我国正在编制1:500万新一代全火星地质图（1.0版），计划2028年底完成，定位为全球首版智能化火星地质图，同时配套着陆区1:5万大比例尺地质图，支撑天问三号取样返回任务。该图要提出火星地质年代划分的中国方案，摆脱长期依赖国外地质年代体系的现状，编制工作面临数据、几何基准、地质解译、年代体系、多尺度融合、AI智能编图、科学共识等多重挑战。
一、多源异构数据融合难题
- 数据来源多、分辨率差异巨大：需要融合天问一号轨道数据、祝融号原位巡视数据，以及美国MRO、欧空局MEX等海外多任务数据，包含可见光影像、光谱、雷达、重力、磁场、激光测高DEM等多模态数据。不同探测器的成像参数、光谱波段、几何精度不一致，存在显著分辨率错配：全球尺度多为百米级，局部着陆区可达米级，跨尺度统一地质单元划分难度高。
- 火星大气与沙尘干扰影像质量：火星大气、沙尘暴、季节性霜冻会掩盖地表岩性信息；不同拍摄时刻太阳高度角不同，造成图像亮度、对比度、反射率差异大，需要复杂大气校正、光度校正，否则会干扰岩性、矿物识别。部分区域长期被沙尘覆盖，缺少高质量观测数据，存在数据空白区。
- 境外数据获取与版本协调问题：国外公开数据存在版本更新、坐标系统差异，部分高精度数据访问受限；轨道遥感数据属于远距离间接观测，仅祝融号等少数点位拥有地面原位验证，绝大部分区域没有地面样品校准，遥感推断的岩性与地层缺乏直接样品佐证。
二、火星全球几何基准与无缝制图挑战
火星缺少像地球一样完善、统一的高精度大地测量控制网。
- 轨道定位存在误差，全球上万幅影像要实现像素级无缝镶嵌，需要采用光束法区域网平差构建火星全局控制网络，消除不同轨道影像之间的几何错位。
- 火星没有统一的真彩色基准，传统火星彩色图并非严格真彩色，地表颜色定量标定困难，影响岩性判读。地形起伏、撞击坑阴影进一步干扰地质边界圈定。
三、地质解译与地层年代体系的核心科学挑战
- 火星地质年代方案自主构建难度大：以往全球火星地质图采用国外撞击坑统计定年方案。新一代地质图要建立火星地质年代划分中国方案，需要重新评估撞击坑年龄模型，结合祝融号原位发现（35亿年前洲际古海洋、16亿年前短时洪水等古水活动证据）修订地层序列。撞击坑定年本身存在模型不确定性，不同学者对撞击坑退化、保留年龄的解释存在分歧，需要形成国际认可的年代标准，推动新方案成为全球共识。
- 地表过程复杂，地质体识别多解性强：火星广泛存在风蚀、沙尘堆积、冰改造、撞击扰动，很多地层、地貌并非原生岩石，沙丘、浮尘、冰幔会掩盖原始地质信息。同一遥感特征可被解释为不同地质成因，缺乏原位样品验证，地质界线、岩性单元划分存在多解性。全球地质单元尺度跨度极大：从全球巨型构造、火山盆地，到局部薄层沉积、小型断裂，统一划分标准很难建立。
四、智能编图技术落地挑战
新一代地质图采用“数据驱动、智能编图”思路，引入大模型+多尺度注意力机制开展地质解译：
- 行星地质标注样本稀缺，可用于训练AI的火星地质标签数据量不足；
- AI解译结果需要可解释性，不能单纯依靠模型自动圈图，必须嵌入地质专家知识规则引擎，实现AI自动识别+地质专家人工校验；
- 要实现从局部矿物识别到全球构造单元递进式提取，兼顾全球小比例尺和着陆区大比例尺两套地质图成果的逻辑一致性，避免尺度转换时地质单元矛盾。
五、跨学科协同与国际科学共识挑战
- 编图需要行星地质、遥感、测绘、地球物理、AI、撞击年代学多学科联合，统一地质术语、单元命名、图例规范。
- 新地质年代方案、地层划分成果，需要和国际上已有的USGS火星地质图体系对话，说服国际同行接受中国提出的年代划分方案，形成行星地质领域新共识。
- 编图成果要兼顾基础科学价值与工程应用：既要还原火星演化历史，又要支撑天问三号着陆选址、样品采样科学研判，科学目标与工程需求需要平衡。
六、其他附加挑战
- 行星保护约束：地质判读、着陆区地质评估过程中，需要兼顾火星生物污染风险评估；
- 成果体系复杂：除1:500万全火星地质图主体外，还要配套大比例尺着陆区地质图、多物理场数据库、系列图集，整套成果的标准化、可复用、可开放共享存在大量工程化工作。