月壤参数的辐射传输模拟与查找反演技术研究

论文摘要

探测月壤厚度,掌握月壤层参数及其分布特征是当前月球科学探测研究的前沿和热点之一,对月球资源的勘探、开发与利用都具有重要意义。论文依托国家“863”重大项目课题,基于辐射传输理论,建立月壤参数与微波辐射亮温之间的查找表,对月壤参数进行查找反演研究。研究中,首先详细介绍了月壤密度、介电常数、表面粗糙度、温度分布、厚度、水冰含量等参数相关模型以及研究中得到的月壤探测资料。然后,基于现有的月壤资料,改进了月壤辐射传输模型。最后,以微波辐射计数据的空间分辨率为标准,利用成像光谱仪数据计算得到微波辐射计数据每个像元的（FeO+TiO2）含量,进而计算月壤介电常数分布,利用激光高度计数据计算得到微波辐射计数据每个像元的表面有效反射率,基于月表有效反射率、月壤介电常数分布和王振占等模拟得到的月表月壤温度梯度,建立月壤厚度-亮温查找表;并根据月表微波探测数据,利用查找表进行月壤厚度反演。月壤厚度、密度、介电常数等参数信息对月球软着陆场的选择、未来月球基地的选址等都有重要意义。本文的成果对月壤成分研究、厚度分布、资源评估具有一定的参考意义。

论文目录

• 提要
• 第1章 绪论
• 1.1 月壤探测意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 主要研究内容
• 第2章 月壤层参数特征
• 2.1 月壤层特性参数
• 2.1.1 月壤层密度
• 2.1.2 月壤层介电常数
• 2）含量'>2.1.3 月壤（FeO+TiO₂）含量
• 2.1.4 水冰含量
• 2.2 月壤层内部特征
• 2.2.1 表面粗糙性
• 2.2.2 月壤层温度
• 2.2.3 月壤层厚度
• 第3章 月壤微波辐射传输模拟
• 3.1 致密介质辐射传输方程
• 3.2 月壤辐射传输模拟
• 3.2.1 月壤辐射传输模型
• 3.2.2 改进的月壤辐射传输模型
• 3.3 影响因素模拟分析
• 3.3.1 月壤厚度
• 3.3.2 频率
• 3.3.3 极化方式
• 3.3.4 观测角
• 3.3.5 温度梯度
• 3.3.6 介电常数
• 3.3.7 界面粗糙性
• 3.3.8 月壤－月岩界面倾角
• 3.4 完善月壤模型
• 第4章 物理实验研究
• 4.1 室内实验
• 4.1.1 实验模型
• 4.1.2 数值模拟
• 4.1.3 数据分析
• 4.2 野外实验方案
• 4.2.1 测量仪器
• 4.2.2 测量参数
• 4.2.3 实验场地选择
• 第5章 月壤参数反演
• 5.1 月壤厚度－亮温查找表
• 5.1.1 月壤相对介电常数分布
• 5.1.2 月壤温度梯度
• 5.1.3 月球表面有效反射率
• 5.1.4 月壤厚度－亮温查找表
• 5.2 基于查找表方法的月壤厚度反演
• 5.2.1 微波辐射计主要技术指标
• 5.2.2 微波辐射计数据处理
• 5.2.3 基于查找表的月壤厚度提取
• 5.2.4 精度分析
• 5.3 基于BP 神经网络的月壤参数反演
• 5.3.1 BP 神经网络算法
• 5.3.2 月壤参数反演
• 5.3.3 精度分析
• 5.4 月壤水冰含量研究
• 5.4.1 月壤水冰含量研究
• 5.4.2 月壤含水量研究
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的学术论文
• 致谢
• 摘要
• Abstract