中国虚拟天文台交叉证认工具的开发和应用

随着空间和地面巡天项目的发展,天文数据呈指数增长,天文学已发展到全波段的天文学时代.为了应对形势的需要,虚拟天文台应运而生.为了使天文学家做起科学来更方便快捷,虚拟天文台项目开发了各种实用工具.在数据融合方面,中国虚拟天文台项目开发了交叉证认工具.该工具主要实现了两个服务:一个是服务器端两星表交叉证认;另一个是用户上传星表与服务器端星表交叉证认.前者两星表直接进行交叉证认,后者则先将本地数据自动入库再进行交叉证认.程序还实现了对交叉证认结果的分类和参数的自由选择等功能,以及与可视化工具VOPlot的集成.该工具以客户端/服务器端模式的web网页形式发布.此工具为多波段数据融合提供了便利,是对两个大星表交叉证认工作的预研究.在以后的工作中,将不断地更新和完善该工具,并将在此基础之上进一步开发统计分析和数据挖掘等工具.     

异地异构天文数据资源的统一访问

天文观测数据资源具有时间跨度大,数据量大,存储、管理分散,管理工具驳杂等特点.如何提供给天文学家一个统一访问这些异地存放的异构数据资源的方案,是虚拟天文台的一个重要研究课题.本文提出了一种基于网格的解决方案.我们基于OGSA-DAI技术实现了对天文星表数据,图像数据和光谱数据的封装(DataNode).我们设计的虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)实现了对DataNode的自动资源发现以及异地异构数据库的联合访问.这将使天体的多波段交叉证认成为可能.VO-DAS支持国际虚拟天文台联盟(IVOA)的各项相关标准,使得它具有良好的互操作性.它的对外接口简单实用,可以针对不同需求的天文数据用户发展出多种网格应用产品.通过在两个科学范例中应用VO-DAS服务,证明了它的可行性.     

中国虚拟天文台数据访问服务

随着科学技术的进步和大批天文观测项目的实施，天文数据正在呈现爆炸式的增长，天文学正进入一个数据富庶的时代。虚拟天文台项目的首要目标就是要解决这些高度分散、复杂、海量的天文数据的统一访问和管理，实现全球天文数据资源的融合，使天文学家能够高效快捷的获取所需的天文数据。中国虚拟天文台项目基于目前的网格技术，设计和实现网格环境下天文数据的查询访问服务，并为客户应用提供统一的访问接口。本文重点介绍了我们采用GlobusToolkit网格开发工具包，按照国际虚拟天文台联盟最新制订的天文数据标准，完成对天文星表数据资源的网格服务封装，实现天文星表锥形查询(Cone Search)和星表查询网格两个数据服务的工作，并介绍了如何使用天文数据服务搭建其他网格服务。     

用MapReduce框架构建虚拟天文台数据节点

MapReduce是一种大规模分布式并行处理框架,最初被用于互联网服务中的海量数据处理,并逐渐扩展到各个行业领域。目前,虚拟天文台面临着越来越多的地面及空间望远镜观测到的海量天文数据。为了提高中国虚拟天文台数据节点处理海量天文数据的能力,首次提出基于MapReduce框架构建中国虚拟天文台数据节点的方法,并以批量星表交叉认证为例描述了具体实现过程,性能评估结果证明基于MapReduce框架构建虚拟天文台数据节点,可以在性能、扩展性与成本等多方面获得收益。     

新疆天文台数据中心建设与应用

经过多年观测,新疆天文台积累了大量珍贵的观测数据。如何高效管理快速增长的海量观测数据,如何实现全波段观测数据的融合及未来更大口径望远镜产生的海量数据归档与发布是目前新疆天文台急需解决的问题。新疆天文台数据中心面向天文学科研需求提供天文科学数据服务和基础设施,由新疆天文台计算机技术室负责运行与维护。数据中心以最新的虚拟天文台相关标准为基础建设,基本服务包括:为天文观测项目提供数据保存、管理和发布服务;为有价值的天文科学数据及二次处理后的数据提供长期保存和访问服务;为用户提供科学数据归档与发布服务及相关技术支持。数据资源主要有:新疆天文台25 m射电望远镜的脉冲星观测数据;活动星系核观测数据以及分子谱线观测数据。提供的数据服务有:PPMXL星表锥形检索;海量星表数据在线交叉认证;统一内容描述符信息查询等服务。主要介绍新疆天文台数据中心建设及其提供的服务,如何使用已发布的服务在线检索数据及利用标准虚拟天文台工具实现数据操作。     

新疆天文台在线交叉证认服务

新疆天文台数据中心的海量数据星表在线交叉证认服务可实现远程URL、本地上传带有UCD信息的VOTable格式文件两种星表数据输入方式,可实现对数据中心已发布的天文数据进行交叉证认。证认得到的结果可以通过SAMP协议发送到标准虚拟天文台工具中进行数据可视化等相关处理,并支持HTML、CSV、FITS Table、JSON等多种数据输出方式。通过并行计算技术与伪球面天区划分技术大大提高了海量星表数据的交叉证认速度。     

硅酸盐碳星的进一步证认

利用碳星星表（ＧＣＧＣＳ）、红外天文卫星（ＩＲＡＳ）点源表（ＰＳＣ）、哈勃望远镜（ＨＳＴ）导星星表（ＧＳＣ）及美国海军天文台星表（ＵＳＮＯ）对现今已知的２２个硅酸盐碳星重新进行了交叉证认,给出它们的确切位置,以利于今后进一步的观测研究,同时也指出其中存在值得怀疑的对象     

基于WCS的FITS图像天球定位综述及通用可视化研究

求取FITS(Flexible Image Transport System)文件头中以键/值对形式记录的坐标参数是FITS图像在天球参考系中定位的关键,研究坐标参数求解的一般过程具有重要意义.通过结合观测相机相关参数、天文照相图片识别算法以及WCS(World Coordinate System)理论能够有效实现坐标参数的求解,其中,CCD参数可确定图像对应天区在星表中的坐标范围,从而与星表结合可构建区域星表;天文照相图片识别完成了图像与区域星表间的匹配,得到一定数量恒星的CCD平面坐标与其天球坐标的对应表;WCS根据球面到平面不同投影方式建立两个坐标系之间的传递函数,选择其中一种并代入对应表中数据,解算函数的转换参数从而确定图像像素及其对应的天球坐标.FITS图像作为天文领域科学数据传输与分析的主流数据格式,仅限于在专业天文软件中进行查看、编辑及分析,在天文科普教育中存在局限性.因此,研究一种通用的图像可视化方法意义非凡.通过对FITS与PNG或JPEG图像进行格式转换,以AVM(Astronomy Visualization Metadata)的形式将FITS文件头中的坐标参数转换为元数据并添加到PNG或JPEG的文件头中,能够满足天文爱好者在非天文软件平台下查看及分析天文图像的一般需求.整体设计流程通过java编程实现并通过SExtractor、虚拟天文台可视化工具WWT、图片查看器等软件进行了相关测试.     

基于虚拟天文台的HXMT卫星数据检索发布系统设计与实现

目前,国际上诸多天文项目均遵循虚拟天文台（Virtual Observatory,VO）标准协议开发各天文数据检索发布系统,对外公开发布数据,并对数据资源进行VO注册,从而使用户通过虚拟天文台门户网站即可访问获取不同天文项目的数据集.硬X射线调制望远镜（HXMT）卫星项目也将虚拟天文台技术引入HXMT卫星数据检索发布系统的设计与实现过程中,既满足HXMT卫星数据发布需求,又将HXMT卫星数据融入虚拟天文台环境,实现国际天文数据的共享共用.系统提出了符合虚拟天文台规范的体系架构,并选取SCS锥形检索、VOTable数据格式等虚拟天文台标准协议加以实现,采用MVC模式、SSH框架以及各种J2EE技术进行软件研发,提供检索访问、浏览下载和可视化功能.实践和应用结果表明,系统在解决天文数据资源互操作、共享发布、检索访问及异构应用集成方面均具有可操作性,对我国空间天文卫星数据检索发布系统的研制具有参考意义.     

中国虚拟天文台研发策略与重点

由于不同的天文和技术背景，不同的虚拟天文台项目采取了不同的研究策略。本文首先介绍了国际上几个典型虚拟天文台项目的研发目标和工作重点；然后讨论了包括中国虚拟天文台在内的小型虚拟天文台项目在研发方面的优势和劣势。中国虚拟天文台项目根据自身所处的具体情况确定自己将走应用路线，争取在某些领域取得突破，研发重点包括五个方面：China-VO系统平台建设、国内外天文数据的统一访问、现有天文工具的虚拟天文台集成、天文设备的虚拟天文台集成、虚拟天文台基础上的公众教育。     

天文星表入库的自动化

天文数据主要包括星表、星图、光谱、文献资料等,其中星表是包含天体信息的数据表格,是天文学家最常用到的天文数据。目前天文数据分布存储在全球各个数据中心。中国最大的天文数据中心是北京天文数据中心,其数据库的重要部分是天文星表数据库。本文阐述了建设天文星表数据库的意义,着重探讨了星表自动入库工具的实现,并介绍了在天文星表数据库基础上的数据融合和数据挖掘。     

中国开展的星表和天文常数研究活动(1990.7～1993.1)

叙述了1990年7月至1993年1月期间中国的星表和天文常数工作。它包括仪器的改进与研制,星表的观测和编算,天文常效、天球参考系的研究,以及其相应的方法与技术.     

海量多波段星表数据的交叉证认的实现

许多天文学家需要星表来选源、证认和研究。目前国外有一些大的数据中心提供了星表查询、多源查询(即小样本交叉证认)、可视化等功能。但是随着大数据量及全波段天文时代的到来,这些服务已经越来越不能满足天文学家的需求。在详细分析了国外数据中心的服务后,提出了新的问题,并给出一套解决方案。着重讨论了任意两个星表的交叉证认和大数据量星表的交叉证认的实现,以及交叉证认结果的分类和参数的自由选择等方面的课题。     

Astronomical image data compression by morphological skeleton transformation

Astronomical instruments currently provide a large amount of data. Nowadays, a large part of these data are image frames obtained with receivers of increasing size. The scan of large astronomical plates using fast microdensitometers gives image frames of over 30000×30000 pixels. More and more often, images are transmitted over a network in order to control the observations, to process the data, and to examine or to fill a data bank. The time taken for archiving, the cost of communication, the available memory given by magnetic tapes, and the limited bandwidth of transmission lines are reasons which lead us to examine the data compression of astronomical images.The astronomical image has the characteristic of being a set of astronomical sources in the sky background whose values are not zero. We are, in fact, only interested in the astronomical sources. Once a suitable detection is made, we generally want a compression without any distorsion. In this paper, we present a method which can be adapted for this purpose. It is based on morphological skeleton transformations. The experimental results show that it can give us an efficient compression. Moreover, the flexibility of choosing a structure element adapted to different images and the simplicity of implementation are other advantages of this method. Because of these characteristics, different compression applications may be treated.     

A forgotten naked-eye sunspot recorded by Galileo

Several authors have shown different interesting characteristics of the long time series of solar activity reconstructed from historical naked-eye sunspot observation. For this, it is essential to make use of catalogues of this kind of observation. The aim of this note is to show a naked eye sunspot observed by Galileo. This sunspot was seen by naked eye and by telescope. It is curious that it has been forgotten until now by the compilers of the naked-eye sunspots catalogues in spite of Galileo’s fame.     

A forgotten naked-eye sunspot recorded by Galileo

Several authors have shown different interesting characteristics of the long time series of solar activity reconstructed from historical naked-eye sunspot observation. For this, it is essential to make use of catalogues of this kind of observation. The aim of this note is to show a naked eye sunspot observed by Galileo. This sunspot was seen by naked eye and by telescope. It is curious that it has been forgotten until now by the compilers of the naked-eye sunspots catalogues in spite of Galileo’s fame.     

DO WE NEED TO MODEL PLATES AT ALL?

The historical method of obtaining equatorial coordinates for stars observed via astronomical photography has been to convert the measured coordinates to equatorial coordinates with the aid of a plate model which corrects for a variety of effects. However, we now have at our disposal novel smoothing techniques, of considerable generality, which in conjunction with modern star catalogues can reproduce the essence of the plate model while dramatically minimizing both the fortuitous and systematic errors of observation. In this paper we demonstrate that, with this technique and extant catalogues, one can obtain, with at least the same precision and better accuracy, the information necessary to transform the measured coordinates successfully into standard coordinates by a process that involves no sophisticated model for the plate. Using external checks we estimate the increase in accuracy to be of the order of 25 per cent.     

An overview of the astrophysics data system

The Astrophysics Data System (ADS) is a distributed data system that provides access to astronomical data and literature information. The data are stored at different data centers. They are searched and retrieved by the users in real time over the Internet The ADS provides access to about 300 catalogs and 4 data archives. In addition about 160,000 abstracts from the astronomical literature can be searched. Besides the data access the ADS provides services such as plotting and image display tools, coordinate conversion tools and table manipulation capabilities. The ADS is available for free to users interested in astronomical data worldwide. Currently there are no restrictions to accessing any of the data in the ADS.     

Image processing of globular clusters - Simulation for deconvolution tests (GlencoeSim)

This paper presents an algorithmic approach for efficiency tests of deconvolution algorithms in astronomic image processing. Due to the existence of noise in astronomical data there is no certainty that a mathematically exact result of stellar deconvolution exists and iterative or other methods such as aperture or PSF fitting photometry are commonly used. Iterative methods are important namely in the case of crowded fields (e.g., globular clusters). For tests of the efficiency of these iterative methods on various stellar fields, information about the real fluxes of the sources is essential. For this purpose a simulator of artificial images with crowded stellar fields provides initial information on source fluxes for a robust statistical comparison of various deconvolution methods. The “GlencoeSim” simulator and the algorithms presented in this paper consider various settings of Point-Spread Functions, noise types and spatial distributions, with the aim of producing as realistic an astronomical optical stellar image as possible.     

数字图象压缩方法在天文上应用的研究及实验

本文研究了数字图象压缩的方法、分类和原理以及该技术在天文领域应用的必要性。针对天文观测的特点和需要，经过分析比较，提出了天文图象压缩的可行性方案。通过应用计算机编程、压缩实验得到相应结果。文中对天文数字图象分别进行了以下压缩方法实验：无失真压缩中的哈夫曼编码和位平面编码；限失真压缩中的离散余弦变换编码及混合编码等。其压缩比分别可达到２—４．５（无失真压缩）和１０—３０（限失真压缩）。图像压缩所需时间随使用的计算机而异。文中详细列出各种压缩方法的实验结果。