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火星撞擊坑記錄了流水、風(fēng)和冰川對地貌的改造，這對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，這些記錄在冊的圓圈可能無法滿足對退化狀態(tài)評估、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)對撞擊坑的退化情況進行了區(qū)域評估，但很少關(guān)注全球范圍內(nèi)的撞擊坑退化評估。盡管人工退化評估非常精確，但容易受到主觀因素影響，并且在大規(guī)模評估時效率低下。目前迫切需要一個能夠提供撞擊坑真實邊界和全球退化狀態(tài)的目錄。

為了解決上述不足，研究團隊提出了一個記錄撞擊坑真實邊界和退化狀態(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，以確保真實邊界的劃定。在這些真實邊界的基礎(chǔ)上，研究團隊計算了19個屬性，包括形態(tài)屬性和退化狀態(tài)。具體而言，研究團隊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、部分退化和嚴重退化。退化狀態(tài)采用隨機森林方法進行全球評估，并用 SHapley Additive exPlanations（SHAP）模型對評估結(jié)果進行解釋性分析。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)過系列對比實驗和精度檢驗，該目錄的邊界精度可達90.81%，退化狀態(tài)評估精度可達87%。該目錄可進一步應(yīng)用于火星地形退化、溝谷侵蝕和深空探測的相關(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。此項研究得到了中國科學(xué)院B類先導(dǎo)科技專項“類地行星撞擊坑演化與撞擊效應(yīng)分析”、國家自然科學(xué)基金重點項目“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）