一种用于月球高纬度极区多台月球矿物成分测绘仪（M3）数据的新型反射率协调方法

《IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing》：A Novel Reflectance Harmonization Method for Multiple Moon Mineralogy Mapper (M3) Data in Lunar High-Latitude Polar Region

　　

摘要：

“月球矿物制图仪”（M3）在“月船1号”轨道器上获取的高光谱数据几乎覆盖了月球南极的整个区域，为矿物学分析和水冰探测提供了重要依据。然而，任务期间非标准的观测条件导致不同光学周期下M3的观测参数出现显著变化，使得同一区域的反射率和吸收特征存在不一致性。这些不一致性给月球极地地区的图像拼接和数据解读带来了很大挑战。为解决这一问题，我们提出了一种针对M3数据的反射率协调方法，可减少不同光学周期下观测条件变化带来的反射率偏差。通过内在图像分解和主成分分析构建组合光谱特征集，以抑制残余噪声并降低复杂地形对反射率的影响。随后，基于频率分布分析采用样本选择策略构建训练数据集，再利用支持向量回归模型进行反射率协调。通过对光谱形态和反射率值的全面定量评估，验证了该方法的有效性。与现有方法相比，该方法显著降低了光谱重建误差，在光谱角度指数上提升了约61.8%，均方根误差则降低了63.3%。此外，经过校正的M3数据与“辉夜号”多光谱成像仪的数据以及沙克尔顿地区光谱轮廓数据衍生的结果在空间一致性方面表现优异，斯皮尔曼相关系数分别提升了0.1263和0.0593。这些结果充分体现了该方法在矿产资源勘探中的巨大潜力。