程維明課題組在JAG期刊發(fā)布火星全球撞擊坑真實(shí)邊界及退化狀態(tài)目錄
火星撞擊坑記錄了流水、風(fēng)和冰川對(duì)地貌的改造,這對(duì)于研究火星地形的演變至關(guān)重要。退化過程反映了霜雪的季節(jié)性變化、水的流動(dòng)以及沿撞擊坑壁斜坡的河流侵蝕。此外,冰和液態(tài)水的流動(dòng)變化可以制約早期火星的氣候變化。相反,撞擊也可能是早期火星氣候變化和火星地表重塑的原因之一。了解撞擊坑的退化對(duì)于理解火星地形的演變至關(guān)重要。
目前,火星全球撞擊坑目錄多以點(diǎn)和圓形表示,這有助于確定行星表面的年齡。然而,這些記錄在冊(cè)的圓圈可能無法滿足對(duì)退化狀態(tài)評(píng)估、漫游車導(dǎo)航以及地貌制圖日益增長的需求。在退化狀態(tài)方面,研究人員已經(jīng)對(duì)撞擊坑的退化情況進(jìn)行了區(qū)域評(píng)估,但很少關(guān)注全球范圍內(nèi)的撞擊坑退化評(píng)估。盡管人工退化評(píng)估非常精確,但容易受到主觀因素影響,并且在大規(guī)模評(píng)估時(shí)效率低下。目前迫切需要一個(gè)能夠提供撞擊坑真實(shí)邊界和全球退化狀態(tài)的目錄。
為了解決上述不足,研究團(tuán)隊(duì)提出了一個(gè)記錄撞擊坑真實(shí)邊界和退化狀態(tài)的全球火星撞擊坑目錄。該目錄的構(gòu)建結(jié)合了深度學(xué)習(xí)和人工目視解譯,以確保真實(shí)邊界的劃定。在這些真實(shí)邊界的基礎(chǔ)上,研究團(tuán)隊(duì)計(jì)算了19個(gè)屬性,包括形態(tài)屬性和退化狀態(tài)。具體而言,研究團(tuán)隊(duì)將撞擊坑形狀分為平底型和碗狀兩種類型。根據(jù)侵蝕過程,將退化狀態(tài)分為三類:新鮮、部分退化和嚴(yán)重退化。退化狀態(tài)采用隨機(jī)森林方法進(jìn)行全球評(píng)估,并用 SHapley Additive exPlanations(SHAP)模型對(duì)評(píng)估結(jié)果進(jìn)行解釋性分析。部分退化的撞擊坑分布模式揭示了退化狀態(tài)與火星溝谷網(wǎng)絡(luò)之間的關(guān)系。經(jīng)過系列對(duì)比實(shí)驗(yàn)和精度檢驗(yàn),該目錄的邊界精度可達(dá)90.81%,退化狀態(tài)評(píng)估精度可達(dá)87%。該目錄可進(jìn)一步應(yīng)用于火星地形退化、溝谷侵蝕和深空探測(cè)的相關(guān)研究。
該研究成果近期發(fā)表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation,第一作者為博士生劉丹陽,通訊作者為程維明研究員,還有來自南京師范大學(xué)、中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心、中國科學(xué)院地化所的合作研究人員。此項(xiàng)研究得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)科技專項(xiàng)“類地行星撞擊坑演化與撞擊效應(yīng)分析”、國家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目“基于地貌信息圖譜的地貌類型分類與制圖研究”的共同支持。?
論文信息:
Danyang Liu,Weiming Cheng*,Zhen Qian,Jia Liu,Jianzhong Liu,Xunming Wang. A global catalog of Martian impact craters with actual boundaries and degradation states. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2024,131,103952.(SCI一區(qū)TOP)
論文鏈接:
https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.103952
圖1MA104391AB目錄(黑線為撞擊坑邊界)
附件下載: