火星撞击坑记录了流水、风和冰川对地貌的改造，这对于研究火星地形的演变至关重要。退化过程反映了霜雪的季节性变化、水的流动以及沿撞击坑壁斜坡的河流侵蚀。此外，冰和液态水的流动变化可以制约早期火星的气候变化。相反，撞击也可能是早期火星气候变化和火星地表重塑的原因之一。了解撞击坑的退化对于理解火星地形的演变至关重要。

目前，火星全球撞击坑目录多以点和圆形表示，这有助于确定行星表面的年龄。然而，这些记录在册的圆圈可能无法满足对退化状态评估、漫游车导航以及地貌制图日益增长的需求。在退化状态方面，研究人员已经对撞击坑的退化情况进行了区域评估，但很少关注全球范围内的撞击坑退化评估。尽管人工退化评估非常精确，但容易受到主观因素影响，并且在大规模评估时效率低下。目前迫切需要一个能够提供撞击坑真实边界和全球退化状态的目录。

为了解决上述不足，研究团队提出了一个记录撞击坑真实边界和退化状态的全球火星撞击坑目录。该目录的构建结合了深度学习和人工目视解译，以确保真实边界的划定。在这些真实边界的基础上，研究团队计算了19个属性，包括形态属性和退化状态。具体而言，研究团队将撞击坑形状分为平底型和碗状两种类型。根据侵蚀过程，将退化状态分为三类：新鲜、部分退化和严重退化。退化状态采用随机森林方法进行全球评估，并用 SHapley Additive exPlanations（SHAP）模型对评估结果进行解释性分析。部分退化的撞击坑分布模式揭示了退化状态与火星沟谷网络之间的关系。经过系列对比实验和精度检验，该目录的边界精度可达90.81%，退化状态评估精度可达87%。该目录可进一步应用于火星地形退化、沟谷侵蚀和深空探测的相关研究。

该研究成果近期发表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation，第一作者为博士生刘丹阳，通讯作者为程维明研究员，还有来自南京师范大学、中国科学院国家空间科学中心、中国科学院地化所的合作研究人员。此项研究得到了中国科学院B类先导科技专项“类地行星撞击坑演化与撞击效应分析”、国家自然科学基金重点项目“基于地貌信息图谱的地貌类型分类与制图研究”的共同支持。 

论文信息：

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一区TOP）

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.jag.2024.103952

图1MA104391AB目录（黑线为撞击坑边界）