月球是地球唯一的卫星,也是人类研究太阳系空间乃至宇宙演化历史的样板星球,撞击坑作为月表最典型和最明显的形貌特征,它对于我们研究月球形貌演化、太阳系陨石撞击历史和宇宙空间环境等都有非常重要的意义。从20世纪60年代起,人类就已经开始以望远镜等观测手段对月表的形貌进行观测、记录及研究,到20世纪90年代起,随着空间探测技术的提升,以开发利用月球资源为目标,在国际上掀起了新一轮的月球探测高潮。对月表撞击坑进行科学的指标量化描述,可以为深入研究月球形貌演化历史、撞击坑自动识别算法的设计等研究提供更为合理的依据。其研究成果可应用于月球基础性研究的探索。虽然现有的撞击坑分类方案已取得较为成熟的成果,但由于撞击坑自身结构的复杂性、形成原因的综合性以及实验手段和获取数据质量的制约,目前关于撞击坑分类的研究多集中在撞击坑形态轮廓的定性描述上,涉及撞击坑内外更多的细节表征不足,且对于撞击坑形貌特征描述的定量化指标因子,含义不统一,计算方式也有不同程度的差异,在实际的应用中,多为基于主观经验的单个指标因子的定量描述,而对于指标因子间关系模拟分析研究尚待解决。本文利用从LRO获取的高精度DEM数据,结合数字地形分析的方法,在分析了全月典型撞击坑特征的基础上,对撞击坑的个体形态、空间组合方式、撞击坑发育及月表岩性等方面进行综合分析,选取从不同视角定量化描述撞击坑形态的指标因子,构建了面向数字地形分析方法的撞击坑分类体系,并以四级编码组合方式对撞击坑类型进行编码表示,在此基础上,选择1407个典型撞击坑进行撞击坑形态指标因子的分级描述以及指标因子间关系的量化模拟,对综合性描述撞击坑形态发育的线性拟合关系等问题进行研究。首先,本文系统介绍了月表撞击坑的形态特征、演化特征以及撞击坑分类历史。月表撞击坑形态研究多以单个撞击坑为主,而在实际的月球表面,撞击坑以不同的空间组合形态存在,建立从撞击坑空间位置关系(相离、相交、包含)、尺寸范围(小型、中型、大型)、发育特征(新生型、年轻型、成熟型、老年型)及月表岩性组分(月海玄武岩、克里普岩、高地岩石和角砾岩)不同视角的撞击坑形貌特征描述指标体系,是进行撞击坑分类及演化规律研究的科学途径。其次,选取8个撞击坑形态描述指标,从撞击坑的尺寸大小、形态发育及撞击坑坑唇发育状况等视角对撞击坑进行量化分级描述,根据量化数据的大小频率分布情况,将量化指标分为10级,再根据分类需求,将其整合为3个分级区间。将撞击坑划为6种类型(离散型撞击坑、群聚型坑连坑、群聚型坑套坑、退化离散型撞击坑、退化群聚型坑连坑、退化群聚型坑套坑),新鲜撞击坑的深径比平均值为0.187,退化撞击坑的深径比平均值为0.0771,对8个撞击坑形态指标进行偏相关和复相关的分析,确定以深径比为因变量,直径、体积、圆度、体态比和坑壁坡度为自变量构建指标因子的量化模拟,得到其线性拟合公式,模型的拟合优度达0.637,调整后的拟合优度达0.639,说明本文的拟合模型能够较好地表达撞击坑形态发育特征。模型的复相关系数为0.798,在0.05置信水平的显著性F=492.037>>Fa,说明构建的模型显著性较好。可用于月表撞击坑形态发育特征的预测和估计。然后,本文通过撞击坑形貌指标因子的筛选,结合现代数字地形分析方法,构建适于撞击坑自动识别算法的撞击坑分类方案,并进行不同类型的指标量化表达。实验结果表明,能较为全面、有效地刻画撞击坑的基本形貌特征和其空间组合结构特征。本文以撞击坑的形态特征及其描述指标为基础,选择典型的月表撞击坑数据为研究样本,系统地研究撞击坑的形态特征及指标因子的量化分级描述,构建了综合性的撞击坑形态描述指标分类体系,并针对撞击坑指标因子的量化模拟问题进行了探讨。本文的研究内容对于撞击坑形态的综合表征和自动检测算法的设计等方面的研究具有重要意义。