27、月球遥感中的三维重建方法与应用

月球遥感中的三维重建方法与应用

在行星遥感领域，尤其是月球表面高程图的生成方面，目前已有多种方法。但与火星等行星相比，月球表面仅有约四分之一有较为准确的地形数据，且这些数据可追溯到20世纪60年代末至70年代初的阿波罗时代。

1. 行星表面三维重建方法概述

行星表面地形测绘的方法可分为主动方法、阴影长度测量、立体和多图像摄影测量以及光测斜度法和从阴影恢复形状等几类。

1.1 主动方法

主动方法主要涉及雷达或激光测高。20世纪70年代初，首次对水星、金星和火星进行了地面雷达观测，垂直精度为100 - 150米。从轨道上，先锋金星轨道器通过雷达测量探索了金星的三维表面轮廓。阿波罗15 - 17号航天器上的激光测高仪以2米的高精度提供了月球表面点的地形数据。克莱门汀号航天器通过激光测高以0.25°的经度和纬度横向分辨率（即优于7.5公里）对月球表面进行了全球测绘。火星全球勘测者轨道器上的MOLA仪器以230米的横向分辨率几乎完全绘制了火星表面。然而，主动传感方法无法揭示传统二维成像方法从相同观测位置容易分辨的小尺度结构。

1.2 阴影长度测量

确定行星表面高度差的经典基于图像的被动方法是阴影长度测量。该方法可追溯到1609年，伽利略·伽利雷首次对月球进行望远镜观测时。现代阴影长度测量已系统地使用航天器对月球、水星和火星的图像进行，以确定陨石坑的深度、边缘高度及其中心峰的高度。

1.3 立体和多图像摄影测量

约四分之一的月球表面高程图由月球地形正射影像图（LTO）系列提供，该系列基于阿波罗15 - 17号指令舱用改进的航空相机获取的轨道图像生成，通过立体摄影测量计算得出，目前是