撞击坑因其分布广泛、容易识别、时间序列连续以及其对天体本身地质过程及太阳系环境作用变化响应敏感，而成为研究天体表面演化、理解地壳性质及推断表面年龄最重要的对象之一。本文通过以面向对象的融合法提取的全月球撞击坑为研究对象，从位置、大小、形状、坡度、方向、中央峰和辐射纹七个方面分析撞击坑的形态特征，采用量化分级形态特征指标的方法进行撞击坑类型的划分，基于此构建了一个包含106016个直径大于500m撞击坑的新嫦娥全月球撞击坑数据库，并结合被广泛认可的月球地貌单元划分和地质年代划分数据，探讨了全月球撞击坑的时空分布模式。本文主要的研究内容如下:　　1、全月球撞击坑提取。以嫦娥一号遥感影像和DEM为数据源，对影像、DEM，以及DEM衍生的剖面曲率和坡度进行多波段图像组合，采用面向对象的融合法提取全月球尺度上直径大于500m的106016个撞击坑，识别完全率为85％，正确率为78％，提取质量为72％，在2-18km范围内撞击坑数量远高于其他撞击坑数据库，是目前为止数量最多，精度较高的全月球撞击坑数据。　　2、建立撞击坑形态特征指标体系。采用定性与定量相结合、形态与过程相交叉、经验与智能化计算相辅助的方法构建一套系统性的撞击坑形态特征指标体系，从位置、大小、形状、坡度、方向、中央峰和辐射纹七个角度对各项指标获取方法进行了详细阐述，并以典型撞击坑为例，可视化表达各形态特征指标，奠定了其有效且全面刻画撞击坑形貌特征的基础，为基于撞击坑形态特征开展的研究提供了详实的数据。　　3、提出了融入迭代变换的移动窗口和坡度因子两个结构要素的坡度渐变式黑色顶帽变换(NBTH)算法计算撞击坑体积，在模拟月球表面上取得了96％的相对精度，在月球实际表面上达到93％的相对精度，空间相关系数高，错分率和漏分率低，是一种简单、快捷、稳健的计算方法。　　4、全月球撞击坑类型划分。采用量化分级形态特征指标的方法建立撞击坑类型划分标准，按多指标综合的方法，将撞击坑分为六大类:月海残留型、特大复杂型、大环状平原型、中等凹坑平原型、小规模碗型、微状酒窝型撞击坑。并以不同入射角度区分撞击坑辐射纹，将其划分为四类:对称型、不对称型、缺失型及蝴蝶型，且讨论了次级撞击坑与母撞击坑的区分方法并进行分类。在此基础上建立每种类型撞击坑及辐射纹的解译标志库，对比分析了全月球不同类型撞击坑、辐射纹及次级撞击坑的形状和规模差异。　　5、建立第一个嫦娥全月球撞击坑数据库。融合法提取的撞击坑做空间数据，形态特征指标做属性数据，用Geodatabase进行数据管理，建立了第一个嫦娥全月球撞击坑数据库，通过对本数据库和其他的数据库做比较，本数据库在不同直径范围内撞击坑数量有明显增加，形态特征指标更系统全面，地质年代信息更详尽，完备的数据量可为月球形貌特征的空间分异、月球演化研究提供完备的数据基础。　　6、撞击坑时空分布模式研究。通过探究撞击坑在不同空间尺度和时间序列上的分布特征发现，撞击坑主要分布在月陆区域，月海区域分布较稀疏;南半球撞击坑少于北半球，西半球撞击坑少于东半球;小规模碗型撞击坑主要分布在月陆区域，月海残留型撞击坑主要分布在月海区域，微状酒窝型撞击坑是所有类型中在月海区数量最多的;雨海纪撞击坑数量最多，哥白尼纪的撞击坑数量最少。之后通过点模式的基于密度和距离和空间分析方法发现，撞击坑分布形成了三个聚集中心，以赤道为分界线，撞击坑密度先增大后减小在两极达到最低，密度峰值对称出现在南北半球50°-60°带，中央经线处撞击坑密度最小，到东经140°-150°带处达到最大值，东半球核密度高，西半球核密度低;南半球核密度低，北半球核密度高，月陆地区的核密度大于月海地区的核密度;L函数分析方法发现全月球撞击坑的L(d)曲线随距离变化，总体上呈现先增后减态势，撞击坑的聚集程度在不同空间尺度上存在差异;最后探讨了月壤厚度和撞击坑密度的时空相关性，月海区撞击坑密度小月壤薄，月陆区撞击坑密度大月壤厚，月球正面撞击坑密度小月壤薄，月球背面撞击坑密度大月壤厚，地质年代越久远，撞击坑密度越大，月壤越厚。　　本论文是以建立完备撞击坑数据库为核心展开的一系列研究工作，试图拓展撞击坑数据在月球科学研究的应用价值。