多波段交叉星表答辯PPT

1、 多波段交叉星表南昌大學南 昌 大 學 創(chuàng) 新 學 分 科 研 訓 練 項 目南 昌 大 學 創(chuàng) 新 學 分 科 研 訓 練 項 目01Introduction1團 隊 介 紹 Background022選題依據研究背景Plan033研究內容研究方案Reference044研究結論參考文獻Part 1團隊介紹南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目多波段交叉星表（380） 文小慶吳有耀葉曦理學院化學學院應用化學14級人文學院漢語言文學13級多波段交叉星表團隊介紹南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目指導老師組員組員Part 2選題依據及研究背景南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目多波段交叉星表（380） 01.01.02.

2、02.03.03.如今天文學研究已經擴展到了可見光、射電、紅外、紫外到X射線和射線在內的全部電磁波波段，標志著多波段天文學的形成。天文學進入了大數據、多波段的時代。單個星系的各波段性質不同，星表數據來自于不同的天文望遠鏡，誤差半徑不同、分辨率不同，需要把不同的星表做交叉匹配 獲取天體不同波段的信息 ，加深對認證源的物理性質、演化規(guī)律的理解 04.04.天文學正在進入一個多波段數字巡天的時代。交叉證認是海量星表數據進行融合的核心手段，其在天體研究中起著重要的作用 多波段交叉星表選題依據及研究背景南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目國內外研究現狀國內外研究現狀A.星表交叉是獲得觀測源全波段數據的必要方法

3、。B.絕大多數有著多波段信息的天文樣本都是交叉得到的。C.國內外比較多的交叉是最近使用較多的幾個巡天數據SDSS(光學)，UDKISS(近紅外)，GALEX(紫外)，2MASS(近紅外)及WISE(紅外)。D.個人申請望遠鏡觀測得到的小樣本也用交叉的方法在有覆蓋天區(qū)的巡天里尋找觀測源的其他波段信息。Part 3研究方案及研究內容南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目多波段交叉星表（380） 研究主要內容：a.本項目應用CDS X-Match工具對LAMOST的星表數據和WISE的星表數據及WISE的星表數據和SDSS的星表數據進行交叉證認。b.分析現有的交叉證認算法，理論上提出算法優(yōu)化的可行途徑，并嘗試

4、著用優(yōu)化后的方法處理星表數據。多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目星表及交叉工具介紹：a. LAMOST是世界上光譜獲取率最高的光學望遠鏡。位于我國河北興隆，視場達5，在焦面上可放置四千根光纖。位置精度為1角秒，覆蓋波段為u、g、r、i、z波段。覆蓋天區(qū)范圍范圍，赤緯從-10度到+90度的24000平方度。目前釋放有DR1，DR2。b. WISE 覆蓋天區(qū)是全天，位置精度為2角秒，波段為近紅外W1(3.4m),W2(4.6m),W3(12m),W4(22m)，WISE星表中數據量為5億5千萬 。c. SDSS北銀極的1/4天區(qū)和南銀極附近300平方度的五色光學圖像，覆蓋

5、波段為u(3551),g(4686),r(6165),i(7481),z(8931)波段 。 SDSS位置精度1角秒，極限星等為23等，測光精度為0.02星等。SDSS的DR9包含1,231,051,050條記錄 。d.選用法國斯特拉斯堡天文數據中心（CDS）的VizieR數據庫系統，斯特拉斯堡數據中心(Center de Donnes de Strasbourg，CDS)是法國斯特拉斯堡天文臺的數據庫。CDS的X-Match服務是一套典型的用于交叉證認工作的服務，它集成了很多天文臺的數據集，如2MASS、GSC、GSLEX、SDSS、WISE、LAMOST等。 多波段交叉星表研究內容及研究方

6、案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目星表及交叉工具介紹：e.交叉方法：偽二維球面索引法，將天球劃分成許多小區(qū)域，每一個天體根據它的赤經、赤緯坐標落入某一個小塊區(qū)域內，從而在天體到小塊之間建立起了一種多對一的映射關系。每一個小塊都會對應一個唯一的整數型 ID 編碼，這樣就實現了赤經、赤緯二維空間到一維空間的映射，實現了赤經、赤緯的合二為一，從而可以直接應用所有數據庫管理系統都支持的 B-Tree 索引技術完成索引的構建。多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目交叉證認原理：假設A、B兩點分別來自兩個不同的星表。它們的坐標分

7、別為（ ， ）、（ ， ）在我們的研究中以 為同源標準多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目星表交叉：LAMOST的DR1有2,204,358個恒星的光譜數據，ALLWISE有747,634,026個源信息,SDSS的DR9有794,013,950源信息，括恒星和星系。多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目算法優(yōu)化：選取偽二維球面索引中的HEALPix（Hierarchical Equal Area isoLatitude Pixelisation）,多級等面積同緯度劃分方法HEALPix一開始將天球劃分為12份，第n級后全天共劃分為 個索引小塊。取

8、n=0時，先把星表A分為12等分，把星表B分為12等分，則LAMOST DR1和WISE交叉計算機只需進行2024,358/12*747,634,026/12*12個區(qū)域的運算。取n=1，把星表A分為12*4等分，把星表B分為12*4等分，則LAMOST DR1和WISE交叉計算機只需進行2,204,358/48*747,634,026/48*48個區(qū)域的運算。理論上N越大，簡化的運算次數越多，計算機計算的時間越短。多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目算法優(yōu)化：級數n的選取 LAMOST的位置精確度為1角秒，WISE的位置精確度為2角秒，SDSS的位置精確為1精度(1角

9、分=60角秒)，為確保數據精度的準確性，故此對于LAMOST的DR1和ALLWISE及SDSS的DR9和ALLWISE的交叉計算我們選取級數n=14為宜。HEALPix不同級數下的小塊個數和面積多波段交叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目邊界漏源問題及解決方案：偽二維球面索引降低了二維坐標交叉證認的復雜度，使得交叉證認的速度大大提升，但是會引起另一個問題邊界漏源。如圖所示。我們進行交叉證認的時候由于誤差半徑的存在，會出現將同源的兩個源劃分到不同的小塊內，出現漏源的情況。計算塊劃分的粒度越細，則邊緣輸入所占的比例將會越高，從而帶來了更多的邊緣塊處理代價，即漏源問題越嚴重。多波段交

10、叉星表研究內容及研究方案南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目邊界漏源問題及解決方案：坐標平移互補追回漏源法 將劃分的計算塊整體平移一個單位坐標，然后用新的坐標在進行一次新的交叉。經過將HEALPix坐標平移后，X和X處于了同一個小塊內，這樣在對平移后的星表數據進行交叉證認X和X就不會漏掉,再同平移前的取并集，這樣可解決大部分邊界漏源，如圖。Part 4研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目多波段交叉星表（380） 多波段交叉星表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目01獲得獲得LAMOST的的DR1和和ALLWISE的交叉總表的交叉總表02獲得獲得SDSS的的DR9和和ALLWISE的

11、交叉總表的交叉總表03記錄下研究結果并完成研究結論記錄下研究結果并完成研究結論04完成該課題匯報總結完成該課題匯報總結研究結論：多波段交叉星表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目研究結論研究結論-星表交叉結果星表交叉結果LAMOST的DR1和ALLWISE交叉得到了1,048,576個源SDSS的DR9和ALLWISE交叉得到213,295,215個源多波段交叉星表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目研究結論研究結論-算法優(yōu)化結果算法優(yōu)化結果運算過程運算過程LAMOST&ALLWISE計算次數計算次數SDSS&ALLWISE計算次數計算次數直接交叉直接交叉2,204,358

12、*747,634,0261.6*1016747,634,026*794,013,9505.9*10170偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）2.7*10149.9*1016偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）6.8*10132.5*10162偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）1.7*10136.2*10153偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）4.2*10121.5*10154偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）1.0*10123.8*1014多波段交叉星表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科

13、研訓練項目研究結論研究結論-算法優(yōu)化結果算法優(yōu)化結果5偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）2.6*10119.7*10136偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）6.7*10102.4*10137偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）1.7*10106.0*10128偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）4.1*1091.5*10129偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）1.0*1093.8*101110偽二維球面法偽二維球面法（考慮漏源問題）（考慮漏源問題）2.6*1089.4*1910多波段交叉星

14、表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目研究結論研究結論-算法優(yōu)化結果算法優(yōu)化結果11偽二維球偽二維球面法（考慮漏源面法（考慮漏源問題）問題）6.5*1072.3*101012偽二維球偽二維球面法（考慮漏源面法（考慮漏源問題）問題）1.6*1075.8*10913偽二維球偽二維球面法（考慮漏源面法（考慮漏源問題）問題）4.0*1061.4*10914偽二維球偽二維球面法（考慮漏源面法（考慮漏源問題問題1.0*1063.6*108多波段交叉星表研究結論及參考文獻南昌大學創(chuàng)新學分科研訓練項目參考文獻：1Su D，Cui X，Wang Y，etc.Large-sky-area multiob

15、ject fiber spectroscopic telescope(LAMOST)and its key technology：proceedings of the SPIE，1998C.76.2Strauss，Michael A.，Tyson，J.A.，Sweeney，D.，etc.LSST Observatory.System and Science Opportunities，American Astronomical Society，2010.3高丹,張彥霞,趙永恒. 海量多波段星表數據的交叉證認的實現J. 天文研究與技術.國家天文臺臺刊,2005,03:186-193.4裴彤,張彥

16、霞,彭南博,趙永恒. Python多核并行計算在海量星表交叉證認中的應用J. 中國科學:物理學 力學 天文學,2011,01:102-107.5趙青. 面向海量數據高效天文交叉證認研究D.天津大學，2010.6杜鵬. 海量天文星表數據的交叉與融合D.山東大學,2013.7Clive G.Page.A New Way of Joining Source Catalogs using aRelational Database Management SystemC.Astronomical Data Analysis Software and Sysrerms XII，ASP Conference Series，2003：295.8Kunszt P.et al.Mapping the Sky using the Hierarchical Triangular MeshC，MPA/ESO/MPE Joint Astronomy Cpnfer