- 相關(guān)推薦
光譜分析軟件在天文學(xué)研究中的應(yīng)用探索
21世紀(jì)以來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對于科學(xué)信息及宇宙探索的渴望，使得天文學(xué)以驚人的速度快速發(fā)展。天文觀測進一步從可見光、射電波段擴展到包括紅外、紫外、X射線和γ射線在內(nèi)的電磁波各個階段，形成了全波段天文光譜學(xué)，并為探索各類天體和天文現(xiàn)象的物理本質(zhì)提供了強有力的觀測手段。
一、光譜分析數(shù)據(jù)的形成
對于天體光譜分析數(shù)據(jù)的有效研究表明，光譜分析數(shù)據(jù)是按照波長的有序排列來表示的天體電磁輻射，是一系列有連續(xù)性的數(shù)據(jù)，在每一處的波長中所對應(yīng)的的有效流量是不同的。天文學(xué)家利用光譜信息軟件，可以對宇宙中物質(zhì)的分布特征進行相關(guān)研究及數(shù)據(jù)收集，同時可以對天體的形成及隨時間的演化等重大科學(xué)問題進行初步的探索，并為進一步的探索打下堅實的基礎(chǔ)。
二、光譜分析數(shù)據(jù)的特征提取方法
特征提取是光譜分析軟件應(yīng)用中的一個重要環(huán)節(jié)，也是對光譜數(shù)據(jù)進行挖掘的重要一步。對于海量天體光譜數(shù)據(jù)處理的效率及準(zhǔn)確性有著重要的影響，這一環(huán)節(jié)中包括轉(zhuǎn)換和選擇兩個步驟，首先著重提取與目標(biāo)有關(guān)的信息并進行數(shù)據(jù)成分分析，剔除與當(dāng)前任務(wù)無關(guān)的信息，隨后將提取的信息轉(zhuǎn)化為適合分析研究的表達方式，以供研究，在這里主要介紹三種特征的表達方式：統(tǒng)計約簡法、特征譜法、譜線法。
2.1統(tǒng)計約簡法
這是在目前的實際探索中，應(yīng)用最廣泛的一種提取方式，它的優(yōu)點是便于操作及使用。使用過程是對天體輻射能量進行分解、重本文由畢業(yè)論文網(wǎng)http://www.lw54.com收集整理組和取舍，盡可能的去除冗余和噪聲，并及時的將信號進行轉(zhuǎn)化。
2.2特征譜法
特征譜法可以看作是人工"光譜"，主要包括兩種構(gòu)造方法：一種是強調(diào)頻譜特征的準(zhǔn)確表征，相關(guān)研究者基于觀測光譜流量的中值法和幾何均值法研究了類星體特征普的構(gòu)造；第二種是強調(diào)對觀測光譜近似表達能力，這一方面的相關(guān)研究者根據(jù)PCA方法研究了恒星特定譜的構(gòu)造。
2.3譜線法
譜線法的優(yōu)點是物理意義強，易于解釋，但也有其相關(guān)的局限性：儀器、波長和流量標(biāo)定情況對于譜線的描述影響較大等。
三、軟件簡介
目前應(yīng)用較為廣泛且使用性能好的光譜分析軟件有以下7種：
3.1VOSpec軟件
VOSpec軟件在使用過程中，利用了光譜訪問協(xié)議，對數(shù)據(jù)的組織功能強大，用戶在使用時可以通過天體名稱或坐標(biāo)在光譜庫中進行有效的相關(guān)檢索。VOSpec軟件標(biāo)準(zhǔn)功能主要有光譜分析和擬合光譜能量分布兩種，能夠為用戶提供可靠的光譜處理功能，在有效時間內(nèi)整合來自不同的數(shù)據(jù)提供者、波段和元數(shù)據(jù)光譜。
3.2VOSED軟件
通過簡單的光譜訪問協(xié)議，VOSED軟件可以進行在線查詢光譜信息，并及時合成光譜能量分布。目前，VOSED軟件有兩種工作模式：單目標(biāo)模式和多目標(biāo)模式。單目標(biāo)模式是指用戶在輸入目標(biāo)名稱后，VOSED通過數(shù)據(jù)庫現(xiàn)實該目標(biāo)的的相關(guān)信息；多目標(biāo)模式是指，用戶在工作中可以實時的監(jiān)控查詢狀態(tài)，查詢結(jié)束后可以創(chuàng)建相關(guān)的壓縮文件。VOSED的查詢界面和顯示界面如下圖：
3.3Spec View軟件
Spec View軟件不僅能夠讀取哈勃空間望遠鏡的數(shù)據(jù)格式，還可以讀取其他科學(xué)設(shè)備的光譜，并通過虛擬天文臺查詢并讀取數(shù)據(jù)。它的功能主要包括：光譜單位轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、繪圖注釋、可視化參數(shù)自定義、平鋪繪圖等。
3.4Iris軟件
Iris軟件主要有NED數(shù)據(jù)導(dǎo)入、數(shù)據(jù)可視化和自定義、光譜模型擬合光譜能量分布和非常規(guī)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換工具四個特點。Iris可以讀取多個單獨的數(shù)據(jù)源或光譜能量分布，用戶可以通過Iris的紅移法、插值法、集成法三種方法來創(chuàng)建光譜能量分布。
3.5SPLAT軟件
SPLAT軟件在工作過程中能夠同時讀取多個光譜，并進行單個或多個顯示。它的功能主要體現(xiàn)在兩個方面：查詢和下載光譜的簡單光譜訪問協(xié)議；在桌面上使用的簡單應(yīng)用程序傳遞消息。
3.6CASSIS軟件
CASSIS軟件主要有譜線認證、構(gòu)造任何望遠鏡的理論光譜、比較望遠鏡數(shù)據(jù)和和各種模型光譜數(shù)據(jù)及估計光譜物理參量四個特點，可以通過簡單應(yīng)用程序消息傳遞協(xié)議使數(shù)據(jù)在不同的天文軟件間傳遞和交互操作。
3.7ASERA軟件
ASERA軟件的特點：譜線能夠隨鼠標(biāo)而動，同時紅移值自動給出；自定義可視化；批處理程序，可以同時處理多個光譜；光譜平滑等。用戶借助ASERA軟件可以輕松識別光譜和估測紅移，尤其對低質(zhì)量光譜的識別。
結(jié)束語：
在未來的天文學(xué)發(fā)展中光譜軟件的應(yīng)用會越來越廣泛，相信隨著天文學(xué)家和研究者的互動，光譜分析軟件會朝著方便快捷、強大有效的方向繼續(xù)發(fā)展。
【光譜分析軟件在天文學(xué)研究中的應(yīng)用探索】相關(guān)文章：
醫(yī)療軟件開發(fā)中現(xiàn)代軟件工程方法應(yīng)用的研究論文04-27
NH4Cl在石油樹脂合成中的應(yīng)用探索研究04-26
CAI在計算機軟件教學(xué)中的應(yīng)用研究05-01
DCOM分布式軟件技術(shù)在EIS中的研究和應(yīng)用05-02
項目驅(qū)動教學(xué)模式在軟件技術(shù)專業(yè)教學(xué)中的研究與應(yīng)用04-29
軟件工程在軟件開發(fā)中的應(yīng)用論文04-27
FMEA在航空供應(yīng)鏈中的應(yīng)用探索04-28
多媒體教學(xué)在高職日語中的探索與應(yīng)用05-01