和。這樣，多角度觀測的混合光譜驗證了簡化的混合光譜模型。以Apollo 17登月點為例，比較評價是否考慮巨觀地形影響的月表礦物含量反演，並以Apollo 16登月點為例，比較混合光譜分解與多元回歸分析方法反演的礦物含量，提出不同礦物應選擇採用兩種不同方法。由此，套用到虹灣地區礦物成分反演。通過該研究，已發表14篇論文，其中SCI收錄4篇，EI收錄4篇；出版專著1本； 2次境外學術會議口頭報告；培養3名博士和碩士研究生。
