37、行星遥感表面重建方法及月球撞击坑三维重建研究

行星遥感表面重建方法及月球撞击坑三维重建研究

1. 行星风化层表面反射行为

在太阳系内行星形成时，它们都经历了内部分化过程，形成了主要由铁和镍组成的核心、由致密硅酸盐岩石构成的地幔以及硅质地壳。在没有大气层的情况下，岩石表面在数十亿年里受到陨石撞击而破碎，同时也受到太阳风粒子（如高能质子）的侵蚀，导致物质发生缓慢的化学变化。因此，无大气行星体的最上层主要由硅酸盐矿物组成，形成了一种名为“风化层”的高度多孔且由细颗粒组成的物质。

Hapke（1981）引入了行星风化层表面的反射函数：
[
R_{H81}(\theta_i, \theta_e, \alpha) = \frac{w \cos\theta_i}{4\pi(\cos\theta_i + \cos\theta_e)} \left[ (1 + B(\alpha)) p(\alpha) - 1 + H(\cos\theta_i)H(\cos\theta_e) \right]
]
其中，参数 ( w ) 对应“单次散射反照率”，即单个表面颗粒的反射率；函数 ( p(\alpha) ) 指定了单个粒子的相角相关散射行为；函数 ( B(\alpha) ) 描述了“对冲效应”，即在相角小于几度时，表面反射光强度会大幅增加。

对冲效应主要有两个来源：
- 阴影隐藏对冲效应：由于风化层表面多孔，在中、大相角下，颗粒间的孔洞被阴影填充，小相角时阴影消失，导致表面反射光强度增加。
- 相干后向散射对冲效应：在低相角下，表面粒子对光的相干反射。

函数 ( B(\alpha) ) 可表示为：
[
B(\alpha) = \frac{B_0}{1 +