LAMOST拼接異常光譜的分析與處理.pdf

1、2008年10月，我國(guó)的大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(LAMOST)落成典禮在河北興隆觀測(cè)基地舉行，該望遠(yuǎn)鏡于2011年10月開(kāi)始進(jìn)行先導(dǎo)觀測(cè)，目的是檢查設(shè)備的性能和評(píng)估巡天計(jì)劃的可行性。2012年9月LAMOST正式進(jìn)行觀測(cè)，到次年6月，共計(jì)拍攝約4，149，500條目標(biāo)光譜，其中包括先導(dǎo)巡天的1，338，750條光譜。2013年9月，LAMOST正式對(duì)外發(fā)布DR1數(shù)據(jù)，其中共計(jì)2，204，860條光譜。
　　LAMOST

2、觀測(cè)產(chǎn)生了大量光譜，我們注意到對(duì)外釋放的達(dá)到質(zhì)量要求的光譜數(shù)據(jù)，只占所有觀測(cè)數(shù)據(jù)的70％。即使在這些已發(fā)布的數(shù)據(jù)中，也存在著質(zhì)量較差的光譜。其中，拼接異常光譜是質(zhì)量較差光譜的一種，本文主要研究拼接異常光譜的分析與處理，目的是在海量光譜數(shù)據(jù)中挖掘拼接異常光譜。
　　本文的研究?jī)?nèi)容包括:
　　(1)課題相關(guān)技術(shù)介紹。分為三個(gè)部分，第一部分介紹python以及基于python的天文數(shù)據(jù)處理技術(shù)，主要介紹python處理光譜數(shù)據(jù)時(shí)依

3、賴的包以及其對(duì)光譜處理的便捷性。第二部分介紹高性能計(jì)算平臺(tái)的架構(gòu)和基本原理。第三部分介紹基于python的高性能計(jì)算平臺(tái)的并行計(jì)算技術(shù)。
　　(2)拼接異常光譜的識(shí)別和異常分級(jí)方法。這是本文的核心部分，主要介紹方法的原理，閾值的確定和自定義異常識(shí)別函數(shù)。本文根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，提取光譜的數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)特性，針對(duì)這些特性，確定了異常光譜的各項(xiàng)閾值，通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析，提出了一個(gè)光譜異常分級(jí)的評(píng)價(jià)函數(shù)，通過(guò)該函數(shù)的評(píng)價(jià)得分將異常光譜分為三個(gè)等級(jí)，

4、可以為光譜研究提供不同質(zhì)量等級(jí)的光譜。
　　(3)介紹高性能平臺(tái)下拼接異常光譜識(shí)別的并行處理，并與單機(jī)環(huán)境下的運(yùn)行效率進(jìn)行比較。本部分研究串行化的異常光譜識(shí)別方法的并行化實(shí)現(xiàn)，以便在高性能計(jì)算平臺(tái)運(yùn)行，并介紹了我校高性能計(jì)算平臺(tái)的使用方法。
　　拼接異常是光譜在紅藍(lán)兩端拼接區(qū)域表現(xiàn)出的光譜連續(xù)性差的一種現(xiàn)象。在LAMOST的光譜處理中，儀器的穩(wěn)定性、觀測(cè)條件以及獲得的響應(yīng)函數(shù)等問(wèn)題都是造成拼接異常的原因。光譜拼接是否正常對(duì)于

5、光譜發(fā)布等后續(xù)工作的質(zhì)量有重要影響。本文提出一種拼接異常光譜的自動(dòng)檢測(cè)方法，有效地提高了工作效率。本文的研究可以為L(zhǎng)AMOST數(shù)據(jù)提供一個(gè)自動(dòng)的標(biāo)記，來(lái)評(píng)價(jià)拼接質(zhì)量，也可以為用戶提供一個(gè)使用數(shù)據(jù)時(shí)的選擇。
　　本文中的方法首先將待測(cè)光譜進(jìn)行流量歸一化、去除鈉線等預(yù)處理，并將其分為紅藍(lán)兩端;然后對(duì)紅藍(lán)兩端分別進(jìn)行擬合;最后對(duì)兩條擬合曲線，選取一系列等波長(zhǎng)間隔的點(diǎn)，計(jì)算在這些點(diǎn)處的流量差值，得到所有流量差值的均值，標(biāo)準(zhǔn)差，并且計(jì)算兩條