| 作者： | 张鼎凯 |
| 专业： | 大地测量学与测量工程 |
| 导师： | 卢秀山;刘召芹 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 山东科技大学 |
| 关键词： | 火星探测;北极冰盖;季节性变化;高光谱影像 |
| 摘要： | 在20世纪中期，深空探测的实施促进了类地行星探测科学的快速发展。在类地行星的探究中，火星成为最受关注的行星，火星与地球在地表物质构成、气候周期性变化、大气组成成分等许多方面都非常的相似。火星探测的科学意义是通过类比分析，更加深入的了解地球地质演化过程、全球气候变化，揭示生命起源的问题。到目前为止，国际上已经进行了42次火星探测任务:从20世纪中期的飞越探测，70年代的太空望远镜观测，发展到近几十年的环绕探测、着陆器探测以及巡视车地表探测。 在火星上存在四季变化、沙尘暴、新撞击坑、新冲沟的形成以及极地冰盖的消融，这些表面的变化现象同样在地球上存在。大量的探测数据表明，火星形成早期有大量的液态水存在，在大气中最新发现的甲烷成分是有机物存在的重要表现。是否存在生命或者有适于人类生存的环境是深空探测的主要目标之一，这对人类生存空间的拓展具有重要的启示意义。火星极地冰盖的季节性变化是了解火星大气组成、分析四季变化现象的直观体现，因此火星极地冰盖的季节性变化对大气构造、大气循环动力来源起着至关重要的调控作用。同时通过对比分析冰盖的消融与凝结的周期性规律，探求气候变化特征，可以进一步对比地球的全球性变暖是否与人类活动紧密相关。 通过对现有的冰盖变化规律研究方法进行分析，主要有基于火星激光高度计计算冰盖厚度的方法，得到了冰盖厚度随时间和位置的变化规律。此方法没有能够准确地估计出火星冰盖的面积随时间的变化规律。对于冰盖消融面积的计算，由最初的依靠卫星影像，从单波段的基于人眼识别的方法提取冰盖消融曲线，到利用高光谱影像的反射率阈值进行计算冰盖边界。由于单波段影像主要是依靠目视解译来识别冰盖边界，没有统一的参考标准，造成识别不准确;而利用波段深度阈值来确定边界的方法不适于大范围的冰盖提取，效率较低。本文提出了利用监督分类提取季节性冰盖的方法，并比较不同的分类方法的精度和效率。选取监督分类的最小距离分类方法，以火星北极的季节性冰盖作为研究对象，研究一个火星年内冰盖的季节性变化规律，针对火星冰盖监测提出了一种基于欧空局火星快车搭载的OMEGA高光谱成像数据提取季节性冰盖消融线的方法。该方法利用火星年28至29年覆盖火星北半球6个时段的OMEGA红外波段影像，辨别冰层与裸地以提取季节性冰盖的消融边界，计算分析了火星北半球季节性冰盖消融速度，并利用高分辨率HiRISE数据验证了实验方法的正确性。研究结果表明:火星北极季节性冰盖的消融速度是每隔太阳经度(Ls)10°冰层消融106 km2;通过对比MOLA激光高度计数据和地形数据，发现局部区域冰盖消融异常原因主要为撞击坑引起的地形变化所致。并与其它年际的冰盖消融速度做对比分析，得到年际之间消融速度基本一致。 |