76-m 分辨率火星全球彩色影像數(shù)據(jù)集發(fā)布

中國(guó)科學(xué)院國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)研究員、劉建軍研究員和探月與航天工程中心張榮橋研究員帶領(lǐng)火星探測(cè)任務(wù)地面應(yīng)用系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)與合作者在Science Bulletin 2024年第14期發(fā)表文章，介紹了76米分辨率火星全球彩色影像圖產(chǎn)品和數(shù)據(jù)集的研制方法與成果。

Robinson投影下的天問(wèn)一號(hào)首次火星探測(cè)全火星彩色影像圖。該影像圖是基于天問(wèn)一號(hào)中分辨率相機(jī)影像和礦物光譜分析儀數(shù)據(jù)制作的真彩色全火星彩色影像圖，數(shù)據(jù)分辨率為76 m/pixel，平面定位精度達(dá)到68 m

火星遙感影像圖具有豐富的火星表面形貌和地質(zhì)構(gòu)造信息，是服務(wù)火星科學(xué)研究和工程任務(wù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前，國(guó)際上有6次探測(cè)任務(wù)在火星軌道使用先進(jìn)的光學(xué)系統(tǒng)，獲得了空間分辨率優(yōu)于1km/pixel的火星全球或近全球影像數(shù)據(jù)集。其中，空間分辨率232 m/pixel的維京號(hào)（Viking）第二版火星鑲嵌影像圖是分辨率最高的全球彩色圖，缺乏百米級(jí)和更高分辨率的火星全球彩色影像圖。

天問(wèn)一號(hào)獲取的最新火星探測(cè)數(shù)據(jù)，為制作新一代更高分辨率的火星全球彩色影像圖提供了機(jī)遇。截至2022年7月25日，天問(wèn)一號(hào)中分辨率相機(jī)（MoRIC）在遙感使命段共完成284軌次遙感成像，獲取14757幅影像，空間分辨率范圍為57～197 m，實(shí)現(xiàn)火星表面全覆蓋。火星礦物光譜分析儀與中分辨率相機(jī)同步獲取光譜數(shù)據(jù)，同期共獲得325軌可見(jiàn)近紅外波段光譜數(shù)據(jù)，空間分辨率為265~800 m。

火星中分辨率相機(jī)和礦物光譜分析儀探測(cè)示意圖

天問(wèn)一號(hào)軌道器使用光學(xué)相機(jī)和成像光譜儀獲取了火星全球表面的遙感數(shù)據(jù)。相機(jī)采用面陣彩色成像傳感器沿軌道方向步進(jìn)畫(huà)幅式成像，在軌道高度800 km以下的近火點(diǎn)弧段獲取火星表面影像數(shù)據(jù)，在265 km近火點(diǎn)軌道高度的單幅影像幅寬為265 km，空間分辨率為65 m/pixel。光譜儀采用線(xiàn)陣推掃成像，在265 km近火點(diǎn)軌道高度的幅寬為55 km，空間分辨率為265 m/pixel。

國(guó)家天文臺(tái)李春來(lái)研究員、劉建軍研究員和探月與航天工程中心張榮橋研究員帶領(lǐng)地面應(yīng)用系統(tǒng)研究團(tuán)隊(duì)利用這些數(shù)據(jù)，開(kāi)展了全火星影像制圖工作。通過(guò)采用光束法平差技術(shù)，將火星全球作為一個(gè)整體平差網(wǎng)絡(luò)，對(duì)原始軌道測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行了優(yōu)化，使得單幅圖像之間的位置偏差降低到了一個(gè)像素以?xún)?nèi)，實(shí)現(xiàn)了全球影像的像素級(jí)“無(wú)縫”鑲嵌；利用天問(wèn)一號(hào)礦物光譜分析儀測(cè)量了火星表面真實(shí)顏色，建立了火星地表真實(shí)顏色參考；通過(guò)顏色校正和全球勻色，實(shí)現(xiàn)了全球影像在亮度和顏色上的一致性，最終形成了分辨率為76 m的全火星彩色影像數(shù)據(jù)集和影像圖產(chǎn)品，平面位置精度約68 m。

中分辨率相機(jī)圖像校正處理效果
(a)2C級(jí)產(chǎn)品, (b) 大氣校正后，(c) 光度校正后；(d) 顏色校正后；該圖為本研究制作

該產(chǎn)品填補(bǔ)了空間分辨率幾十米尺度的高精度定位火星全球彩色影像數(shù)據(jù)產(chǎn)品的空白，大幅提升了國(guó)際上普遍使用的彩色圖像的分辨率和顏色真實(shí)性，是一套全新的火星全球基礎(chǔ)底圖，為國(guó)際同行開(kāi)展幾十米、米級(jí)尺度的高分辨率影像火星制圖，以及后續(xù)火星探測(cè)任務(wù)和科學(xué)研究提供質(zhì)量更高的地理參考基準(zhǔn)。

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Jianjun Liu, Xin Ren, Wei Yan, Wangli Chen, Xingguo Zeng, Xiaoxia Zhang, Xu Tan, Xingye Gao, Qiang Fu, Dingxin Liu, Lin Guo, Qing Zhang, Jingjing Zhang, Guobin Yu, Zhiping He, Yan Geng, Rongqiao Zhang, Chunlai Li. A 76-m per pixel global color image dataset and map of Mars by Tianwen-1. Science Bulletin, 2024, 69(14): 2183-2186

天問(wèn)一號(hào)首次火星探測(cè)全火星彩色影像圖數(shù)據(jù)集下載地址：
https://clpds.bao.ac.cn/web/enmanager/mars1