综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统，涉及行星遥感和行星地貌学技术领域

【技术实现步骤摘要】
综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统


[0001]本专利技术属于行星遥感和行星地貌学
，尤其涉及综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统
。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术
。
[0003]小型撞击坑是火星所有地形上的主要表面特征，同时小尺度撞击坑的保存情况和实际形态对火星地层的组成
、
强度和火星表面侵蚀过程非常敏感
。
因此火星上撞击坑的形状和特征可以反映火星表面侵蚀和退化的过程，从而为了解火星表面的地质条件
、
气候背景和构造演化提供信息
。
[0004]岩质行星上的新鲜撞击坑形态通常是简单的规则碗状
。
然而，随着时间的推移，在物理和化学
(
比如风
、
重力以及水
/
冰等
)
风化作用下，它们逐渐退化显示出多样的形态特征
。
由于撞击作用发生前地形的复杂性和撞击坑过程的不规则性，利用几何特征对撞击坑退化程度分级通常不能获得理想的效果
。
另外，在退化过程中撞击过程溅射的石块和撞击坑边缘因重力
、
撞击和风蚀作用而消失，撞击坑内部也会发生坑缘物质剥离和风搬运作用导致的坑底沉积和填充
。
[0005]撞击坑分级对于推断火星地质单元形成和演化过程中的地质作用和气候历史至关重要，是分析火星岩石构造
、
估算火表年龄和反演火壤厚度的切入点
。
专利技术人发现，前人基于以往火星任务的数据对撞击坑退化程度分级的实现过程中主要存在以下三个问题：
[0006](1)
现有技术对撞击坑建立退化分级的标准主要基于撞击坑几何形状特征
(
如边缘破损程度
)
，结果会受到撞击坑的形态特征的不规则性和地形的非均质性的干扰
。
[0007](2)
现有技术需对撞击坑的几何特征进行大量且复杂的计算，且必须配合高精度的数字地形模型，其结果容易受影像分辨率
、
成像条件和算法理论等因素影响，无法建立简易
、
高效的分级方法
。
[0008](3)
现有技术对撞击坑的分级方法多随区域选择的不同而变化，通用性程度不高
。
[0009]因此，建立普适性的火星撞击坑退化程度分级标准具有非常重要的意义
。

技术实现思路

[0010]为克服上述现有技术的不足，本专利技术分析火星表面研究区撞击坑的退化序列，提出一种综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统，仅从形貌特征将撞击坑退化程度进行分类，无需进行大量且复杂的计算，不受撞击前地形的非均质性和撞击坑形态特征的不规则性影响，为后续推断研究区的表面过程和气候历史提供撞击坑分级数据
。
[0011]为实现上述目的，本专利技术的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
[0012]本专利技术第一方面提供了综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法
。
[0013]综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，包括以下步骤：
[0014]获取火星高分辨率遥感影像，使用三点画圆的方法绘制撞击坑轮廓，识别研究区撞击坑；
[0015]排除研究区的二次撞击坑；
[0016]选取撞击坑溅射物
、
坑缘间隙
、
坑缘锐度
、
坑缘破损程度
、
坑底填充物
、
沙波纹面积比
、
坑底高程变异系数
、
深径比
、
坑缘粗糙度和叠加撞击坑个数丰度十个描述因子对研究区撞击坑进行描述；
[0017]基于十个描述因子对撞击坑退化程度分级标准进行分析，将火星撞击坑退化过程分成七个退化等级
。
[0018]本专利技术第二方面提供了综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级系统
。
[0019]综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级系统，包括：
[0020]撞击坑轮廓绘制模块，被配置为：获取火星高分辨率遥感影像，使用三点画圆的方法绘制撞击坑轮廓，识别研究区撞击坑；
[0021]二次撞击坑排除模块，被配置为：排除研究区的二次撞击坑；
[0022]描述因子选取模块，被配置为：选取撞击坑溅射物
、
坑缘间隙
、
坑缘锐度
、
坑缘破损程度
、
坑底填充物
、
沙波纹面积比
、
坑底高程变异系数
、
深径比
、
坑缘粗糙度和叠加撞击坑个数丰度十个描述因子对研究区撞击坑进行描述；
[0023]分级模块，被配置为：基于十个描述因子对撞击坑退化程度分级标准进行分析，将火星撞击坑退化过程分成七个退化等级
。
[0024]本专利技术第三方面提供了计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本专利技术第一方面所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法中的步骤
。
[0025]本专利技术第四方面提供了电子设备，包括存储器
、
处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本专利技术第一方面所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法中的步骤
。
[0026]以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
[0027]本专利技术提供了一种综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法及系统，选取至少三个撞击坑坑缘峰顶位置绘制撞击坑轮廓，能够准确识别出研究区撞击坑并矢量化，并根据原始撞击坑和二次撞击坑在形态和分布上的差异将研究区二次撞击坑进行排除，保证了结果精确度；基于撞击坑退化过程中所表现的形貌和侵蚀特征，选取撞击坑溅射物
、
坑缘间隙和锐度
、
坑底填充物和叠加撞击坑丰度等十个因子来对退化撞击坑进行分类和描述
。
[0028]本专利技术提供的方法实现了仅从形貌特征将撞击坑退化程度进行分类，无需进行大量且复杂的计算，不受撞击前地形的非均质性和撞击坑形态特征的不规则性影响，并且撞击坑分级标准不受区域选择的限制，分级准则普适性程度高
。
[0029]本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到
。
附图说明
[0030]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示
意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
[0031]图1为研究区域内1到7级的撞击坑分类结果示意图
。
[0032]图2为研究区域内按颜色编码本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，其特征在于，包括以下步骤：获取火星高分辨率遥感影像，使用三点画圆的方法绘制撞击坑轮廓，识别研究区撞击坑；排除研究区的二次撞击坑；选取撞击坑溅射物
、
坑缘间隙
、
坑缘锐度
、
坑缘破损程度
、
坑底填充物
、
沙波纹面积比
、
坑底高程变异系数
、
深径比
、
坑缘粗糙度和叠加撞击坑个数丰度十个描述因子对研究区撞击坑进行描述；基于十个描述因子对撞击坑退化程度分级标准进行分析，将火星撞击坑退化过程分成七个退化等级
。2.
如权利要求1所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，其特征在于，所述三点画圆的方法，为选取撞击坑三个边缘峰顶点绘制撞击坑轮廓
。3.
如权利要求2所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，其特征在于，如果研究区中的撞击坑边缘缺乏明显的峰顶或者难以通过高分辨率影像检测时，基于数字高程模型数据，使用撞击坑边缘和周围区域之间的斜坡拐点来定义撞击坑边界
。4.
如权利要求1所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，其特征在于，二次撞击坑的判断方法为：研究区中撞击坑的深径比
t<
＝
0.07
并且椭圆度
e>
＝
1.2
时，被认为是二次撞击坑
。5.
如权利要求1所述的综合形貌和侵蚀特征的火星撞击坑退化分级方法，其特征在于，十个描述因子对研究区撞击坑进行描述，具体为：撞击坑溅射物为撞击事件发生时撞掘出火星表面
、
堆积在撞击坑坑缘外部的物质；坑缘间隙是撞击事件发生后坑缘随侵蚀作用出现的缝隙和缺口；坑缘锐度
A
i
是描述撞击坑缘的尖锐程度，分为四个等级：第一级是最尖锐锋利，第二级是较尖锐轮廓清晰，第三级是坑缘平滑，第四级是坑缘完全被破坏，坑缘十分光滑；坑缘破损程度
P
i
为撞击坑坑缘缺口长度占坑缘周长的百分比，分五个区间：第一区间是0到5％，第二区间是5％到
15
％，第三区间是
15
％到
25
％，第四区间是
25
％到
50
％，第五区间是
50
％及以上；坑底填充物为撞击坑形成时撞掘物溅射到坑底或者后续在火星风力和侵蚀作用下移动到坑底的物质；沙波纹面积比
S
i
为撞击坑底的沙波纹面积占坑底总面积的百分比，分为四个区间：第一区间是0到
20
％，第二区间是
20
％到
40
％，第三区间是
40
％到
60
％，第四区间是
60
％及以上；坑底高程变异系数
V
i
为坑底高程标准差与坑底平均高程的比值，分为三个区间：第一区间是
10
％到
20
％，第二区间是
20
％到
40
％，第三区间是
30
％到
60
％；深径比
T
i
为撞击坑坑缘顶部与坑底之间最大高程差和撞击坑的直径的比值；坑缘粗糙度
R
i
为坑缘实际周长和理想状态下坑缘的圆形周长的比值，分为四个区间：第一区间是
0.9
到
1.1
，第二区间是
1.1
到
1.3
，第三区间是
1.2
到
1.4
，第四区间是
1.3
到
1.5
；叠加撞击坑个数丰度
N
i
是原来的撞击坑上逐渐被叠加有新的撞击坑，采取直径在
90
米到
110
米的撞击坑作为研究对象，将叠加撞击坑个数丰度分为4个区间：第一区间是0到3，第二区间是3到8，第三区间是5到
10

【专利技术属性】
技术研发人员：李勃，王奕，杨瑜，吕英波，凌宗成，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：