面向全球变化的月基对地观测方法探索研究

地球长期自然演化和人类活动形成的全球变化和宏观地球科学现象正成为各国和科技界日益关注的方向之一。目前，基于星－机－地平台的遥感技术只能同时对地球上有限区域的科学现象进行短暂观测，且周期较长，难以满足研究全球变化等科学现象对大尺度观测能力的需求。针对这一问题，本项目拟探索研究基于月球的对地观测方法，通过研究关键科学技术问题，实现未来月基对地观测与星机地对地观测技术的结合；通过充分研究日、地、月运行规律，建立运行规律模拟系统，以确定月基仪器对地观测太阳角、观测视角、观测高度等参数随天体运行的变化规律；提取适于月基对地观测的科学现象，确定相应的传感器及其最佳波段、空间分辨率等参数设置；分析星载、机载及地基的对地观测特点，初步探索月－星－机－地多平台的对地观测体系，充分发挥月基对地观测的优势，为研究全球变化等科学现象提供更为理想的观测手段。

地球作为一颗行星，其长期自然演化过程中呈现的大尺度、动态变化现象与人类环境密切相关，这种全球变化现象已成为各国和科技界日益关注的方向之一。面向全球环境监测的遥感观测必须具有空间一致性和时间一致性，即需要在相对一致的观测时间段内获得大区域的空间连续覆盖，为研究全球变化现象则最好可以达到全球区域尺度的覆盖。目前传统机载、星载对地观测技术只能对地球上有限区域的科学现象进行同时观测，在地球的大尺度、动态问题的连续观测方面，仍难以满足全球变化科学问题的全球尺度观测能力的需要。本基金项目针对大尺度、周期性的全球变化现象和宏观地球现象观测的需求，在国内外深空探测和我国对月探测的基础上，研究基于月球的对地观测关键问题，为未来的月基对地观测提供科学依据。项目分析了适于月基观测的全球变化因子，认为月基观测可以在大气成分、冰川变化、热异常、全球植被、地形、臭氧、海洋、气候、板块运动以及土壤水分等方面具有重要作用；根据提取的敏感因子，确定出月基对地观测的最佳波段，分析硬件特性及指标，表明现有仪器设备可以达到高精度观测的要求；确定了月基仪器的布设的最佳地点为月球南极；完成月基对地观测的模拟系统的建设，并基于模拟系统开展了月基对地观测的研究，对全球变化月基观测技术能力进行了分析，结果表明月球基地对地观测方式较传统观测方式在观测场景范围和持续观测方面有一定的优势，光学观测在天球坐标系下赤纬为-28度到28度间，地球赤道附近地区成像时间较长，而且成像几何变形较小；月基成像雷达系统则具有高分宽幅的特点，条带模式下测绘带幅宽即可达数千公里，扫描模式一天即能覆盖地表的40%，其空间分辨率可达十米级甚至更高；开展了月星机地一体化观测系统的研究，表明利用月基对地观测可以实施机载、星载传感器所不能达到的观测能力，是进行全球变化观测的有力手段。.目前已刊标注文章9篇，其中SCI 1篇，EI 1篇，其他文章7篇，培养硕士研究生1名（已经毕业），培养博士研究生1名（2013年毕业），获得软件著作权1件。