WWT平台下的脉冲星数据可视化

天文领域的数据越来越多,如何将这些数据向普通大众展示也得到越来越多的关注。本文以脉冲星数据为例,利用WorldWide Telescope（万维天文望远镜,以下简称“WWT”）的Excel插件对脉冲星空间分布进行可视化,并制作了相应的漫游用于教学和科普。本文展示了一个实例,显示出WWT在帮助天文学家将研究数据用于教育科普,以及青少年阳天文爱好者开展探究性学习中都有广阔的应用前景。     

重庆石新路小学的天文教育——WWT互动式数字天象厅之运用

WWT（WorldWide Telescope）译为“万维天文望远镜”,微软把它定位成一个公众教育系统,设计了许多合适普通公众的功能。和其他天文软件相比,WWT易于天文初学者掌握且界面华丽又艺术性,在显示天体位置方面方便人性化。WWT将全球的天文资源融合在一起,具有3D视图效果并可预测、回顾、跟踪各种天文现象。WWT的向导式漫游,内容丰富且充满趣味。     

流动天文馆（一）——综述

流动天文馆是一种新型天文科普教育模式,由北京天文馆专业团队负责运行。流动天文馆是一个微型的天文馆,包含天象厅、望远镜、知识展览、互动展品、陨石展示等内容,可开展天文专题讲座．具备天文馆的基本科普功能。流动天文馆是对北京天文馆阵地科普教育很好的补充。流动天文馆的特点之一是流动性强,便于开展科普进校园、进社区、下基层活动,从而可以更好地满足经济和交通欠发达地区科普教育的社会需求。十多年来,流动天文馆已经走访了近千所学校、社区等,活动覆盖超过百万人,范围涉及北京市所有区县及全国二十四个省份．行程五十多万公里。在北京市乃至全国许多地区产生良好的社会反响,受到广泛的好评,得到各级领导和兄弟单位认可。流动天文馆充分发挥自身特点,借助其资源优势将天文科普事业不断推向前进,旨在为提高全民科学素质做出新的更大的贡献。本刊从“综述”、“在天文科普教育中的作用”、“近年活动案例”等三个方面详细介绍流动天文馆,连续三期刊登。     

天文科普进社区

2012年3月26日,天空中会上演一幕壮剧——金星、木星合月的美丽天象,在这之前的2月26日,也曾出现过一次“金木合月”的天象。在短短的一个月期间内,集中出现了两次“金木合月”实属少见,正是利用这难得一见天象出现的机会,我们青少年宫科普部决定深入社区开展“天文科普进社区”活动。因为往年我们搞的基本上都是“天文科普进校园”活动,像这种活动形式还是第一次。我们早在半个月前就与“休门街道居委会”取得了联系,居委会领导很重视、很支持我们这种想法,经过协商,他们负责组织小区居民,我们负责提供天文望远镜和辅导员。于是,前期准备工作就紧锣密鼓地开始了。     

天文科普奇葩之二十二——北京市温泉第二中学

位于北京海淀区北部新区温泉镇的北京市温泉第二中学建于1974年。学校占地80余亩,建筑面积5万多平方米,学生1100余人、作为地处中关村北部新区农村地区的学校,这里与重点学校相比学校设施和学生家庭条件都非常有限。然而学校领导非常重视学生们的科技课堂教育与开发。探索出了一套在农村中学中开展天文科普教育的宝贵经验。自2009年学校成为海淀区科技教育示范校以来,学校在校长“为学生的人生成功奠基”办学理念指导下,大力发展天文科普活动,学校添置了多台专业天文望远镜,建起了数字星空教室,天文教学环境不断完善,2013年学校被列入海淀天文基地校。     

天文观测数据开放共享政策与策略分析研究

当代天文学已经进入数据密集型和数据驱动的时代。随着我国天文学研究的不断发展,国内自产的天文观测数据呈现爆炸式增长的趋势。将天文观测数据资源集成并推动数据资源与应用服务的共建共享,建立健全符合科学发展规律的数据资源开放共享政策与制度,使天文科技资源得到高效有序的管理和使用,对国内天文学研究和科普教育的发展至关重要。在充分调研各国政府、部门和国际组织有关政策的基础上,剖析了国外科学数据"完全与公开"的共享原则,介绍了我国科学数据共享有关的管理规定和当前状况,重点论述国际各大天文望远镜项目和天文数据中心天文观测数据资源开放共享的有关政策。对国内天文观测数据资源和开放共享的现状以及存在的问题进行了分析和总结。对我国天文观测数据资源共享工作发展和政策制定提出了具体建议。     

中国传统星空资源的WWT集成与共享

在大数据时代,如何有效利用信息技术保护并传播我国传统星空文化是天文学家和教育学家面临的新挑战。利用万维天文望远镜平台强大的数据融合能力和先进的数据可视化技术集成并共享中国传统的星空数据资源,精彩展现中国星空。进一步整合成可供公众自主学习、使用的数字化资源,推动科技与教育双轮驱动,体现了现代文化传播和科普教育的重要发展方向。     

《天文爱好者》杂志2011年度增刊征稿启事

为进一步促进天文科普领域的交流与合作,积极推动我国天文普及事业的全面发展,为全国天文教育普及工作者搭建理想的交流平台,由中国科协主管,中国天文学会和北京天文馆主办的中国优秀科普期刊《天文爱好者》拟于2011年度出版“天文科普教育论坛”增刊。     

中科院国家天文台二部天狼天文科普中心辅导团招募辅导员

为深入开展天文科普活动,配合大体摄影大赛的辅导,中科院国家天文台二部天狼天文科普中心决定成立天文科普辅导团.主要进行天体摄影辅导及相关天文基础知识辅导.辅导团将由李元先生、蓝松竹教授等国内知名天文专家组成,并在全国设有“分中心”的地区招聘业余辅导员,负责所在地区“分     

百年天文科普推广——“金秋览月”广州站

为加强中国国家科普推广、提高全民天文意识,广州博冠企业有限公司联合广东省天文学会于2007年9月率先提出了“百年天文科普推广”的倡议,并得到了原野庄园、广州市少年宫、广东南十字星会等多家单位的积极响应。     

基于容器技术的天文应用软件自动部署方法

平方千米阵列即将开始建设,各子工作包也进入关键设计评估阶段。基于云与容器技术是平方千米阵列科学数据处理器未来可能采用的平台技术。针对超大规模海量数据处理面临的天文应用软件快速部署、运行与实测要求,充分考虑天文应用软件运行环境复杂、云计算环境下超大规模计算集群部署困难等问题,系统研究并给出了一种使用容器技术的天文应用软件通用自动部署方法。以目前较为常用的可见度函数校准软件SAGECaL为例,首先分析了SAGECaL的相关特性和分布式部署方面存在的困难,进而给出了基于容器技术的SAGECaL分布式集群的自动部署方法。实验结果表明,自动部署方法极大地提高了SAGECaL分布式集群的部署效率,满足项目组承担平方千米阵列科学数据处理器相关测试工作所需要的基础平台部署与切换等需求,同时也为其它天文软件在云端的快速部署与执行提供了有益的思路。     

宽视场成像网格化算法中w-plane最优经验值研究

射电干涉阵列宽视场成像网格化处理过程中必须考虑w项的影响。w-projection和w-stacking是两种重要的宽视场成像网格化处理算法,w-plane参数是算法中影响计算速度和成图质量的一个重要因素。研究了w-projection和w-stacking两种网格化算法,利用SKA-1低频阵台站数据和ASKAP软件包进行模拟观测,对两种算法在不同w-plane参数取值情况下的成图速度和成图质量进行了定量分析对比。结果进一步表明,w-plane是性能改善的重要参数。针对w-projection算法,w-plane取值应比一般给定的经验值大才能得到较好的成像效果。w-stacking算法虽然有很大的速度优势,但算法实现中w-plane的影响更为显著,给出了推荐的w-plane取值。本文的工作是大视场成像算法的基础性研究工作,对未来平方千米阵列科学数据处理中的管线设计有较好的参考价值。     

基于OpenCL的射电干涉阵成像网格化算法实现

天文软件开发与应用中迫切需要在单机环境下进行高性能的科学数据处理,由于机器配置不同,采用传统的CUDA+GPU技术存在明显的局限,不利于天文软件的快速移植和无缝运行。针对明安图射电频谱日像仪数据处理中的网格化(Gridding)算法,采用并行计算OpenCL技术进行多线程编程实现。实验结果表明,基于OpenCL实现的网格化算法不仅能够在图形处理器上运行,而且能够在纯中央处理器上运行。当选择在图形处理器上执行时,算法的执行效率与基于CUDA实现的网格化算法执行效率大致相当,但算法不局限于NVIDIA GPU,解决了算法对CUDA+GPU的依赖;同时算法也能在纯中央处理器上较快速地执行,适用于单机模式下进行天文软件的开发和测试,也便于天文软件的应用与推广。     

基于ZeroMQ的观测控制系统底层通信架构分析与测试

观测控制系统是当前的一个研究热点,底层通信是观测控制系统架构的一个重要环节。但传统的观测控制系统一般采用裸套接技术实现,缺少统一的传输控制机制,在密集数据通信时经常存在延迟,影响实时控制的需要;同时缺少广播与组播机制,限制了观测控制系统的设计。针对观测控制系统的要求,研究了基于ZeroMQ不同通信模型及对应的天文控制模式,分析了不同的通信控制架构的可用性,在此基础上通过实验对相应的通信模型进行测试,验证其在天文仪器分布控制中的可用性。测试结果进一步说明,ZeroMQ构建观测控制系统的底层通信架构是可行的,能够满足观测控制系统对设备的各种控制需求。     

基于NGAS的多点观测数据存储与同步方法

平方千米阵列(Square Kilometre Array, SKA)望远镜建成后将具有超高的灵敏度、超快的巡天速度以及宽视场,进而产生超海量的观测数据。SKA天文台与各国区域数据中心间的海量数据同步传输是当前SKA建设中的一个难点。SKA先导项目使用的下一代归档存储系统(Next Generation Archive System, NGAS)在应用测试中存在效率低下,性能不足等问题。提出了一种基于ZeroMQ的数据存储与同步方法,通过采用更加高效的异步消息机制实现同步传输数据,回避了NGAS原有的采用HTTP协议的局限。实验结果表明,新方法在平均数据归档存储效率方面比原有方法快了近40倍,能够基本满足10 GB带宽的全速传输需要,取得了较好的使用效果。     

行星大样本演化的研究进展

随着系外行星观测样本的大量积累,大样本演化方法作为天体物理的重要方法,继在恒星物理中广泛应用后,在行星统计特征的研究中开始变得更加重要。行星大样本演化方法就是通过简化的行星形成演化模型,对大量初始条件(原行星盘参数)和边界条件(星周环境)同时进行模拟,给出行星的各种统计性质,并直接与观测上的行星样本统计特征做比较。该方法对于限制行星形成和演化的理论模型具有重要意义。对行星大样本演化模型进行概述,简要介绍了行星大样本演化的主要统计结果和最新进展,并对其未来发展作出了展望。     

星系内禀指向对弱引力透镜剪切场信号污染的去除方法

星系的内禀指向(intrinsic alignment, IA)的关联性是弱引力透镜观测中剪切场信号的一个重要系统误差,人们在之前的弱引力透镜研究中已经提出了许多修正该误差的方法。从数据处理方面,人们可以剔除物理距离比较近的星系对,但是这种方法只能近似消除星系内禀指向自相关带来的污染项,并不能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性,并且这种方法也会丢失很多星系的信息。而目前弱引力透镜观测中广泛使用的IA模型与实际的IA模型可能相差甚远,使用不同的IA模型得到的宇宙学参数会存在很大差别。虽然零调(nulling)技术不用假设IA模型,但是这种技术仅能消除星系内禀指向与周围物质密度场的相关性。另外,由于这种技术须对红移设置不同的权重,所以会失去IA对红移的依赖性。Zhang^[1, 2]提出的自修正方法,在不假设任何IA模型的情况下,利用多种观测量以及几个物理量之间的比例关系就能够把弱引力透镜中的IA信号很好地消除。此自修正方法可望广泛应用于即将开始的第四代弱引力透镜巡天中。     

利用端点延拓提高LS + NN模型的UT1-UTC预报精度

现有UT1-UTC预报模式在进行周期项与残差项拟合分离时,通常没有考虑最小二乘拟合序列的端部效应,预报精度难以取得较大提高。针对最小二乘拟合存在的端部效应,首先采用灰色模型在UT1-UTC序列的两端进行数据延拓,形成一个新序列,然后对新序列进行最小二乘拟合,最后再联合最小二乘和神经网络(LS+NN)模型对UT1-UTC原始序列进行外推。结果表明,对UT1-UTC序列进行端点数据延拓再进行最小二乘拟合,能够有效地改善最小二乘拟合序列的端部效应;相对于常规LS+NN模型,端部效应改善的LS+NN模型的UT1-UTC预报精度有一定提高,尤其对中长期预报精度提高更为明显。     

SAGE测光巡天数据处理方法研究

元素丰度与星系演化(Stellar Abundance and Galactic Evolution,SAGE)是自主设计的能够准确计算恒星大气参数以及消光的新测光系统。对北天除银盘外共计约12 000 deg2的天区开展了SAGE系统测光巡天,计划获取约5亿颗恒星的高精度测光数据。单次曝光条件下100σ完备星等uSC～17. 3,vSAGE～16. 8(AB星等),这些为研究银河系提供宝贵的测光资料。介绍了巡天专用的数据处理程序的研究和开发,主要研究了针对单幅图像的快速自动化处理过程,重点介绍数据改正、天体测量校正、测光和流量定标过程,以及数据结果和数据质量检测等。     

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。