深空探测是人类拓展生存空间、寻找地外生命、探索宇宙奥秘的必然途径，也是体现一个国家航天科技能力和空间科学技术水平的重要标志。经过50多年的探索，人类开展的深空探测活动已基本覆盖了月球、太阳、七大行星、小行星和彗星等太阳系各类天体。我国已成为第三个实现地外天体软着陆的国家，且已将火星探测和小行星探测列入未来的深空探测计划之中。形貌测绘是人类各种探测活动的先行者，也是各项深空探测活动的一项重要基础工作。本书在国家973计划、863计划、自然科学基金项目的支持下，对深空行星形貌测绘的理论技术与方法的研究成果进行了梳理，总结阐述深空测绘的概念、理论、系统、技术方法等，重点解决深空环境下，在无控制、弱轨道约束、大倾角、小基高比等复杂摄影成像以及行星表面影像信息贫乏等困难条件下，较高精度和高效率地获取行星表面形貌及其特征并制作正射影像图的系统理论、技术和方法，并构建用于深空测绘成果展示与深空探测活动分析的深空环境可视化仿真系统。
样章试读
目录
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前言
第1章 绪论1
1.1深空探测简述1
1.2深空测绘概念与技术2
1.2.1深空测绘的内容与技术特点2
1.2.2深空测绘的定义3
1.3行星表面形貌测绘的研究现状6
1.3.1月球测绘6
1.3.2火星测绘9
1.3.3小行星测绘11
参考文献15
第2章 深空测绘的时空基准16
2.1时间系统定义与转换16
2.1.1时间系统定义16
2.1.2主要时间系统17
2.1.3时间系统转换20
2.2常用空间坐标系定义及转换21
2.2.1常用空间坐标系统定义21
2.2.2常用空间坐标系统之间的转换33
2.3深空测绘时空基准的建立47
参考文献49
第3章 行星摄影测量技术基础知识51
3.1摄影测量常用坐标系的定义51
3.1.1像方坐标系51
3.1.2导航相关坐标系52
3.1.3物方坐标系53
3.2面阵传感器摄影测量技术基础55
3.2.1构像模型55
3.2.2立体定位56
3.2.3区域网平差58
3.3线阵传感器摄影测量技术基础60
3.3.1构像模型60
3.3.2立体定位63
3.3.3区域网平差63
3.4遥感影像匹配67
3.4.1影像匹配基础68
3.4.2特征点提取算子69
3.4.3相关系数匹配73
3.4.4核线约束策略74
3.4.5基于物方的匹配策略77
3.4.6最小二乘影像匹配81
3.5遥感影像纠正83
3.5.1画幅式影像的纠正83
3.5.2线阵影像的纠正86
3.6遥感影像融合89
3.6.1代数运算融合方法89
3.6.2基于空间变换的融合方法91
3.6.3基于金字塔式分解和重建的融合方法94
参考文献96
第4章 月球形貌测绘技术99
4.1月球控制网99
4.1.1月球概况99
4.1.2月球控制网的发展100
4.2月球坐标基准103
4.2.1常用月球椭球参数103
4.2.2常用月球坐标系103
4.2.3月球制图投影104
4.3我国嫦娥工程及月球形貌测绘技术105
4.3.1嫦娥工程概述105
4.3.2嫦娥一号105
4.3.3嫦娥二号108
4.3.4我国月球形貌测绘技术109
4.4激光测高数据辅助月球线阵CCD影像区域网平差111
4.4.1激光测高数据辅助的区域网平差111
4.4.2区域网平差实验与分析115
4.5月表线阵CCD影像匹配技术119
4.5.1影像预处理119
4.5.2特征点提取120
4.5.3由粗至精的影像匹配原理121
4.5.4实验结果及分析127
4.6月表DEM生成.128
4.6.1利用激光测高数据进行月球撞击坑的剖面模拟129
4.6.2月面DEM计算131
参考文献133
第5章 火星形貌测绘技术136
5.1火星形貌测绘概况137
5.2火星坐标基准140
5.2.1常用火星椭球参数140
5.2.2火星制图投影141
5.2.3火星高程基准141
5.3国外火星探测任务143
5.3.1美国海盗号火星探测器143
5.3.2美国火星全球勘测者143
5.3.3美国火星侦察轨道器144
5.3.4欧空局火星快车145
5.4线阵CCD影像地面点反投影快速算法154
5.4.1地面点反投影快速算法基本原理155
5.4.2地面点反投影快速算法应用159
5.4.3实验与分析160
5.5行星表面影像与激光测高数据联合平差162
5.5.1联合平差基本原理162
5.5.2连接点自动生成方法163
5.5.3激光测高数据作为原始观测值与影像联合平差167
5.5.4引入激光测高作为地形约束的联合平差169
5.5.5方差分量估计确定联合平差权值174
5.6行星表面精确点位预测模型影像匹配176
5.6.1行星表面特点分析176
5.6.2精确点位预测模型（P3M）的基本原理182
5.6.3P3M匹配算法的主要策略184
5.6.4匹配参数对行星表面遥感影像匹配结果的影响196
5.7逐像素匹配算法206
5.7.1逐像素匹配研究现状206
5.7.2逐像素匹配算法分析208
5.7.3逐像素匹配算法并行化设计209
5.8基于P3M算法的数字高程模型自动生成214
5.8.1数字高程模型自动提取流程214
5.8.2核线影像同名点前方交会及坐标转换216
5.8.3数字高程模型格网点内插217
5.8.4数字高程模型粗差剔除218
5.9火星表面数字高程模型自动生成实例219
5.9.1特征点匹配直接构建数字高程模型219
5.9.2特征点加格网点匹配构建数字高程模型221
5.9.3逐像素匹配构建数字高程模型224
参考文献230
第6章 小行星形貌测绘技术233
6.1国内外小行星探测任务233
6.1.1黎明号（Dawn）深空探测器233
6.1.2美国近地小行星交会235
6.1.3欧空局罗塞塔235
6.1.4日本隼鸟号235
6.1.5中国图塔蒂斯小行星探测237
6.2小行星摄影测量基础238
6.2.1已探测小行星概况及其影像特点238
6.2.2小行星影像几何处理基础239
6.2.3国外行星数据处理系统242
6.2.4小行星摄影测量处理流程243
6.3小行星影像与激光测高数据联合平差244
6.3.1小行星影像光束法平差方法244
6.3.2多传感器数据联合平差基本原理245
6.3.3联合平差误差方程式构建246
6.3.4基于方差分量估计的观测项权值确定247
6.3.5实验与分析248
6.4基于单目序列影像的小行星形貌精确测量方法252
6.4.1序列影像重叠区域确定方法253
6.4.2不规则三角网渐进式加密策略255
6.4.3密集匹配的相似性测度257
6.4.4基于渐进式组合约束的序列影像密集匹配261
6.4.5实验与分析261
6.5基于双目立体影像的小行星形貌精确测量方法269
6.5.1立体影像匹配约束条件270
6.5.2基于树形结构的半全局密集匹配算法271
6.5.3小行星表面形貌三维重建277
6.5.4实验与分析281
6.6灶神星形貌三维重建实验288
参考文献290
第7章 行星表面形貌特征的分析与识别293
7.1行星表面形貌概况293
7.1.1月球293
7.1.2火星295
7.1.3小行星296
7.2行星表面撞击坑特征的分析298
7.2.1撞击坑形态特征298
7.2.2撞击坑特征的建模与参数描述301
7.3基于影像的撞击坑特征提取与识别304
7.3.1撞击坑特征的成像模型分析304
7.3.2无约束条件下撞击坑特征的提取305
7.3.3有约束条件下典型特征的提取310
7.4基于形貌信息的撞击坑提取与识别318
7.4.1基于坡度的撞击坑提取319
7.4.2基于等值线的撞击坑提取324
7.4.3量化特征描述参数328
7.5在着陆区选址与自主导航中的应用330
7.5.1着陆区选择330
7.5.2基于形貌特征的自主导航333
参考文献334
第8章 深空测绘成果三维可视化技术337
8.1深空环境可视化表达337
8.2深空环境三维可视化基本方法338
8.2.1深空环境可视化数据预处理338
8.2.2星体大气的体绘制技术343
8.3行星形貌数据的多分辨率表示352
8.3.1目前常用的地形多分辨率表示方法352
8.3.2基于四叉树的CLOD算法358
8.3.3基于嵌套网格的改进算法363
8.3.4基于可扩展瓦片四叉树的LOD算法367
8.4基于分形的行星形貌细节增加375
8.4.1分形理论375
8.4.2基于分形布朗运动的地形细节生成376
8.4.3月面形貌特征数据的拟合377
8.4.4试验结果及结论379
8.5基于松散场景四叉树的数据检索与裁剪382
参考文献385
附录一行星形貌测绘成果图388
附录二深空测绘中英词汇391
附录三主要资源395
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