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月面虹湾局部影像图选择及处理过程
来源: 时间:2010.11.13

虹湾地区我简单讲讲,这是我们月球正面、背面的影像图。我们永远只能看到月球正面,如果中央湾在这儿,左上角西北角半圆形的地区,236km,地形很平坦,这是我们做的一个三维景观图,可以看到是很平坦的。这里是拉普拉斯9公里的撞击坑,地形起伏大约是6公里左右。我们应用嫦娥二号的数据来看,它一点不平坦,相机是将近30公斤的照相机,焦距144毫米,用的是96级积分级数,反射阳光很小,我们用相机照出来的时候曝光率不够,所以我们要用96级的把它合成一张。数据传不过来,我们用了4倍的压缩,然后传下来的。

这里是7-8公里的宽度,7-8公里的长度,16-22公里的高度。第一幅图选出来的绝对在我们的范围。这些照的相都是在月球已经在我们的地平线之下了,进入欧洲、美洲视线范围当中照的相,最终用的是这个投像,大体位置应该在这儿,就是虹湾的分布图。

像元分辨率。虹湾地区的海拔相当于负3千米左右,最好的分辨率大约是将近1.2,最差的分辨率是1.53,公布的这幅图是1.307。这是光照条件,当时的光照是从西南方向129度来的,西南角是30度左右。

虹湾拍摄的动画给大家展示一下。每一次拍摄的时候,我们拍的图宽度大约是7-8公里,这两条象征的距离也是7-8公里左右。因为只拍摄65秒钟,大约是115公里的长度。如果温度超过45度以上的话,仪器会化,电子元器件非常敏感,所以超过45度的时候我们赶快降温,所以我们只拍了65秒,虹湾所有成像都是65秒钟的工作。而且拍照时间和传输时间不是同时,因为那样的话温度会非常高,所以我们是关了相机之后再往下传。

这是虹湾快视。这个是当时快视显示的真正速度,是这么快,每秒钟要1300多,每一行曝光时间大约是78毫秒左右,所以它显得非常非常快。

拍完了以后,我们要把原始数据拿来选图图像。选一幅图像并不是一件容易的事。我们可以从这幅图当中可以看到虹湾非常平坦,一个是比较暗淡,另外它没有什么特色。你可以看到129公里的地方看上去没有什么意思。而我们发布图的时候一是要展示虹湾的面貌,但又希望好看,有点观赏性。一个是降落的时候希望很平坦,而科学展示的时候希望很复杂,所以我们很纠结。

这是我们当时选的,把有意思的、按照宽度和长度截下来,大家可以看看喜欢哪一图,我们可以评价一下每一幅图怎么样。这幅图看上去很乱;这幅图看上去很单调,没有什么东西;这张也是很单调,有一个稍微大一点的;这个很平均,但是找不到主题;这个只有一个,而且这个毕竟不太好看;这个图更乱了,乱七八糟的,而且不规则,不规则的东西没有什么美感;这也是。类似这样一些图要不然就是乱,要不然就是没有主题,要不然就是没有欣赏性,都是我们拿来作为侯选者的,这也是。这幅图实际上嫦娥三号在虹湾预先的着陆点有三个,一看到这个地方太没意思了,所以没有选;这里看到有一个隐性的撞击坑,我们觉得很有意思,但是最后也没有用;这个只有一个好点;这个图不规则;这个太乱了;这是在虹湾的南部,山海关,山和海交界的地方;这个也是太乱了,没有意思。

这是我们看到比较漂亮的图,背景比较干净。这幅图从影像的品质方面看,我们认为这个图曝光非常准确,而且我们是96次曝光再合成的图象,清晰度非常高,而且整个画面显得非常有层次,大、小非常好,清晰的表现了地貌,主要是由大大小小的撞击坑组成的,而且主题明显,而且有一个主要的视点,如果我们用环境分割或者是三七率算的话,它正好位于中下部,如果我们切的话,大概在1/3的地方,投像显得很稳重、庄重;另外,在上面单调的地方有一个亮点,是300米左右的撞击坑,亮度高一倍,这是比较新的撞击坑,表面还没有被太空分化,所以亮度很高,整体觉得这个图很活跃;另外,这个图保留了不完整的撞击坑,因为我们觉得什么东西都应该留点遗憾,残缺美。所以,从构图方面也具有一定的可欣赏性和艺术性,后面几乎没有人对这幅图提出异议,都认为它是最好的。

选定了之后我们要进行处理,不是说选定之后就不用做了,我们要进行校正工作。

校正工作分几步:一个是辐射校正,就是它的辐射量,因为曝光的时候各个地方曝光量是不一样的,还有相机是有12个通道,各个通道电瓶不一样的时候会引起竖的条纹,我们要处理成一样的。二是光度校正,不同的纬度光照角是不一样的,曝光度也是不一样的,所以我们要统一在30度的光照条件下。三是几何校正,CCD有一个坐标系、卫星有一个坐标系、月球有一个惯性坐标系,我们做图的时候要做到月末的坐标系,这样的话就需要一个几何定位。四是我们还需要做正式的校正,一个圆的茶杯,要从上往下看的时候才会看到一个圆,如果侧看的时候它是一个椭圆;所以,我们要把所有的地形纠正成从上往下看,所以是正式校正。

这样之后,我们才可以发布打印这样一个图象。但是数据出来之后并不是地图就出来了,制图学是一门非常古老而精确的科学,不是一个PS就能行的,所以我们还要制图。

制图的过程中首先需要确定图的幅宽,我们才知道它的比例尺,才能知道我们用什么数学投影,月球和地球都是一个西瓜或者是一个釉子一样的,你需要把一些浮面的东西变形,做变形处理,这就叫投影,实际上就是用数学公式使它变形成一张无缝的平面图,所以这需要一个专门的数学基础确定它的投影。

确定了投影之后我们就要裁图,使图怎么样达到美观。长和宽,整个图的图款应该有一个比例,最好的比例应该是一比根号二的比例,因为我们还有别的制图要素,我们切1:2的时候,保留了下面宝葫芦的样子,保留了这个缺憾美的小撞击坑,使主视点沉到我们的中心线以下。

制图完了以后,把几何的经纬度标出来,把比例标出来,把缩影精确的标出来,而且要把它位于虹湾的哪个地方标出来,再把它的文字加上,包括图的说明。图的说明经过了一个星期的说明,多一个字、少一个字都,数字有任何疑问都不能放上去。把图的信息、图的标题都放上去,这才是一张完整的制图。这也是一个具有数学基础的东西。

这个图下来之后,我们得到第一幅专门的图象、影像,这是我们最后用于发布的时候,他们为了看大一点,只切了这一点点,实际上并不是一个完整的图象。我们把这个图象跟别的图比了一下,这是戳额一号120米分辨率的分辨图象,这是嫦娥一号的,清晰度大的;这是日本10米分辨率的图象,象素点都看得见。这里大家不要误解,日本人发布图片的时候就可以看到这样,做得非常粗糙。我们嫦娥一号发布的图象出现了两个很大的撞击坑,出现了很大的风波,主要是我们工作做得不够好;但是日本发布的图象当中出现这种情况太多了,地球遥感里面,大比例尺以内应该做到一个比例以内,这是制图的规范,所以存在图的拼错是很常见的,但是日本出现这么大的差误是不对的。

当我们把地球数据做出来以后,也进行了一个地球的渲染,就可以做月球的影像。到目前为止,我们天天都在做实时影像的获取。今天下午1点57分,地面应用系统又将接受10轨左右的图象,今天接收的图象将是这一带的,现在已经覆盖得比较不错了,但是也留下了一些遗憾,偶尔事件可能会造成图象的丢失,我们会在下一个周期的时候慢慢补这些缝,所以数据获取并不是一次可以得到,数据下来之后要获得一个非常完美的图也需要非常长的时间。嫦娥一号我们用了五个月的时间,嫦娥二号我们认为我们水平再高、流程再好,也至少需要三个季度到一年的时间才能把所有的图象做出来,当然能不能全部获取又是另外一码事。

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