建立WebGIS的月球三维可视化关键技术

嫦娥工程获得了大量月球探测数据。针对让公众用户通过网络获取月球信息,更好了解月球知识的需求,地面应用系统提出了建立基于WebGIS的月球三维可视化系统的解决方案。首先介绍了国内外三维月球的发展现状,详细分析了开发WebGIS系统的客户端和服务器端技术,重点阐述了月球空间数据模型和三维场景可视化渲染等三维GIS可视化关键技术,为建立我国的三维月球可视化系统提供了理论支持。     

嫦娥二号探测器在轨运行视景仿真系统的研究与实现

针对嫦娥二号探测器在轨运行阶段的仿真需求,充分发挥视景仿真的优势,利用嫦娥一号探测器获得的地形和影像数据、日地月嫦娥二号探测器星历数据,基于OSG(OpenScene Graph)设计了针对嫦娥二号任务的在轨运行视景仿真系统。论述了该系统的开发平台,系统总体框架,并对系统的实现进行了详细描述。论述了月球模型数据构建,嫦娥二号探测器构建,星历数据库构建与访问,仿真实体空间位置的实时更新,CCD立体相机探测过程的仿真,视点的控制等实现方法。仿真结果表明系统完全能满足嫦娥二号任务在轨运行仿真的要求,并已应用于嫦娥二号任务执行过程中。     

附加相对约束关系的月表全景相机平差算法研究

我国近期发射的月球探测器携带了全景相机的科学载荷,负责获取巡视器着陆区的月球表面影像。全景相机共有两台,采用双目立体成像,实际工作时保持相对位置和姿态关系不变。参考地球测绘、计算机视觉等领域的多个相似案例,使用一种改进的平差模型,经过实验验证,证明该模型能够消除不同立体像对间相对位置和姿态的偏差,使平差结果更加可靠,为我国探月任务中月表全景相机影像数据的摄影测量处理提供帮助和支持。     

绕月探测工程CCD立体相机的实验室辐射定标

探月光学有效载荷系统含CCD立体相机与干涉成像光谱仪两台光学遥感器,CCD立体相机完成的科学目标主要是与激光高度计配合获取月球表面三维立体图像。文章主要叙述了三线阵立体相机的工作原理,定标内容、目的以及CCD裸片像元检测和整机的相对定标和绝对定标过程。     

行星无人探测车地形重构技术综述

多个行星探测车已在月球和火星表面成功漫游,高分辨率、高精度的行星表面地形数据是行星无人探测车在行星表面行进和科学探测的基础,是行星无人探测车进行路径规划和安全避障的基本保证,对人类认识和开展月球及深空探测活动具有重大意义。对这一技术的研究现状展开综述,首先对过去在行星表面成功展开漫游的无人探测车及其地形重构技术方法进行简要介绍,包括3个月球车:Lunokhod 1、Lunokhod 2、玉兔号和4个火星车:旅居者号、勇气号、机遇号、好奇者号。其次对地形重构过程中的核心环节立体匹配的不同方法进行比较,分析了目前国内外应用于行星无人探测车地形重构的立体匹配算法及其特点。最后,对行星无人探测车地形重构研究存在的问题进行分析,提出了今后的研究重点及方向。     

基于Blender的天文数据三维可视化

天文学是一门以观测为基础的古老学科,在不同波段的各种形式天文望远镜的观测已经积累了大量的数据,天文学领域对数据的处理与展示有着很高的要求与期望。目前有很多团队着力于开发天文数据的可视化分析工具和软件,同时,有很多其他领域的软件,通过整合和修改也可以应用到天文数据上。介绍了对三维建模软件Blender的工具包的再开发,结合其内置的Python API和BPY库,实现对常用天文数据三维数据单元(Data Cube)和N体模拟结果的实时静态和动态三维可视化。     

月面近距离探测仿真系统的实现与应用

构建月面近距离探测仿真系统,用于月面实时视景显示及载荷运动模拟。系统以开源的面向对象的图形渲染引擎(Object-oriented Graphics Rendering Engine,OGRE)为基础,结合建模软件3DMAX、集成开发工具Visual Studio、3DS格式转MESH格式工具3ds2mesh及地形生成插件等,完成了着陆器及相关载荷的三维实体模型构建,并对月表环境进行了真实模拟。借助开源的CEGUI图形界面库设计了参数面板,用于数据的显示和人机交互。同时基于微软基础类库构建了三维场景调试界面,以便于直接控制三维场景更新及调整实体模型姿态,仿真有效载荷的探测过程。最后以全景相机为例进行仿真试验。     

海量巡天数据在线可视化技术综述

海量巡天数据在线可视化是多波段数据融合的应用之一,对大数据时代天文科研工作和科学普及具有重要意义。近年来,国外出现越来越多类似谷歌地图等互联网地图的天图在线可视化系统。为解决拼接生成的大巡天数据文件所导致的在线加载显示缓慢的问题,天文界普遍采用瓦片地图技术。该技术对数据进行分层保存,在浏览器端按需加载、分层显示。HiPS(hierarchicalprogressive survey)和TOAST(tessellated octahedral adaptive subdivision transform)等分层可视化技术以及一些巡天数据拼接和瓦片生成工具,如Hipsgen.jar和Montage等,目前已应用于Aladin Lite,ESASky,WWT(WorldWide Telescope)等在线可视化系统的开发。海量巡天数据在线可视化也遇到一些需要解决的问题,如数据分层导致了数据量的再次增加,巡天图像拼接耗时较长,多信使数据融合显示等。综述了分层可视化技术、瓦片地图金字塔的创建等内容,并对几款主流的在线可视化系统进行了对比分析,讨论了在线可视化遇到的问题及发展方向。     

怀柔太阳观测基地数据流量统计系统设计与实现

基于数据流量的统计功能是评判数据产地应用服务的一项指标;统计不同类型观测数据的使用、共享情况,可为分析数据的使用需求提供参考。因此,设计观测数据流量统计系统具有较强的应用价值。基于中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地的数据服务,以LAMP为开发环境,设计了数据流量实时统计及定时入库、数据流量查询功能、流量可视化功能(包括直方图显示和饼状图显示)等功能模块,以流量统计层、数据层、业务层及用户层4个层次为结构框架,实现了统计及查询任意时段内多种仪器观测的多种数据传输至各用户单位的流量功能,系统具有统计精确、多个关键字进行完整查询、显示直观、扩展性强等优点,能够满足当前及未来应用需求,对其它数据产地的多类型数据的流量统计具有可用性。     

基于积分视场单元的三维天文成像光谱技术

近年来,三维成像光谱技术主要是发展和采用积分视场单元方法,即将枧场内的展源目标连续切割成若干单元,重新排列后进入光谱仪器,同时获得展源的高分辨率三维数据立方体(x,y和λ).相对于传统的技术方法,这种基于积分枧场单元的三维成像光谱技术进行一次观测可以同时获取天体各处的二维空间信息和光谱信息.采用积分视场单元虽然在光谱数据处理上会带来很多困难,但由于其在观测时间和效率上具有明显的优点,因此值得采用.该文简要介绍了三维成像光谱技术的原理;评述了目前实现三维成像光谱的三种不同类型的技术系统:小透镜阵系统、光纤加小透镜阵系统、像切分器系统,重点介绍了像切分器系统的有关情况;最后展望了三维成像光谱技术在天文学上的应用.     

嫦娥二号CCD立体相机图像质量分析

嫦娥二号卫星作为我国第2颗成功发射的月球探测器,搭载的CCD立体相机在轨运行期间获得覆盖全月的7 m分辨率图像,给月球科学家提供了重要的研究基础数据。开展了对CCD立体相机图像质量情况的全面分析,为后续数据处理算法的选择、图像数据判读和科学数据应用等提供参考。从图像客观评价角度出发,得出嫦娥二号图像与现有国外同分辨率数据的图像质量相当。重点分析了需要注意的几个质量问题,如嫦娥二号图像存在明显的地域特征,图像压缩使质量受损,存在一定的条带噪声,相邻轨道间图像定位偏差大等,这些质量问题在后续图像处理中需重点关注。     

日本SELENE月球探测计划和卫星间多普勒跟踪的数学模型

日本月球探测计划（SELENE）定于2004年夏季利用HIIa火箭发射一组共3颗绕月人造卫星。他们是主卫星、跟踪中断卫星和空间VLBI电波源。其主要科学目标之一是利用对绕月卫星的多普勒跟踪数据精确测定月球重力场,研究月球的起源与演化。SELENE计划中实现这个科学目标的关键技术是引入中继卫星,目的在于当处于低轨道的主卫星飞行到月球背面地面观测站无法观测时,采用卫星间跟踪方法（SST）,建立地面站与主卫星之间的联系,以得到月球背面重力场的直接测量数据。介绍了几种典型的四程卫星间多普勒跟踪模式和相应的数学模型,并针对SELENE计划中采用的特殊四程多普勒跟踪模式建立了卫星相对观测站速度与跟踪信号多普勒频移之间的转换关系。提出了利用GEODYNⅡ定轨分析软件处理SELENE多普勒跟踪数据的流程。     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距 (LLR)代表了单光子探测技术的高峰 ,是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所特有的技术难度 ,同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量 ,进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念。最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

月球亮温度的射电多波段地基观测

月球是距离地球最近的天体,人类对它的研究探索一直没有停止。月球不仅反射可见光,还在红外和微波频段遵循热辐射机制辐射能量。亮温度是反映微波特性的一个重要指标。由月球亮温度,可以进行月壤特性的研究,从而进一步分析月球表层及近表层结构和物质组成。另外月球亮温度也是影响月球探测器星地链路的一个重要因素。从月球的亮温度出发,阐述了月球射电辐射机制;并对地基射电望远镜的多波段观测进行总结,分别从设备、方法、结果等方面给出月球亮温度观测的发展;最后对我国地基射电望远镜对月球亮温度的观测进行了介绍。     

月球激光测距的现状及可能的改进方法

月球激光测距（LLR）代表了单光子探测技术的高峰，是国际激光测距界奋斗的目标。本文回顾了月球激光测距的现状以及它所持有的技术难度，同时介绍了我们为增加月球激光测距回波光子数所提出的一些可能的改进方法。特别介绍了在月球激光测距中利用月面反射器近旁的月面扩展源探测与计算大气倾斜量，进而对测月的激光束实施大气倾斜量实时改正这样一个全新的概念，最后介绍了云南天文台的激光测距系统以及它的近期工作目标。     

中国虚拟天文台软件集成

虚拟天文台是一个通过先进的信息技术把全球范围内的天文研究资源无缝透明地联结起来组成的数据密集型在线天文研究环境。文章首先论述了在虚拟天文台系统中进行现有软件集成的必要性和可行性;并分析了软件集成的粒度问题;其次详细介绍了将现有软件封装为服务的常规方法;最后,介绍了ImageMagick图像处理软件的具体封装和实现流程,并作了详细讨论。     

中国e-VLBI网的建立及应用

基于商用计算机技术和高速网络通信技术发展的e-VLBI技术在数据记录系统、数据格式、传输协议等方面发展迅速,并已得到广泛应用。中国VLBI网所属观测站及数据中心通过通信网络的连接,成为具备实时e-VLBI能力的测量系统,在探月工程历次任务中,实现了对观测数据的快速可靠采集、传输和处理,为月球探测器提供了重要的实时测定轨数据。为适应未来天体物理、天体和大地测量宽带科学观测需求,e-VLBI面临新的机遇及挑战。     

基于WEB的MUSER远程监控数据可视化展现方法

天文远程监控是天文研究的重要组成部分。为及时发现由于天气原因、电磁干扰、天线故障等导致的异常数据,提高数据处理的可靠性,我国明安图频谱射电日像仪迫切需要实现实时观测状态的远程监控。提出了一种基于WEBSOCKET技术的远程监控数据的可视化展现方法,并以观测过程中功率图和频谱图的实时展现为例进行了验证。实验表明,方法可满足实时监控数据可视化展现需求,并且改变了传统的现场监控模式,打破了地域限制,具有可靠性高、实时性好和扩充性广等诸多优点,提高了工作效率和设备利用率,对其它远程监控数据可视化展现系统有一定的参考价值。     

掩星情报站

月掩星分为全掩和掠掩两种,其中在掩食带界限线的掠掩观测比一般的月掩星观测价值更高,这是因为我们对月球边缘的地形了解的很少,在界限线附近韵多点观测可以有助于我们准确了解月球边缘的地形结构、山峰高度等情况。月球掠掩亮星的机会更为少见,     

太阳和月球射电辐射对40m天线数据接收影响分析

利用标准射电源和标准噪声源,对宁静太阳和月球射电辐射的噪声温度进行了测量,估计它们对40m天线接收绕月卫星信号的影响,结论是:(1)40m天线指向偏离太阳超过2°时,能够满足正常数据接收要求;(2)40m天线指向月球时,系统接收的噪声温度增加值为87.1K, 此时系统的总噪声温度能够满足正常数据接收要求.