一种天球观测面积的预估方法及天球观测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种天球观测面积的预估方法及天球观测系统，首先对整个天球采用HEALPix的方法进行等面积多次划分，得到多个面积相等的最小球面四边形，将所述最小球面四边形作为一个底层节点；其次，在需要预估的天球球面区域内，统计所述底层节点的数目和每个底层节点中的巡天观测信息，用于对天球观测面积的预估。采用HEALPix的方法，将整体天球划分成面积相等的任意节点，把每次观测区域的面积用节点的数目进行表示，对所有的观测进行迭代计算，最终给每个HEALPix底层节点赋予观测信息、根据底层节点所表示的面积及观测信息可预估出整体天球的观测面积，从而可以实现对天球的任意形状球面观测面积的预估。意形状球面观测面积的预估。意形状球面观测面积的预估。

【技术实现步骤摘要】
一种天球观测面积的预估方法及天球观测系统


[0001]本专利技术涉及天文观测领域，具体涉及一种天球观测面积的预估方法及天球观测系统。

技术介绍

[0002]在天文学研究中，巡天观测已经成为越来越重要的观测方式。斯隆数字巡天项目(SDSS)开创了巡天项目的先河，其产出也已经远远超过了哈勃空间望远镜的产出，在即将运行几个大规模的空间项目中，几乎都是要进行大规模的巡天观测。LSST是美国的一个地面的巡天观测项目，在光学波段计划用10年的时间覆盖18000平方度的天区；WFIRST是美国航天局(NASA)计划展开红外空间望远镜观测项目，计划用2年的时间进行超过2000平方度的天区观测；Euclid是欧空局(ESA)部署的将位于空间日地L2点的轨道上的天文观测项目，其主要也是进行红外观测，计划用6年的时间完成15000平方度的巡天观测；当然，对于科技实力日新月异的中国也在空间天文观测上有重大的部署，CSST是一台计划于2024年发射升空的从近紫外到近红外的空间光学望远镜，该望远镜也是主要用于巡天观测，计划用10年的时间完成17500平方度面积的多波段巡天观测。巡天观测是未来天文学研究的主要观测方法，而在巡天观测中无一避免的需要对天区面积进行计算，现有计算面积的方法中，基本都是针对规则天区进行面积计算，但是对于更加复杂的观测模式、不规则天区或者不确定的观测次数来说，这样计算并不准确，而且计算起来十分复杂，这样就需要一种直观简单可靠度比较高的方法进行面积计算。

技术实现思路

[0003]专利技术的目的是为了克服现有技术中存在的缺点，本专利技术旨在提供一种天球观测面积的预估方法和天球观测系统，解决现有技术中存在的技术问题。
[0004]本专利技术的上述技术目的将通过以下所述的技术方案予以实现。
[0005]一种天球观测面积的预估方法，包括如下步骤：
[0006]S1.对整个天球区域采用HEALPix的方法进行等面积多次划分，得到多个面积相等的最小球面四边形，将所述最小球面四边形作为一个底层节点；
[0007]S2.在需要预估的天球球面区域内，统计所述底层节点的数目和每个底层节点中的巡天观测信息，用于对天球观测面积进行预估。
[0008]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述步骤S1采用HEALPix的方法对天球区域进行等面积多次划分，包括：
[0009]S11)将所述天球区域利用三个互相垂直的大圆环进行分割，三个所述大圆环两两垂直相交，其中以赤道圈作为第一大圆环，在所述天球球面上形成6个顶点；
[0010]S12)所述三个大圆环分别被其中的4个顶点分成4段相等的弧线，在每条弧线上选取中点将弧线段等分，产生12个中点，将所述第一大圆环上的4条弧线段的中点分别与其它两大圆环上的弧线段的中点连接，通过该划分将整个天球球面划分成12个等面积的大的球
面四边形；
[0011]S13)对每一个所述大的球面四边形进行再次划分：取对边的中点将每一所述大的球面四边形划分成四个小的球面四边形；
[0012]S14)继续步骤S13)，直到达到需要的精度为止，此时得到多个面积相等的最小球面四边形。
[0013]3.根据权利要求2所述的天球观测面积的预估方法，其特征在于，
[0014]所述S11)具体为：以所述天球的球体中心为圆心，选择所述天球的赤道圈作为第一大圆环，任意选取一个与所述第一大圆环垂直的经线圈作为第二大圆环，然后再选择一个经线圈，该经线圈的所在面与所述第一和第二个大圆环面均垂直，从而获得了相互垂直的三个大圆环，并且每个所述大圆环的半径均为所述天球的球体半径。
[0015]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述最小球面四边形具有一定的面积，以每一个所述最小球面四边形的中点作为该底层节点的位置。
[0016]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，整个天球区域利用HEALPix的划分方法设置为12叉树的结构，设置有多层节点，其中，第一层设置有12个节点，第一层的每一个节点设置为以4叉树的形式存在，之后的每个节点均为一个新的4叉树，在共有n层的情况下，最底层节点的个数为12
×4(n
‑
1)
个，其中n≥1。
[0017]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S2对所述天球观测面积进行预估，包括：S21)确定一次巡天观测天区的形状，以及观测的指向；
[0018]S22)根据指向，从HEALPix的顶层节点向下搜索，并且根据一次观测探测器所覆盖的范围，快速筛选出一部分HEALPix底层节点；
[0019]S23)根据探测器观测的范围对S22)中快速筛选的HEALPix底层节点进行细筛选；
[0020]S24)将巡天观测信息写入到S23)中细筛选出的所述底层节点中；
[0021]根据观测指向重复步骤S21)
‑
S24)，直至巡天观测完成，通过每个所述底层节点中记录信息的统计，得到预估所述天球区域的观测面积信息。
[0022]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述巡天观测信息包括观测波段信息、该观测波段下的观测累计时间或观测次数。
[0023]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述天球区域为规则或不规则的形状。
[0024]如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，根据所述波段信息以及相应的累计观测时间或观测次数估计所述底层节点的观测深度，从而可以进一步预估对于同一波段不同观测深度所覆盖的面积。
[0025]本专利技术还提供了一种天球观测系统，所述观测系统包括探测器和天球，采用本专利技术的预估方法来预估所述探测器探测到的所述天球的观测面积。
[0026]本专利技术的有益技术效果
[0027]本专利技术提供的实施例，天球观测面积的预估方法，首先对整个天球进行等面积多次划分，得到多个面积相等的最小球面四边形，将所述最小球面四边形作为一个节点；其次，在需要预估的天球区域内，统计所述节点的数目和每个底层节点中的巡天观测信息，以达到对所述天球观测面积进行预估的目的。由于采用HEALPix的方法，将整体天球划分成面积相等的任意节点，利用这种等面积划分的特性，把每次观测区域的面积用节点的数目进
行表示，对所有的观测进行迭代计算，最终可以给每个HEALPix底层节点赋予新的特征
‑
被观测次数，通过底层节点被观测次数和底层节点所表示的面积就可以预估整体天球上被观测的面积以及观测区域内不同位置的观测次数等，从而可以实现对任意形状的天球的球面面积的预估。
附图说明
[0028]以下，结合附图来详细说明本专利技术的实施例，其中：
[0029]图1为本专利技术的实施例中的方法流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例中HEALPix划分示意图；
[0031]图3本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种天球观测面积的预估方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.对整个天球区域采用HEALPix的方法进行等面积多次划分，得到多个面积相等的最小球面四边形，将所述最小球面四边形作为一个底层节点；S2.在需要预估的天球球面区域内，统计所述底层节点的数目和每个底层节点中的巡天观测信息，用于对天球观测面积进行预估。2.根据权利要求1所述的天球观测面积的预估方法，其特征在于，所述步骤S1采用HEALPix的方法对天球区域进行等面积多次划分，包括：S11)将所述天球区域利用三个互相垂直的大圆环进行分割，三个所述大圆环两两垂直相交，其中以赤道圈作为第一大圆环，在所述天球球面上形成6个顶点；S12)所述三个大圆环分别被其中的4个顶点分成4段相等的弧线，在每条弧线上选取中点将弧线段等分，产生12个中点，将所述第一大圆环上的4条弧线段的中点分别与其它两大圆环上的弧线段的中点连接，通过该划分将整个天球球面划分成12个等面积的大的球面四边形；S13)对每一个所述大的球面四边形进行再次划分：取对边的中点将每一所述大的球面四边形划分成四个小的球面四边形；S14)继续步骤S13)，直到达到需要的精度为止，此时得到多个面积相等的最小球面四边形。3.根据权利要求2所述的天球观测面积的预估方法，其特征在于，所述S11)具体为：以所述天球的球体中心为圆心，选择所述天球的赤道圈作为第一大圆环，任意选取一个与所述第一大圆环垂直的经线圈作为第二大圆环，然后再选择一个经线圈，该经线圈的所在面与所述第一和第二个大圆环面均垂直，从而获得了相互垂直的三个大圆环，并且每个所述大圆环的半径均为所述天球的球体半径。4.根据权利要求2所述的天球观测面积的预估方法，其特征在于，所述最小球面四边形具有一定的面积，以每一个所述最小球面四边形的中点作为该底层节点的位置。5.根据权利要求2所述的天球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，许优华，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：