76-m 分辨率火星全球彩色影像数据集发布 | Science Bulletin

中国科学院国家天文台李春来研究员、刘建军研究员和探月与航天工程中心张荣桥研究员带领火星探测任务地面应用系统研究团队与合作者在Science Bulletin 2024年第14期发表了题为“A 76-m per pixel global color image dataset and map of Mars by Tianwen-1”的文章，介绍了76米分辨率火星全球彩色影像图产品和数据集的研制方法与成果。

Robinson投影下的天问一号首次火星探测全火星彩色影像图。该影像图是基于天问一号中分辨率相机影像和矿物光谱分析仪数据制作的真彩色全火星彩色影像图，数据分辨率为76 m/pixel，平面定位精度达到68 m

火星遥感影像图具有丰富的火星表面形貌和地质构造信息，是服务火星科学研究和工程任务的基础数据。目前，国际上有6次探测任务在火星轨道使用先进的光学系统，获得了空间分辨率优于1km/pixel的火星全球或近全球影像数据集。其中，空间分辨率232 m/pixel的维京号（Viking）第二版火星镶嵌影像图是分辨率最高的全球彩色图，缺乏百米级和更高分辨率的火星全球彩色影像图。

天问一号获取的最新火星探测数据，为制作新一代更高分辨率的火星全球彩色影像图提供了机遇。截至2022年7月25日，天问一号中分辨率相机（MoRIC）在遥感使命段共完成284轨次遥感成像，获取14757幅影像，空间分辨率范围为57～197m，实现火星表面全覆盖。火星矿物光谱分析仪与中分辨率相机同步获取光谱数据，同期共获得325轨可见近红外波段光谱数据，空间分辨率为265~800 m。

火星中分辨率相机和矿物光谱分析仪探测示意图

天问一号轨道器使用光学相机和成像光谱仪获取了火星全球表面的遥感数据。相机采用面阵彩色成像传感器沿轨道方向步进画幅式成像，在轨道高度800 km以下的近火点弧段获取火星表面影像数据，在265 km近火点轨道高度的单幅影像幅宽为265 km，空间分辨率为65 m/pixel。光谱仪采用线阵推扫成像，在265 km近火点轨道高度的幅宽为55 km，空间分辨率为265 m/pixel。

国家天文台李春来研究员、刘建军研究员和探月与航天工程中心张荣桥研究员带领地面应用系统研究团队利用这些数据，开展了全火星影像制图工作。通过采用光束法平差技术，将火星全球作为一个整体平差网络，对原始轨道测量数据进行了优化，使得单幅图像之间的位置偏差降低到了一个像素以内，实现了全球影像的像素级“无缝”镶嵌；利用天问一号矿物光谱分析仪测量了火星表面真实颜色，建立了火星地表真实颜色参考；通过颜色校正和全球匀色，实现了全球影像在亮度和颜色上的一致性，最终形成了分辨率为76 m的全火星彩色影像数据集和影像图产品，平面位置精度约68 m。

中分辨率相机图像校正处理效果

(a)2C级产品, (b) 大气校正后，(c) 光度校正后；(d) 颜色校正后；该图为本研究制作

该产品填补了空间分辨率几十米尺度的高精度定位火星全球彩色影像数据产品的空白，大幅提升了国际上普遍使用的彩色图像的分辨率和颜色真实性，是一套全新的火星全球基础底图，为国际同行开展几十米、米级尺度的高分辨率影像火星制图，以及后续火星探测任务和科学研究提供质量更高的地理参考基准。