IDL - 天文资源 – SUCSS巡天战略 – LAMOST巡天战略

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1 IDL - 天文资源 – SUCSS巡天战略 – LAMOST巡天战略
沈世银 上海天文台

2 Chinese Virtual Observatory
IDL语言在天文学中的应用 王凤飞 中科院国家天文台 Guangzhou 2007

3 IDL语言的特点 1、IDL＝VC 菜单的定制、消息的传递、类的定义与继承 2、IDL＝VB 可视化界面的设计、语言的通俗易懂、编程的入门
可视化界面的设计、语言的通俗易懂、编程的入门　 3、IDL＝JAVA 从跨平台的移植来说 4、IDL＝FORTRAN 　　从函数、子程序的调用、数据传递、语言风格、语言组织等来说 5、IDL＝MATLAB 　　提供了大量封装和参数化了的数学函数 6、IDL＝OPENGL 　　IDL的提供了丰富的二维、三维图形图像类 　　　此外，应用IDL可以快速的开发出功能强大的三维图形图像处理软件和三维GIS应用系统。 China-VO, Guangzhou ,2007

4 IDL语言的特点 擅长于处理矢量或数组数据
动态改变变量的属性 IDL最强大的功能之一是大多数过程或函数都能在任何数据类型或组织结构上生效。这是因为IDL在运行时能改变变量的数据类型和组织结构（像世界上其他强大的事物一样，这种动态改变变量的属性的能力也有潜在的巨大危险！必须小心，确信知道正在使用哪种数据）。 China-VO, Guangzhou ,2007

5 天文中为什么使用IDL？ 节省时间，把更多的时间用在科学研究上 分享你的工作成果 --和使用IDL的你的同行分享代码. 功能强大的天文库
—— Paul Scowen NASA哈勃望远镜修正小组成员 分享你的工作成果 --和使用IDL的你的同行分享代码. 功能强大的天文库 --IDL Astronomy Users Library China-VO, Guangzhou ,2007

6 IDL：天文学家的新选择 IDL源码的长度相当于FORTRAN或C的1/5 Fortran/C/C++ IRAF,MIDAS
高的程序运行效率 不适合交互的数据处理（图像） IRAF,MIDAS 专业的交互式天文处理平台 封闭式的程序库，需要专业人员维护 MATHEMATICA, MATLAB 交互式，支持数学符号运算 缺少天文专业的程序库（FITS I/O, 天体测量，图像/光谱处理） SM，PGPLOT 图形显示单一功能。 IDL源码的长度相当于FORTRAN或C的1/5

7 IDL的天文资源 通用的天文资源库：The IDL Astronomy User's Library
Astronomical Utilities DAOPHOT-Type Photometry Procedures Database Procedures Disk I/O (e.g. IRAF files) FITS Header Astrometry WCS FITS I/O FITS ASCII & Binary Table I/O FITS Binary Table Extensions I/O STSDAS Image manipulation Image Manipulation Math and Statistics Plotting Procedures Robust Statistics Procedures IDL Structure procedures STSDAS (Binary) Table I/O Web Socket Procedures TV Display Procedures Miscellaneous (Non-Astronomy) Procedures

8 其它专业性的天文资源库 http://idlastro.gsfc.nasa.gov/other_url.html 仪器相关 技术相关
Hubble: ACS analysis software NICMOSlook Spitzer: SMART (IRS Spectroscopy Modeling Analysis and Reduction Tool) Hershel: SPIRE Photometer Simulator (SPS) GALEX: GALEXSpec SDSS spectroscopy software: IDLSPEC2D , IDLUTILS 技术相关 Adaptive Optics Software Integral Field Spectroscopy Software：P3d， PINGSoft Interferometry: Oyster VO相关 NOAO：Virtual Observatory Libraries for IDL (GAVO) web services from IDL Aladin Interface 其它 CHIANTI: Emission Line Spectroscopy HII region： HIIphot Cosmology: ICOSMO DLＡ：XIDL software Gravitational lensng:　MRLENS Photoionization Modeling: ITERA Solar Software Library Solar Stellar Spectrograph (SSS)

9 IDL Libraries Browser and search
Keyword search in ~50 IDL astronomical libraries Out of date? updated on 21-Dec-2000 New collection and search engine? VO: data mining Function search? China-VO?

10 Part II SCUSS 巡天战略 LAMOST 巡天战略

11 SCUSS： South Galactic Cap U-band Sky Survey
3700 sq deg （b<-30,Dec>-10) Main scientific goal: input source catalogue for LAMOST

12 SCUSS: instrument (2.3 m) Bok Telescope on Kitt Peak of Steward Observatory 4K x 4K CCD 1 deg x 1 deg FOV

13 SCUSS: 巡天设计 3700 fields Accomplished in 3 years 巡天设计的要求
Each field: 5 minutes exposure, 3 dithered pointing Accomplished in 3 years each year：Oct, Nov, Dec 巡天设计的要求 最大化的巡天效率 避免在巡天后期出现在可观测时间无field可观测，即所有可观测field都已经被观测 最低的大气质量要求 airmass > 1.5 尽可能在较高的天顶距进行field的观测 尽量连续的观测天区 可动态调整的观测计划 可模拟整个巡天过程（综合考虑坏天气的可能等） 可计算和判断在任意一时刻的最佳观测天区

14 SCUSS巡天战略的设计思路 计算每个天区的总的可观测时长 计算任意时刻可观测天区的大气质量 采用随机数方法模拟坏的观测天气
测光夜：月相<0.05 测光夜的可观测时长： Kitt Peak的天文晨昏蒙影时刻 计算任意时刻可观测天区的大气质量 采用随机数方法模拟坏的观测天气 在任意时刻，以可观测天区的可观测时长和大气质量作为权重，优选最佳的观测天区 可观测时长越段，权重越大 大气质量越大，权重越大 Code：IDL with great help from Astronomical Utilities in the IDL Astronomy User's Library

15 SCUSS巡天战略的结果 效率: 98% 平均Airmass ~ 1.3

16 LAMOST 巡天战略：SSS 有效的解决光纤分配方案 星系巡天和银河系巡天合二为一 基于输入星表的优先级 最大密度和均匀分布原则算法
星系：要求完备性，较高的优先级，用于tile的制定 恒星：不要求完备性，使用闲置光纤，大大提高光纤的利用率

17 LAMOST巡天战略：Plate的选择和分配
追求较高的大气质量 最大的巡天效率 连续的观测天区 以上条件：矛盾与否？ 现在SSS中选择Dec最小Plate的方案 仅满足连续观测天区 没有对巡天效率和大气质量进行优化

18 LAMOST巡天战略模拟 天气条件 月相 视场中央亮星对巡天战略的影响 随机数模拟比用历史天气更好：增加了随机性和不确定性
不同的观测目标需要的月相条件不同 是否可以在把银盘巡天（亮月夜）和其它灰月夜，暗月夜巡天的目标和判决进行有效区分的基础上统一模拟 可以在任意给定时刻，动态判断观测何种目标 视场中央亮星对巡天战略的影响 见最近一期的LAMOST简报

19 谢谢