劉先林院士談三維全月圖

　　全月圖是建月球基地的“先鋒隊(duì)”

　　人民網(wǎng)科技北京10月13日電，中國工程院院士劉先林今日做客人民網(wǎng)訪談時(shí)表示，測繪工作在在月球基地的建設(shè)過程中充當(dāng)“先鋒隊(duì)”，中國科學(xué)家利用“嫦娥一號(hào)”衛(wèi)星繞月飛行一年間探測到的科學(xué)數(shù)據(jù)繪制出目前國際上平面與高程分辨率最高、數(shù)據(jù)精度最高的全月球三維數(shù)字地形圖，對(duì)于將來登月過程的設(shè)計(jì)有重要用處。

　　劉先林說，月球基地的建設(shè)首先要選址，要在什么地方規(guī)劃，進(jìn)行建設(shè)，周圍很精細(xì)的地形地貌都需要提前測繪出來，所以測繪工作像是“先鋒隊(duì)”。“嫦娥一號(hào)”是對(duì)月球的一次初察，第二步“嫦娥二號(hào)”還要對(duì)它進(jìn)行詳察。劉先林表示，這個(gè)全月球三維數(shù)字地形圖可以給科學(xué)家提供很多有意義的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)：不但可以用來對(duì)月球月貌、月球表面地貌進(jìn)行研究，對(duì)地貌的構(gòu)造進(jìn)行研究，對(duì)地質(zhì)方面進(jìn)行研究，以及對(duì)月球形成的機(jī)理提供一個(gè)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的研究；更可以為將來的登月做準(zhǔn)備，在哪個(gè)地方登陸，怎么登陸，登陸器怎樣設(shè)計(jì)，登陸過程的安全保障，以及登陸之后月球車的行走，都離不開這個(gè)地形圖。

　　劉先林還提到，測繪技術(shù)在登月的過程中也會(huì)用到，“比如月球登陸，什么時(shí)候開始反向點(diǎn)火，很軟地著陸到月球上面去，這個(gè)時(shí)機(jī)怎么掌握，就要測這個(gè)高度，這個(gè)高度用激光測，也是測繪的工作。”

　　嫦娥一號(hào)的撞月坑可能“拍不到”

　　今年3月，嫦娥一號(hào)衛(wèi)星在控制下成功撞擊月球，“嫦娥一號(hào)”工程總指揮兼總設(shè)計(jì)師葉培建曾表示，考慮由“嫦娥二號(hào)”拍攝嫦娥一號(hào)的殘骸和撞擊坑。中國工程院院士劉先林今日做客人民網(wǎng)訪談時(shí)表示，這個(gè)撞擊坑可能不夠大，不一定能拍得到。

　　劉先林在訪談中指出，“嫦娥一號(hào)”在月球表面撞了一個(gè)坑，這個(gè)坑的入射角以及經(jīng)度、緯度都是知道的，但是這個(gè)坑很小，雖然“嫦娥二號(hào)”是7米的分辨率，但是在圖像上要想看得清楚它，至少需要五六個(gè)像源，也就是說，意味著這個(gè)坑大概是直徑40米的大坑。劉先林表示，有些人估計(jì)不一定能拍得回來，因?yàn)殒隙鹨惶?hào)的速度以及質(zhì)量和體積的大小，是不是能夠撞出三四十米的大坑出來，這還很難說。

　　如果這個(gè)圖像能拿得到，劉先林表示，可能主要是用來對(duì)當(dāng)時(shí)撞擊的機(jī)理進(jìn)行研究，但對(duì)測繪工作者來講，大概不會(huì)用到這個(gè)數(shù)據(jù)。

　　我三維月圖最精確 院士回應(yīng)法新社記者質(zhì)疑

　　“嫦娥一號(hào)”拍攝月球圖像數(shù)據(jù)繪制而成的“全月球三維數(shù)字地形圖”9月28日面世，評(píng)審專家組認(rèn)為其是目前國際上平面與高程分辨率最高、數(shù)據(jù)精度最高的全月球三維數(shù)字地形圖。對(duì)于國際上對(duì)“最精細(xì)、精度最高，覆蓋最完整”的質(zhì)疑聲音，評(píng)審專家組組長、中國測繪科學(xué)研究院劉先林院士在做客人民網(wǎng)科技訪談做出回應(yīng)。

　　劉先林透露，在中國全月球三維數(shù)字地形圖面世消息公布后，一名法新社記者曾對(duì)他作過電話采訪，并對(duì)報(bào)道中“最精細(xì)、精度最高，覆蓋最完整”的說法予以質(zhì)疑。劉先林表示，這樣完整覆蓋、用三線陣進(jìn)行平差處理、CCD影像制作成的全月球三維數(shù)字地形圖，“我們沒有聽過任何別的報(bào)道，我們是首家，自然精度最高、分辨率最高，從這個(gè)角度來講，我們是很了不起的成果”。

　　1、覆蓋最全

　　經(jīng)過將近一年的時(shí)間，第一個(gè)特點(diǎn)是覆蓋整個(gè)月球，包括南北極，沒有一點(diǎn)漏洞。這在世界上目前還沒有聽到有別的系統(tǒng)能夠達(dá)到這樣的水平。其中比較困難的就是把南北極的一些漏洞要補(bǔ)上，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)全球覆蓋。因?yàn)槲覀兊姆直媛誓壳笆?20米，衛(wèi)星經(jīng)過調(diào)軌，首先獲取影像，獲取影像之后還要進(jìn)行全球的所謂的影像的拼接，這不是一般意義上的拼接，是立體意義上的拼接，我們把它稱之為全球三線陣條帶影像的空中三角測量，國際上很流行的一個(gè)東西。但是在月球上把這個(gè)東西做出來不是一個(gè)很容易的事情。

　　2、用三線陣進(jìn)行平差處理

　　我們的測控資料要比較好，從地面對(duì)月球衛(wèi)星每個(gè)軌的軌道和姿態(tài)的數(shù)據(jù)要比較完備，而且要有一套有效用圖像處理的辦法來進(jìn)行全月球的空中三角測量的整體平差，整體平差之后才能夠?qū)崿F(xiàn)全球，而不是局部的處理。整體平差之后，還要生產(chǎn)全月球的數(shù)字高層模型DEM，這個(gè)數(shù)字高層模型的生產(chǎn)主要靠條帶影像立體的高可靠性相關(guān)匹配的算法，人眼的立體觀察，把它高高低低都計(jì)算出來，整個(gè)全球上要覆蓋大量的點(diǎn)子，7500萬個(gè)以上的，上億的高程點(diǎn)，全部是用條帶影像，過去有些系統(tǒng)也是高程模型，但是不是用的條帶影像，而是用的激光測高數(shù)據(jù)，而這個(gè)激光側(cè)高數(shù)據(jù)很稀，2公里、1.7公里一個(gè)點(diǎn)，那樣太稀了。可是我們這個(gè)高程點(diǎn)的密度可以達(dá)到一百八米、二百來米的密度進(jìn)行匹配，這么密度的高程點(diǎn)，在這個(gè)基礎(chǔ)上，把DEM生產(chǎn)出來之后，再來內(nèi)測等高線。因?yàn)槿虑驔]有更多的地物，所以就是等高線，所以等高線就是月球圖，就是地形圖，月球的地形圖。而關(guān)于全月球的地形圖的報(bào)道，目前沒有聽到任何一個(gè)國家能夠報(bào)道這一點(diǎn)。

　　3、CCD影像制作

　　美國測量月球的數(shù)據(jù)和中國的有何不同？劉先林介紹，美國在2005年做過一次月球高程數(shù)據(jù)的發(fā)布，方法是將把已有的資料都收集起來，用激光測高，從地球上測月球的數(shù)據(jù)以及一部分的CCD，綜合其結(jié)果，但是尺度比例還不是很高；現(xiàn)在全部是使用三線帶的尺度，加進(jìn)去部分的激光測高數(shù)據(jù)，控制三線陣CCD影像的條帶頻差。

　　以中國測繪科學(xué)研究院劉先林院士為組長的評(píng)審專家組認(rèn)為，這幅全月球三維數(shù)字地形圖的面世，將大大促進(jìn)月表形貌的特征、規(guī)律與成因的研究，推動(dòng)月球構(gòu)造與區(qū)劃的科學(xué)厘定，深化對(duì)月球地質(zhì)及其演化歷史的認(rèn)識(shí)，并為后續(xù)月球探測工程的科學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、有效載荷配置、關(guān)鍵技術(shù)要求和工程保障條件等奠定重要基礎(chǔ)。這幅全月球三維數(shù)字地形圖的面世，將大大促進(jìn)月表形貌的特征、規(guī)律與成因的研究，推動(dòng)月球構(gòu)造與區(qū)劃的科學(xué)厘定，深化對(duì)月球地質(zhì)及其演化歷史的認(rèn)識(shí)，并為后續(xù)月球探測工程的科學(xué)目標(biāo)設(shè)計(jì)、有效載荷配置、關(guān)鍵技術(shù)要求和工程保障條件等奠定重要基礎(chǔ)。

　　揭秘最先進(jìn)測繪技術(shù)“慣導(dǎo)技術(shù)”

　　劉先林還表示，什么是國際上先進(jìn)的測繪技術(shù)？先進(jìn)的測繪技術(shù)是把現(xiàn)有的尖端傳感器都用上，特別是將最先進(jìn)的“慣導(dǎo)技術(shù)”應(yīng)用于測繪而實(shí)現(xiàn)“無控制”測繪。劉先林表示，我國在這方面相對(duì)而言比較先進(jìn)，有很多設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。

　　劉先林介紹，國際上先進(jìn)的測繪技術(shù)就是把現(xiàn)有的、當(dāng)代的、尖端的傳感器都用上，構(gòu)建一個(gè)新的測繪儀器，或者是系統(tǒng)，不是孤立的用個(gè)別傳感器，而是整體都要用上，特別是“慣導(dǎo)技術(shù)”用在測繪里有很多好處，是當(dāng)代國際上最先進(jìn)的測繪儀器的構(gòu)想。

　　有了這個(gè)儀器以后，就可以實(shí)現(xiàn)所謂的無控制測繪，只需要飛機(jī)、衛(wèi)星在天上飛，就可以得到很精確的地形圖，而不需要人去上面建立一些標(biāo)志，這是當(dāng)代最先進(jìn)的測繪技術(shù)，被稱為“DR”，直接定向。劉先林總結(jié)，當(dāng)代測繪技術(shù)就是把其他各行各業(yè)的技術(shù)結(jié)合起來，比如導(dǎo)彈上用的IMU慣導(dǎo)系統(tǒng)，還有數(shù)碼相機(jī)，以及GPS接收機(jī)，以及衛(wèi)星技術(shù)，都用上，就可以實(shí)現(xiàn)快速的，而且是沒有地面控制、沒有地面工作的一種測繪手段。

　　“我們國家在這方面相對(duì)而言還是比較先進(jìn)的。”劉先林說，“比如我國西藏有些地方測繪隊(duì)達(dá)到困難，需要做很少量的控制，我們就用DR的技術(shù)，無地面控制的進(jìn)行測繪技術(shù)，衛(wèi)星資料、激光測繪、IMU慣導(dǎo)以及數(shù)碼相機(jī)，全部都用上。這方面可以說還是比較先進(jìn)的，有很多設(shè)備都實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化，都是有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。只有個(gè)別設(shè)備還在研制之中。”