构建中国虚拟天文台的天文数据结点

随着天文观测数据的爆炸式增长以及数据网格技术等新兴IT技术的日趋成熟,虚拟天文台应运而生。虚拟天文台成为基于数据网格技术的解决复杂海量天文数据的访问和管理的一种有效手段。我们对现有中国虚拟天文台体系结构底层进行设计与实现,并完成了其核心部分一天文数据结点。天文数据结点可发布和管理异构的数据资源,为用户提供统一的数据访问接口,进而为天文学家实现对各种天文数据的无缝透明访问和处理提供了方便。本文重点介绍了我们设计的天文数据结点的体系结构,以及结点各部分的功能,并讨论了其关键技术的实现。     

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.     

构建虚拟太阳天文台的中国数据结点

随着不断对太阳展开多波段观测以及Web Services等新兴IT技术的应用,虚拟太阳天文台(VSO)应运而生.它基于Web Services技术,是解决异地异构海量多波段数据访问和获取的一种有效工具.在将VSO技术实现的方法引入中国天文界、空间物理、地球物理等领域的基础上,以怀柔太阳观测站(HSOS)为基点,设计了怀柔数据结点,并实现了与VSO系统的整合,为中国其他站点联入VSO提供了实例.     

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。     

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。     

VO数据访问服务客户端系统的设计与实现

虚拟天文台数据访问服务(VO-DAS)基于新兴的数据网格技术,实现异地异构海量天文数据统一联合资源的访问.这些服务对外提供简单、直观的访问操作接口.立足VO-DAS的接口服务,我们设计了一套客户端系统,即VO-DAS的GUI客户端和命令行客户端.数据用户可以通过客户端实现对VO-DAS接口的调用,从而访问分布存储的异构天文数据资源.     

天文观测科学实践中心技术实现

天文观测科学实践中心是一个以天文观测为核心的网络实践体验中心,以网站的形式向公众提供服务。网站建设使用HTML、CSS、JavaScript和JSP/JaveBean等技术;基于B/S结构实现望远镜远程控制;采用Windows Media技术实现视频发布。建成的网站为用户提供了全新的天文观测实践体验机会,达到了传播天文知识的目的。     

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.     

基于卷积神经网络的全天空地基云图分类研究

全天相机拍摄的全天空地基云图能够实时反映当地的云量信息,而云量是天文选址首先考虑的因素之一。因此,对全天空地基云图根据图像质量、应用背景等因素进行自动化分类,实现鲁棒性高、适应性强的自动化分类算法,为天文选址提供重要帮助。基于雪龙号全天相机数据对卷积神经网络模型进行训练,并使用丽江观测站全天相机数据进行测试,取得了较好的应用效果,实现了可迁移性高的全天空地基云图自动化分类方法。     

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。     

AstroGrid CEA架构的应用研究

AstroGrid是一个成熟并已广泛运用的英国虚拟天文台(VO-Virtual Observatory)项目。公共执行架构(Common Execution Architecture,CEA)作为其重要组成部分,通过构建一套合理的接口和框架实现对虚拟天文台天文应用执行过程的建模。详细介绍了AstroGrid CEA的实现原理、基本架构、接口分析和应用模型,并通过CEA实现中国科学技术大学光谱处理数据的发布,完成基于FITS格式的锥型检索服务,最后在此基础上就如何运用CEA进行完整的讨论。     

AstroGridCEA架构的应用研究

AstroGrid是一个成熟并已广泛运用的英国虚拟天文台（VO-Virtual Observatory）项目。公共执行架构（Common Execution Architecture,CEA）作为其重要组成部分,通过构建一套合理的接口和框架实现对虚拟天文台天文应用执行过程的建模。详细介绍了AstroGrid CEA的实现原理、基本架构、接口分析和应用模型,并通过CEA实现中国科学技术大学光谱处理数据的发布,完成基于FITS格式的锥型检索服务,最后在此基础上就如何运用CEA进行完整的讨论。     

天文文献情报工程概述

本文主要介绍中国科学院天文系统文献情报自动化建设、文献工程建设、数据工程建设、资源共享与计算机共享网建设。由于其牵涉到1984年以来的一系列工程建设呐容繁多,所以仅从文献情报现代化建设、资源共享建设出发,从整体上对各有关内容作一概述。     

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。     

利用长期资料改进双星轨道解的一种方法

早期的地面观测积累了大量关于双星系统的观测资料.相对于近年来的各种观测数据,这些资料兼有精度低的缺陷和时间跨度长的优势．针对同时具有长期资料和依巴谷观测数据的较长周期的双星系统(如依巴谷星表的双星和多星附表中的G型双星系统),提出一种联合拟合方法,即首先通过拟合依巴谷的观测数据IAD寻求目标函数局部极小的轨道解,然后从中选出长期资料的最优解．结合这种方法的可行性分析,讨论了适用该方法的双星系统的轨道特征．作为应用实例,研究了文献中存在两种轨道解且仅有7次长期资料可以利用的系统73Leo,通过伴星质量的外符合分析,给出了具有较高可信度的轨道解．     

有限元分析技术在空间太阳望远镜结构设计中的应用

有限元分析技术是现代工程领域中进行结构分析的一种数值方法，已经广泛应用于天文仪器设计。它可使设计者了解被设计对象相应的特性，发现强度或刚度等方面的薄弱点，从而改进和优化设计。以空间太阳望远镜主桁架和主镜室的设计为例，从几何建模、单元划分入手，对静力学分析、模态分析、动态响应和热分析等各方面在空间太阳望远镜设计中的应用进行了阐述；分析了有限元分析存在的误差、产生的原因以及如何减少误差；叙述了有限元分析技术应用于天文仪器尤其是空间天文仪器的发展趋势。     

VO_IMPAT:中国虚拟天文台图像处理分析工具

中国虚拟天文台图像处理分析工具（VO_IMPAT），是由国家天文台虚拟天文台项目组开发的一项服务，它提供了对数字巡天图像数据（Digital Sky Survey，DSS）、天文星表以及其他数据库的交互访问。VO_IMPAT的设计目的是实现多波段天文数据的融合。可以将不同波段的星表叠加到DSS底图上，如光学波段的USNO星表、近红外波段的2MASS星表、射电波段的NVSS星表和X射线波段的RASS星表。同时VO_IMPAT还可以对图像进行放大、缩小、伪彩色、等高线、直方图、尖锐化、平滑化、旋转等处理，不同的星表数据可以采用不同的颜色和图标显示。     

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.     

Thread safe astronomy

Observational astronomy is the beneficiary of an ancient chain of apprenticeship. Kepler's laws required Tycho's data. As the pace of discoveries has increased over the centuries, so has the cadence of tutelage (literally, “watching over”). Naked eye astronomy is thousands of years old, the telescope hundreds, digital imaging a few decades, but today's undergraduates will use instrumentation yet unbuilt – and thus, unfamiliar to their professors – to complete their doctoral dissertations. Not only has the quickening cadence of astronomical data‐taking overrun the apprehension of the science within, but the contingent pace of experimental design threatens our capacity to learn new techniques and apply them productively. Virtual technologies are necessary to accelerate our human processes of perception and comprehension to keep up with astronomical instrumentation and pipelined dataflows. Necessary, but not sufficient. Computers can confuse us as efficiently as they illuminate. Rather, as with neural pathways evolved to meet competitive ecological challenges, astronomical software and data must become organized into ever more coherent ‘threads’ of execution. These are the same threaded constructs as understood by computer science. No datum is an island. (© 2008 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)