激光高度计是搭载在CE-1上的主要载荷之一,用于月球表面的地形测量.2007年11月28日02点22分,激光高度计成功获得第一个探测数据,截止到2008年12月4日,总共获取了约912万个探测数据,数据覆盖全月面.我们利用这些探测数据制作了空间分辨率为3km的全月DEM模型,月表地形地貌特征反映明显,地形细节表达层次分明、清晰可辨.DEM模型的平面定位精度为445m(1σ),高程测量精度为60m(1σ).根据这一DEM模型,测得月球表面最大高差为19.807km,最高点位于Engel’gardt撞击坑东缘(158.656°W,5.441°N,+10.629km),最低点位于Antoniadi撞击坑底部(172.413°W,70.368°S,?9.178km).通过比较,CE-1的激光高度计DEM模型,在精度和分辨率上明显优于美国ULCN2005,与日本SELENE激光高度计DEM模型相当,测量到的最高点与SELEN结果相似,但CE-1数据新发现了比SELEN结果更低的最低点.

月面白天日照情况下,高海拔、高反照率地区反射阳光产生的辐射状光线,会对其周围海拔低、地形变化缓慢、反照率低的地区带来显著的"灯下黑"照明效应的影响,甚至把这些地区的地貌从光学波段"隐藏"起来.利用嫦娥-1绕月探测器激光测高得到的地形DEM模型,对比重力探测的历史结果,在月球正面风暴洋西部(中心位于(14°N,308°E)处),从"灯下黑"区域新认证了一个直径约300km,高度约2km的火山——暂时称为"玉兔"山.还修正了"玉兔"山以北300km左右的"桂树"火山三维地形.该发现对研究月球正面演化过程有重要的参考价值.

按照月球表面环形山数目和形态的统计特征,数值构造了有环形山分布的月球表面地形.按月面地形坡度非均匀分布,提出由不规则三角形网格对月面地形进行剖分来表示月面数字高程.由Kirchhoff近似给出月球表面雷达回波的计算方法,数值模拟了有环形山分布的非均匀起伏月球表面的合成孔径雷达(SAR)成像.以Apollo 15着陆点地区月球表面真实的数字高程和Clementine光学数据为例,给出了Apollo 15地区模拟的SAR图像.最后,对模拟的月表SAR图像强度进行了统计验证,并与真实的月表SAR图像做了比较.

利用中国第一颗探月卫星嫦娥一号第一次正飞阶段获取的约300多万个有效激光测高数据点,得到了改进的360阶次球谐函数展开月球全球地形模型CLTM-s01(Chang’E-1 Lunar Topography Model s01).该模型以月球质心为参考球心,以月球平均半径1738km正球面为参考基准,径向高程测量精度约为31m,沿赤道区域空间分辨率约为0.25°(7～8km).该模型首次利用激光测高数据得到月球极区高精度高分辨率月球地形图,在空间覆盖、模型精度和空间分辨率上较早期模型均有较大改进.利用该模型得到的月球平均半径为(1737013±2)m,月球的赤道半径为(1737646±4)m,月球的极半径为(1735843±4)m,月球的形状扁率为1/963.7526,月球的形状中心和质量中心在月固坐标系下的偏差为(-1.777,-0.730,0.237)km.CLTM-s01所得到的月球形状基本参数与历史值相当,但由于有更强的两极观测数据约束,由该模型计算出的这些参数可信度更高.

19世纪60年代以来的几十年中,人类一直试图发射航天器对月球以及月球的远月面进行探测.美国和前苏联发射了各类月球探测器达70余个,对月球进行探测,至今已经完成了对月球重要的地学勘查,其中包括对全部月面的地形测绘和月球重力场测定.本文对月球航天探测的主要情况作了回顾,并概要介绍了月球地形测绘和月球大地测量.

对月球航天探测的主要情况作了回顾,概要介绍月球地形测绘和月球大地测量。首先介绍月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法。月球大地测量的特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取。月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场。最后概述月球地形测绘的特点。

根据探月历史概述了月球测绘与月球探测的关系、月球探测的焦点和我国探月计划;分析研究了月球 测绘的关键技术;论述了月球测绘在月球探测中的应用。

主要介绍月球地形测绘和月球大地测量的情况。第一部分论述了月球大地测量(Selenodesy)的定义和方法。月球大地测量的一个特点是它的观测数据绝大部分都要依靠航天探测器或环月、绕月卫星来获取。月球大地测量的内容可以考虑有三个方面:一是在月球上给出一个有确定定义的坐标参考系,并在其中布测一个控制网;二是确定这一月球参考系的大地测量几何和物理常数;三是求定月球的外部重力场。第二部分介绍月球地形测绘。重点介绍了月球地形的特点,它大体分为月海、月陆、环形山等三种类型。