Обработка ЦМР и морфометрический анализ поверхности небесных тел (расчет уклонов, топографической шероховатости и т.д.)

Go to the English version of the site section

Для морфометрического анализа на основе обработки ЦМР в ГИС создаются карты уклонов и шероховатости (расчлененности) рельефа небесных тел. Для определения характеристик поверхности используются различные способы расчета параметров рельефа, каждый из которых имеет свои особенности. С их помощью можно обнаружить артефакты и ошибки в ЦМР (показаны стрелками на картах шероховатости Лунохода-1), выявить крупные формы рельефа (расчет отношения площадей) или наоборот, определить мелкие кратеры (стандартное распределение уклонов).

Карта «Шероховатость поверхности Луны»
Рисунок A. Межквартильный размах на графике нормального распределения произвольной величины	Рисунок B. Мера шероховатости рельефа (межквартильный размах Лапласиана)
Рисунок C. Фрагмент ЦМР "GLD-100" (разрешение 118 м/пиксель)	Рисунок D. Фрагмент ортомозаики LRO WAC (разрешение 75 м/пиксель)

Для создания глобальной карты шероховатости поверхности или степени расчленённости рельефа Луны использована цифровая модель рельефа (ЦМР) GLD-100, полученная по результатам обработки космических изображений (Scholten et. al., 2012) широкоугольной камеры (WAC) КА Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO). В качестве меры расчленённости рельефа использовался статистический показатель − межквартильный размах Лапласиана (оператор Лапласа: обобщение обычной второй производной функции одной переменной – высоты). На карте наглядно отображена та часть поверхности Луны, где сходятся светлые материковые (слева) и темные, так называемые «морские», области (справа). На карте хорошо видно, как сглаживаются старые кратеры, выпуская на передний план общее строение материковой поверхности (слева) и проявляются артефакты ЦМР, вызванные погрешностями в данных, − светлые вертикальные и горизонтальные полосы (справа).

Карты шероховатости позволяют визуально выделять наиболее типичные формы поверхности, когда, например, становятся заметны лучевые выбросы от кратеров. В отличие карт шероховатости, при взгляде на изображение рельефа поверхности или космический снимок (хорошо идентифицируются только выдающиеся формы рельефа.

Карта шероховатости поверхности по маршруту Лунохода-1, полученная методом расчета стандартного распределения уклонов	Карта шероховатости поверхности по маршруту Лунохода-1, полученная методом расчета отношения площадей (площади реальной топографической поверхности от площади плоской поверхности)	Карта уклонов по маршруту Лунохода-1 (на базе 1м). На врезке - уклоны на участке с максимальным перепадом высот

Шероховатость поверхности Фобоса, рассчитанная методом отношение площадей (Area Ratio)	Шероховатость поверхности Фобоса, полученная методом расчета стандартного отклонения высот (STD Elevation)
Шероховатость поверхности Фобоса, полученная методом расчета стандартного отклонения уклонов (STD Slope)	Шероховатость поверхности Фобоса, полученная методом расчета стандартного отклонения вертикального профиля кривизны (STD Profile Curvature)
Шероховатость поверхности Фобоса, рассчитанная методом векторного измерения шероховатости (VRM)	Уклоны Фобоса, рассчитанные на базе 100м