К.Э. Козубский, К.И. Дехтярева, Т.Ф.Смолякова, Л.И. Тишик, Е.А. Федорова
Под общей редакцией В.В. Шевченко
Издательство Московского университета 1987 г.
УДК 523.34
В каталоге приведены координаты, диаметры и морфологические признаки 14 923
кратеров Луны, диаметром более 10 км. Морфологические признаки даны на основе
анализа космических снимков и современных фотографических атласов.
Для широкого круга исследователей, занимающихся изучением поверхности Луны и сравнительной планетологией.
Каталог доступен для загрузки:
в текстовом формате SAI moon.zip
и в Excel формате SAI moon xls.zip
МОРФОЛОГИЧЕСКАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ КРАТЕРОВ
Морфологический каталог кратеров Луны подготовлен Государственным астрономическим институтом им. П.К.Штернберга совместно с Объединенным институтом ядерных исследований /г.Дубна/.В настоящем каталоге приведены данные о координатах и морфологических признаках всех кратеров диаметром более 10 км, расположенных как на видимом, так и на обратном полушариях Луны. Такой обширный и разносторонний материал о пятнадцати тысячах кратеров приводится впервые. Со времени публикации лучшего из современных каталогов "The system of lunar craters", включающего кратеры видимой стороны, диаметром более 5,5 км [1] , подготовленного в Лунно-планетной лаборатории Аризонского университета, прошло более 20 лет. Помимо координат и размеров, в каталоге [l] приведены сведения о степени сохранности кратеров, типе подстилающей поверхности и наличии центральных пиков. В публикуемом каталоге морфологические признаки значительно расширены. Каждый кратер имеет девять основных признаков:
1- четкость или степень сохранности вала;
2 - наличие террас и обрушений на внутренних склонах;
3 - характер внешнего вала;
4 - наличие центрального пика, хребта и горок на дне;
5 - наличие цепочек и трещин;
6 - характер дна;
7 - наличие лавы на дне;
8 - лучевые системы;
9 - характер подстилающей поверхности.
Выделение морфологических признаков кратеров проведено на основе визуального анализа более тысячи снимков лунной поверхности, полученных наземными телескопами и космическими аппаратами. Каждый морфологический признак разделен на несколько подпризнаков, подробная характеристика которых дана в таблице. По степени сохранности вала кратеры также как и в [1] разделены на пять классов, но характеристика их несколько отличается. К кратерам первого класса отнесены кратеры с очень четким, резко очерченным валом, как и в [1], кратеры второго класса имеют четкий вал, но менее выраженный, кратеры третьего классы имеют сглаженный вал, к четвертому классу отнесены кратеры с частично разрушенным валом, а к пятому – руины.
| название признака | № | развернутое обозначение | обозначение в каталоге | смысловое значение |
|---|---|---|---|---|
| четкость |
1 2 3 4 5 |
1 2 3 4 5 |
1 2 3 4 5 |
очень четкий вал четкий вал сглаженный вал разрушенный вал руины |
| террасы, обрушения |
1 2 3 4 5 6 7 |
- Н Т О ТО ТТ ТТО |
0 1 2 3 4 5 6 |
нет террас неясно есть терраса есть обрушение есть терраса и обрушение много террас много террас и обрушение |
| вал |
1 2 3 4 |
- Н В ВВ |
0 1 2 3 |
нет вала неясно есть вал мощный внешний вал |
| пик, горки, хребты |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 |
- Н Г ГГ П ПГ ПГГ ПП ППГ ППГГ ХР ХРГ ХРГГ ХРП ХРПП |
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E |
признак отсутствует неясно горка на дне много горок пик пик и горка пик и много горок много пиков много пиков и горка много пиков и горок хребет хребет и горка хребет и много горок хребет и пик хребет и много пиков |
| цепочки, трещины |
1 2 3 4 5 6 7 8 |
- Н Ц ЦЦ ТР ЦТР ТТР ЦТТР |
0 1 2 3 4 5 6 7 |
признак отсутствует неясно цепочка много цепочек трещина цепочка и трещина несколько трещин цепочка и несколько трещин |
| характер дна |
1 2 3 |
Н Р НР |
1 2 3 |
неясно ровное дно неровное дно |
| лава |
1 2 3 4 |
- Н Л ЛЛ |
0 1 2 3 |
признак отсутствует неясно лава на дне все дно залито лавой |
| лучевая система |
1 2 3 |
- Н ЛУ |
0 1 2 |
признак отсутствует неясно лучевая система |
| подстилающая поверхность |
1 2 3 |
Р М МР |
2 3 4 |
равнина материк переходная зона |
Пример морфологического описания кратера Аристарх: кратер имеет очень четкий вал, несколько террас, мощный внешний вал, несколько пиковровный характер дна, на дне нет лавы лучевую- систему, находится на .равнине.
Развернутая запись: 1 ТТ BB ПП. Ц HP - ЛУ Р
Запись в каталоге: 153723022.
Девять позиций соответствуют порядку морфологических признаков в таблице, цифрами обозначен характер данного признака.
К настоящему времени снимки хорошего качества с определенным набором условий освещения при съемке имеются не на всю поверхность Луны. Степень надежности определения морфологических признаков кратеров в большой степени зависит от качества изображения поверхности на снимках. Наилучшие результаты достигаются при наличии снимков хорошего разрешения, полученных при разных условиях освещения: при низком Солнце, высоком и при боковом освещении, поскольку такие признаки как наличие темных лав и лучевых систем определяются лишь когда Солнце находится в зените, а цепочки и трещины хорошо просматриваются при небольших углах падения солнечных лучей. Однако на некоторые участки поверхности обратной стороны имеются только мелкомасштабные снимки, кроме того часто кратеры находятся вблизи терминатора и детали дна закрыты тенью. Поэтому нередко при определении того или иного признака использовался символ "неясно". Очевидно, по мере появления новых материалов по фотографированию лунной поверхности морфологические признаки будут уточняться и обновляться. Для определения признаков, кратеров использовались снимки автоматических межпланетных станций "Зонд", космических аппаратов "Лунар Орбитер", фотографические атласы видимой [2,3] и обратной стороны [4,5], а также топографическая ортофотокарта [6] , масштаба 1:250 000.
В качестве основы для выделения кратеров, диаметром более 10 км использована "Полная карта Луны" масштаба 1:5 000 000 [7]На специально изготовленных отпечатках с листов карты [7] выделялись очертания кратеров и подписывались их номера. Одновременно формировались таблицы с обозначениями морфологических признаков кратеров. В определении морфологической классификации участвовали трое сотрудников отдела исследований Луны и планет ГАИШ:
Ж.Ф.Родионова /листы 1 и 2/, Т.П.Скобелева /листы 3,4,5,6/, Л.И.Тишик /листы 7 и 9/. Лист 8 "Полной карты Луны" содержит списки наименований лунных образований. На рис. 1 приведена схема расположения листов "Полной карты Луны" с указанием количества выделенных кратеров, вошедших в Морфологический каталог.
Подготовленные морфологические признаки переносились на перфокарты в установленном формате в виде текстовой информации. На одной перфокарте размещалась информация о морфологических признаках одного кратера. Хранение признаков на перфокартах обеспечивало машинную независимость данных, простоту внесения исправлений и дополнений.
ОПИСАНИЕ МЕТОДИКИ ИЗМЕРЕНИЯ КРАТЕРОВ
Специально изготовленные листы "Полной карты Луны" с очертаниями кратеров и их номерами переснимались на фотоплёнку. Наличие информации на фотопленке позволило автоматизировать процесс измерения. Определение координат и размеров кратеров проводилось на прецизионном просмотрово-измерительном проекторе/БПС-75/ на линии с управляющей ЭВМ СМ-4 в диалоговом режиме [8]. Фотоизображения кратеров расположены на 8 кадрах, каждый из которых содержит от 628 до 3950' кратеров. Кадр размером 57х90 мм проектировался с 15 кратным увеличением на поверхность измерительного стола, где оператором измерялись координаты с помощью специальной оптической метки, положение которой контролировалось ЭВМ. На рабочем месте оператора имелся дисплей для организации диалога с ЭВМ.
Программный комплекс, обеспечивающий получение измерений необходимого качества реализован на алгоритмическом языке "Фортран" в виде набора логически связанных между собой программ, которые выполняют следующие основные функции: измерение, редактирование, сервис [9]. Программа измерений имеет две модификации: соответственно для измерения кратеров, расположенных в полярных областях и изображенных на карте в азимутальной проекции, и для кратеров, расположенных в области ±60°, построенных в произвольной цилиндрической проекции, в связи с необходимостью использования различных формул преобразования координат. После запуска программы и задания режимов работы измерялись реперные кресты кадра, селенографические координаты которых точно известны. Тем самым устанавливалось соответствие между координатной системой проектора и системой селенографических координат. Затем для каждого кратера измерялись четыре точки, по которым вычислялись усредненные значения широты, долготы и диаметра кратера. Эти значения выдавались на экран дисплея вместе с величиной абсолютных и относительных отклонений, что позволяло оператору оценить качество измерений и сделать вывод о необходимости повторного измерения кратера или продолжении измерений.
Программа периодически контролировала состояние отсчетных каналов. Была обеспечена ее устойчивость к ошибкам оператора и сбоям оборудования за счет сохранения и обновления данных и управляющей информации на дисках ЭВМ. Кроме результатов измерений, программа регистрировала на дисках дополнительную информацию, необходимую для статистического анализа работы операторов и оборудования /время и продолжительность сеансов, производительность труда каждого оператора, состояние отсчетных каналов и т.п./,что позволило получить объективную оценку качества работы системы, а также выявлять ситуации, когда требовался дополнительный контроль данных, который невозможно предусмотреть в основной программе.
В результате работы программы измерений на дисках ЭВМ были созданы рабочие файлы. С помощью специальной программы редактирования можно было осуществлять исправление, добавление, замещение, слияние данных и другие процедуры над этими файлами. Необходимость в таких процедурах возникла, например, при повторных измерениях отдельных кратеров или внесении данных о кратерах, которые на фотоизображениях отсутствовали, но впоследствии были выявлены по фотоснимкам. Предусмотрен также ряд сервисных программ, с помощью которых предоставляется возможность в режиме диалога осуществлять просмотр, анализ, документирование данных, перенос и хранение их на различных носителях, в том числе на магнитной ленте. Последнее особенно важно для переноса результатов измерений на другие ЭВМ.
Анализ точности измерений проводился на основе контрольных кратеров (по 50 кратеров на каждом листе), координаты и диаметры которых были измерены заранее. Точность измерений на БПС-75 превышает точность самой карты. Для сравнения результатов измерений использовался также каталог наименованных кратеров [10], содержащий около 1400 образований. Точность изображения кратеров на видимой стороне и на обратной на "Полной карте Луны" различна: ±0,2° на видимой стороне и ±0,5° на обратной (в ряде случаев более 1°). Полученные при сравнении отклонения по широте и долготе находятся в этих пределах. Расхождения в определении диаметров кратеров составляют в среднем ±2 км для кратеров диаметром от 10 до 50 км и ±5-10 км для более -крупных кратеров. Такой характер отклонений следует считать нормальным, так как кратеры на "Полной карте Луны", главный масштаб которой 1:5 000 000 /в 1 мм-5 км/, изображены методом полутоновой отмывки, а сравнение ведется с совершенно независимым материалом, подготовленным в США.
СОЗДАНИЕ БАНКА ДАННЫХ
Для создания банка данных был разработан соответствующий комплекс программ [11] . В пределах каждого листа результаты измерений объединялись с морфологическими признаками по номерам кратеров данных и их последующая обработка выполнялись на ЭВМ БЭСМ-6. После проведения синтаксического и семантического контроля был сформирован файл исходных данных. Исправление обнаруженных ошибок проводилось оператором в режиме диалога через дисплей. Файл исходных данных использовался для получения предварительных статистических показателей. Однако его структура еще не была приспособлена к эффективному хранению, модификации и обработке. Поэтому из этого файла был сформирован банк данных, структура которого позволяла осуществлять удобное хранение и поиск данных, простое редактирование его системными средствами, другими словами осуществлять удобное сопровождение банка.
Вместе с тем, с целью увеличения эффективности программ статистической обработки /ускорение их работы, уменьшение требований к памяти ЭВМ, упрощение алгоритмов доступа к данным/, оказалось целесообразным провести дополнительную обработку банка данных и получить вспомогательные файлы, структура и содержание которых учитывает отдельные частные признаки кратеров. Частным случаем такой обработки является публикуемый каталог кратеров, в котором кратеры упорядочены по широте и долготе.
Структура морфологического каталога кратеров Луны следующая: номер по порядку, широта, долгота, диаметр, морфологические признаки. Координаты приведены до десятых долей градуса (запятые не проставлены); первые три цифры обозначают широту, последующие четыре долготу. Южная широта обозначена буквой S, северная N. Долготы отсчитаны вправо от нулевого меридиана. Смысловое значение закодированных признаков дано в таблице на стр.4-5.
Например, запись в каталоге:
20 S8480848 96 242423203
означает, что кратер №20 имеет южную широту 84,8° и долготу 84,8°, диаметр 96 км, четкий вал, террасы и обрушение, внешний вал, пик, цепочки, неровное дно, лаву на дне, не имеет лучевой системы, находится на материке.
Отдельно приведен список наименованных кратеров Луны, в который включены названия в русской и латинской транскрипции, координаты, диаметры и морфологические признаки.
Авторы выражают искреннюю признательность директору Объединенного института ядерных исследований академику Н.Н.Боголюбову, директору Лаборатории вычислительной техники и автоматизации ОИЯИ члену-корреспонденту М.Г.Мещерякову и ректору Московского университета академику А.А.Логунову за поддержку данной работы.
Авторы благодарны сотрудникам ЛВТА ОИЯИ: А.Я.Астахову, Г.М.Комову, Л.Р.Кузнецовой - за обеспечение технической готовности и надежной работы измерительной аппаратуры и ЭВМ; В.А.Сенченко - за организацию подготовки морфологических признаков на перфокартах, создание начальной версии программ координатных преобразований; В.П.Карповой, Р.П.Курятниковой, В. В. Павловой - за выполнение измерений на БПС-75; О.Б.Коренченко, А.С.Соколовой - за. подготовку данных и оформление документации.
Сотрудникам ГАИШ:
Т.А.Бируля, М.С.Тороповой - за подготовку фотоизображений для измерений; В.В.Бусареву - за участие в измерениях; Н.Б.Лавровой -за перевод новых наименований кратеров Луны.
Литература:
1. Arthur D.W.G. et al. The System of Lunar Craters.//Communications of the Lunar and Planetary Laboratory, 1963, v. 2, № 30; 1964, v.3, № 40; 1965, v.3, № 50; 1966, v.5, part 1, № 70.
2. Whitaker E.A. et al. Rectified Lunar Atlas. Tucson, 1963.
3. Gutschevski G.L., Kinsler D.C., Whitaker E.A.. Atlas and Gazetteer of the Near Side of the Moon, Washington, 1971.
4. Bowker D.E., Hughes J.K. Lunar Orbiter Photographic Atlas of the Moon, Washington, 1971.
5. Атлас обратной стороны Луны, Москва, Наука, часть 2, 1967 г., часть 3, 1979.
6. Lunar Topographic Orthophotomap, 1:250 000, USGS, Washington , 1973-1977.
7. Полная карта Луны 1:5 000 000, Научн. рук. Липский Ю.Н., М., Наука, 1979.
8. Карлов А.А. и др. Диалоговая система измерений графических изображений кольцевых структур Луны. //Тезисы докладов конференции "Обработка изображений и дистанционные исследования. Новосибирск, 1984, с.43-44.
9. Карлов А.А. и др. Диалоговый программный комплекс для измерения фотоизображений кольцевых структур. // Тезисы докладов конф. "Диалог человек - ЭВМ", Киев. 1985, с.114-115.
10. Anderson L.R., Whitaker E.A. NASA Catalogue of Lunar Nomenclature, Tucson, 1982.
11. Карлов А.А., Родионова Ж.Ф., Смолякова Т.Ф. Диалоговый программный комплекс для обработки результатов измерений кольцевых структур Луны.// Тезисы докладов конф. "Проблемы машинной графики и цифровой обработки изображений". Владивосток, 1985, с.184-185.