[发明专利]基于“嫦娥一号”数据的月海地质单元划分及定年的方法

摘要

本发明公开了基于“嫦娥一号”数据的月海地质单元划分及定年的方法，包括以下步骤步骤一月表Fe和Ti元素含量反演；步骤二月海和高地地貌单元划分；步骤三月海地质单元划分及分类；步骤四月海地质单元定年。该发明使用的数据模型及标准、元素反演、单元划分方法和定年过程都是针对我国“嫦娥一号”探测器的光谱和影像数据；获得的月球地质单元划分和定年结果是月球地质图的重要组成部分，能够为月球地质图编制提供月表地质单元的分布，组分和年代等重要信息，满足后续月表地质演化和月球科学研究的需要。

主权项

基于“嫦娥一号”数据的月海地质单元划分及定年的方法，其特征是，包括以下步骤：步骤一，月表Fe和Ti元素含量反演：根据采集的多光谱数据对月表Fe和Ti元素含量进行反演，分别得到反演月表Fe含量的结果图及反演月表Ti含量的结果图；步骤二，月海和高地地貌单元划分：以步骤一中的Fe含量的结果图为依据，以FeO含量的设定值为基准，将月表含量小于设定值的地区划分为高地地区，FeO含量大于设定值的区域被划分月海地区；步骤三，月海地质单元划分及分类：根据多光谱数据的波段范围，按照设定的波段组合方式，生成多光谱数据覆盖的月表假彩色合成图，根据划分标准将月表假彩色合成图划分为多个月海地质单元，根据月表TiO2含量将月海玄武岩划分为多个类别；步骤四，月海地质单元定年：利用月海地质单元的撞击坑直径‑频率分布方法定年；所述步骤一中月表Fe和Ti元素含量反演的具体步骤包括：(1‑1)，Fe元素含量反演：在数字图像处理软件中对经过辐射定标后的干涉成像光谱仪IIM数据进行波段运算，将选定的波段数值作为输入，计算Fe含量的光谱角参数，计算IIM数据对应位置上每一点的Fe含量，输出一张覆盖IIM数据范围的月表Fe含量分布图Fe‑Map；(1‑2)，Ti元素含量反演：在数字图像处理软件中对经过辐射定标后的IIM数据进行波段运算，将选定的波段数值作为输入，计算Ti含量的光谱角参数，计算IIM数据对应位置上每一点的TiO2含量，输出一张覆盖IIM数据范围的月表Ti含量分布图Ti‑Map；所述步骤二中月海和高地地貌单元划分的具体步骤包括：(2‑1)，密度分割：在数字图像处理软件中，根据月海和高地地貌单元的划分标准，使用密度分割的功能对Fe‑Map图中的每一点进行分类，生成包含Fe含量大于等于设定值的月海和Fe含量小于设定值的高地地貌单元的二值栅格图Landform‑Map；(2‑2)，噪音去除：在数字图像处理软件中，使用Majority/Minority分析和聚类处理，生成去除噪音后的月海和高地分类图Landform‑Map；(2‑3)，输出矢量图：为了方便后续月海地质单元划分和定年，在数字图像处理软件中将分类栅格图Landform‑Map转换和存储为地理信息系统软件可以识别的矢量文件Landform‑Shp；所述步骤三中月海地质单元划分与分类的具体步骤包括：(3‑1)，假彩色图合成：在数字图像处理软件中，使用波段运算的功能分别计算辐射定标后的IIM数据两两波段比值，生成一张覆盖IIM数据范围的假彩色合成图FalseColor‑Map；(3‑2)，月海地质单元划分：假彩色合成图FalseColor‑Map输入到地理信息系统软件中，作为月海地质单元划分的依据底图，将Landform‑Shp导入到地理信息系统软件中，作为一个图层叠加于Falsecolor‑Map之上，分辨出月海区域在假彩色图中的不同颜色部分，新建一个多边形矢量图层Units‑Shp，用来创建和存储识别出的月海地质单元；(3‑3)，月海玄武岩分类：在数字图像处理软件中，对Landform‑Map中的月海地貌单元进行密度分割，根据Ti‑Map中的对应Ti元素的含量划分标准，将月海区域玄武岩划分为五类；所述步骤四中月海地质单元定年的具体步骤包括：(4‑1)，撞击坑矢量化：在地理信息系统软件中导入辐射定标后的“嫦娥一号”CCD影像作为底图图层，新建一个撞击坑多边形图层Craters‑Shp，对不同地质单元选取其中一定区域中的撞击坑进行识别并数字化；(4‑2)，撞击坑参数统计：使用地理信息系统软件空间分析功能的外包椭圆生成函数，对每一个识别出的撞击坑多边形进行外包椭圆拟合，然后统计外包椭圆的长轴L1和短轴L2，计算长轴和短轴的平均值作为撞击坑对象的直径；(4‑3)，撞击坑累计频率计算：统计每个地质单元中数字化的撞击坑直径的范围，其中最大直径为Dmax，最小直径为Dmin，将撞击坑按直径以Dmax和Dmin为上下限均分为多个直径级别的直径段，分别统计各直径段上的累积撞击坑频率Ncum，即单位面积上大于该直径的撞击坑总数；(4‑4)，拟合撞击坑产率曲线：将每一直径级别段的Ncum和对应直径D作为一个点投影到直角坐标系中，运用最小二乘法对所有投影点进行NPF撞击坑产率曲线拟合，并取拟合后所得曲线上D＝1km处对应的累积撞击坑频率Ncum；(4‑5)，定年及误差计算：利用直径大于1km时的Ncum，计算得到的t即为月海地质单元的绝对年龄，计算该地质单元定年的误差，然后将绝对年龄和误差作为Units‑Shp图层的属性保存在该矢量文件中。