在Windows／VC ＋＋环境下编程实现FITS图像的显示

FITS是广泛应用于天文领域中数据转换、分析和数据存储的标准计算机数据文件格式,如何在Windows环境下开发出方便有效的FITS图像应用软件具有现实意义.本文简要介绍了FITS格式文件的概况、演化和最新进展,重点描述了如何在Windows/VC 6.0环境下编程实现FITS图像的显示.     

SVOM数据档案库软件原型系统的设计与实现

作为中法天文卫星(Space multi-band Variable Object Monitor,SVOM)中方科学中心的重要组成部分,中法天文卫星数据档案库承担了中方科学数据产品本地存储和管理的任务,提供统一的数据产品管理平台,实现中法天文卫星科学数据产品的归档、检索、检出、维护与管理等功能。作为中法天文卫星科学中心预研的一部分,对中法天文卫星数据档案库原型系统进行了需求分析、系统设计,实现能够运行的原型系统,以演示中法天文卫星数据档案库的基本功能和工作流程,验证设计方案的可行性。档案库原型系统具有开放性和低耦合的特点,能够适应中法天文卫星中方数据产品结构的不断变化,在项目早期即可投入试用并不断完善,满足中法天文卫星的任务需求。     

基于Paxos的强一致性复制在天文数据存储中的应用研究

随着新一代天文观测技术的快速发展,观测设备所获得的科学数据迅猛增长,传统的外挂式存储设备已经难以满足海量观测数据的近实时存储和同步数据处理的需求。基于廉价硬件的分布式存储系统是解决当前天文观测数据存储的有效手段。由于廉价硬件节点发生故障的概率相对较高,为了确保科学观测和数据的可靠存储,提出了一种基于Paxos的改进的分布式软件多副本复制算法。实验表明,在针对大于1 MB的天文FITS图像文件存储过程中,算法虽然增加少量的存储延迟,但能够容忍多种软硬件异常下多个副本的强一致性,较好地解决当前海量天文数据存储中的多副本数据存储的一致性问题。     

FITS数据文件的检索和访问

普适图像传输系统(Flexible Image Transport System,FITS)是天文学领域应用最广泛的数据格式.自从20世纪80年代FITS格式被国际天文联合会(IAU)正式公布为国际标准以来,大部分的天文数据都是以FITS文件的形式在世界各地的数据中心和天文学家手中保存和交换.采用文件系统方式保存管理的FITS数据文件,很难适应程序化的检索和定位需求.随着FITS文件数量的不断增加以及虚拟天文台技术的发展,为这些以文件形式保存的天文数据提供检索功能的需求越来越迫切.FITS头以关键词值对的形式确切定义了所属FITS文件的结构,还提供了数据本身诸多特性的重要信息.FITS头中保存的这些信息可以满足大部分FITS数据文件查询检索的需求.将FITS头中的信息利用数据库来保存和管理,可以极大的方便对FITS文件的检索和定位.FITS头归档入库系统(FitHAS)是中国虚拟天文台项目开发的一个简单实用的FITS头信息归档入库工具,能够方便的将单个或者多个FITS文件的主FITS头信息导入到数据库中,为FITS数据文件的查询检索奠定基础,进而为虚拟天文台等更高层次的数据访问服务部署创造条件.本文介绍FITS数据格式,FITS头的基本结构;探讨虚拟天文台环境下FITS数据文件检索定位的实现方式;阐述FitHAS的功能特点、设计开发和使用方法.     

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.     

分布式实时存储环境下的FITS数据一致性研究

在大型太阳望远镜观测数据的分布式高速实时存储过程中,作为元数据的FITS头和FITS数据文件的不一致,导致应用程序不能根据构建在元数据上的索引信息检索到相对应的FITS数据文件。研究了这种环境下,两类数据的一致性模型;分析总结了二者在实时存储时的一致性保障机制和解决方案,提出了应用改进的两段提交协议来协商这两种数据之间的一致性关系,并给出了两段提交协议在高速数据存储背景下的算法实现,研究过程和方法能够对其他科学领域的相关应用提供参考。     

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。     

暗物质空间探测器BGO量能器的读出设计

暗物质空间探测器是中国科学院紫金山天文台暗物质空间天文实验室提出的,其目的是为了探测暗物质粒子湮灭可能产生的高能电子和伽玛粒子.整个探测器主要由BGO(Bismuth germanate,锗酸铋)高能图像量能器和闪烁体径迹探测器构成.探测器的能量探测范围将覆盖10 GeV到10 TeV的高能电子和伽玛粒子,其中高能粒子的能量主要沉积在BGO量能器中.为了验证探测器方案,紫金山天文台暗物质空间天文实验室设计了暗物质空间探测器BGO量能器的读出系统原型,并对其进行了初步的测试.     

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.     

Docker技术在天文数据档案库系统测试中的应用

随着容器技术的快速发展,越来越多地应用于天文软件应用程序,如何理解容器技术,将容器技术运用到天文软件开发测试工作中,成为每一个相关从业人员应该思考和快速掌握的核心问题。通过对容器技术在天文数据档案库系统测试中的应用,实现对科学数据产品长期存档与数据产品查询检索,支持各级数据产品、工程数据、标定数据、辅助数据的管理,测试科学数据产品存储、检索、提取、维护、分析、控制功能,在传统软件环境部署及测试中,天文软件环境复杂且运行时依赖较多第三方库支持,测试中耗费大量时间定位软件缺陷重现测试环境。介绍容器技术在天文数据档案库系统测试应用中的优势和重要性,实现测试环境标准化、测试数据隔离性、测试功能扩展性,提高测试工作的效率。同时也为容器技术在其它天文软件测试与应用提供借鉴参考。     

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Python-casacore的射电测量集文件生成方法

测量集(MeasurementSet, MS)是射电天文领域重要的文件格式,并逐渐成为射电天文数据存储、分析与共享的标准格式,得到越来越多的天文数据处理软件的支持,在阿塔卡玛大型毫米波天线阵(Atacama Large Millimeter Array, ALMA)、LOFAR等射电望远镜系统中已经深入应用。但长期以来,测量集格式在国内应用较少,介绍了测量集格式的基本概念、目录结构和字段设计,在此基础上讨论了利用Python-casacore调用底层Casacore生成测量集文件的方法,将实现程序集成到射电天文模拟校准成像库(Radio Astronomy Simulation, Calibration and Imaging Library, RASCIL),生成仿真观测测量集文件,并利用CASA(Common Astronomy Software Applications)软件加以验证。所完成的测量集文件生成软件在满足平方千米阵工程桥接阶段工作需要的同时,也为其后续的成像、观测模拟和文件存储提供了重要支撑,对我国射电天文数据处理工作有较高的参考价值。     

FITS文件管理器设计与实现

FITS文件管理器(FITS Manager)着眼于对中小规模数量的FITS文件的管理,实现对FITS文件的快速查找、预览以及相关处理。在不改变天文学家现有工作习惯的前提下融入虚拟天文台先进的技术和功能。FITS Manager采用了日趋流行的插件式软件开发模式,在完成了软件跨平台的同时极大地增强了软件的可扩展性。在FITS Manager中,所有的应用功能都由功能插件完成,软件核心组件则为应用插件提供了简便的接口、提高公用功能的复用程度。通过社区开发的模式不断添加各种功能的插件,FITS Manager将努力成为天文学家处理FITS文件的高效平台。     

CCD光谱的IRAF和FITS格式转换

美国国立光学天文台的IRAF软件系统,已成为国内光谱处理的主要计算机软件之一。由射电天文需要发展起来的FITS格式,已作为国际上交换磁带数据资料的通用格式。本文简单地介绍了FITS格式,讨论了如何将厚片CCD光谱观测资料转换为IRAF图像,继而转换为标准FITS格式。这对于使用IRAF系统进行光谱处理,以及国内国际间的资料交换是有用的。     

我国太阳物理历史观测资料存储方案

天文用户从数据服务得到最佳效果包括这些因素,如天文数据存储方法与数据存储的便利性、数据的安全性,数据存储服务维护的便利性,这是每一个大中型数据相关项目对数据存储及共享提出的要求。分析了领域型项目的存储需求,不同存储服务架构的差异,提出采用云存储架构并设计了领域云存储服务架构,此架构不仅能满足从数据处理到统一存储、统一对外服务的需求,对用户数据查询服务也有最佳体验。最后涉及了建立灾备系统,及其规范等内容。     

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。     

GSC星表应用软件的设计

本文扼要叙述GSC星表应用软件的设计,从数据结构和算法两个方面介绍了Delphi可视化面向对象编程环境下对文件搜索、数据存储与排序、星图生成与检索等几个难点问题的处理。算法和数据结构的描述采用了warnier图。     

脚本语言在SVOM科学中心的应用

SVOM是中法合作研制的以探测伽玛暴为目标的天文卫星,数据处理对实现其科学目标具有重要意义.脚本语言高效灵活的特点使其特别适合于SVOM科学数据的处理需求.以Jython为例展示了脚本语言在SVOM科学中心的数据处理过程中的应用,分析了脚本语言的优势和适用范围,剖析了脚本语言的弱点并提出了针对性的解决方案.脚本语言在SVOM数据处理中的成功应用,不仅为SVOM科学中心数据处理等系统提供优秀解决方案,也会为国内其他空间天文项目的数据处理方法研究开辟一条新的途径.     

一种天文卫星数据预处理方法

天文卫星获取的数据需要经过一系列操作生成可以发布给科学用户的数据产品,数据预处理是其中比较重要的环节,它是数据发布的基础。以硬X射线调制望远镜卫星的中能X射线望远镜及天宫二号上伽玛暴偏振探测仪为例,详细介绍了数据的预处理步骤和方法。提出了一套数据预处理的步骤,并给出数据解析的策略和时间计算方法等,这对中国天文卫星数据处理系统的研制具有参考意义。     

面向Web服务的天文数据发布技术

目前主流的天文数据发布主要使用基于Web页面和基于REST风格的Web服务两种发布技术,但存在诸多不足,特别是不利于自动化工具实现机器识别并调用。WebService技术作为一种日趋成熟的分布式计算模型,拥有跨平台与松耦合等很多优势,通过Web服务实现天文数据发布可以提高天文研究工作的灵活性和自动化程度。对Web服务在虚拟天文台中的应用情况及目前主要的天文数据发布技术进行了系统的调研,并在此基础上就如何实现符合IVOA规范且面向Web服务的天文数据发布服务进行了分析,针对一个天文数据发布实例,设计并实现了同时支持SOAP风格和REST风格的锥型检索服务,测试结果表明服务设计是成功的。