LAMOST恒星大氣參數(shù)提取系統(tǒng)的開題報告

LAMOST恒星大氣參數(shù)提取系統(tǒng)的開題報告一、選題背景隨著天文學科發(fā)展，光譜學成為了研究天體物理基本手段之一，而大規(guī)模光譜觀測是當前光譜學研究領域的一個重要方向。對光譜觀測數(shù)據(jù)的處理分析成為了光譜學研究的重要組成部分，光譜觀測數(shù)據(jù)處理平臺的開發(fā)成為了光譜學研究領域的熱點問題。大規(guī)模光譜觀測的一個重要應用是恒星光譜分類與大氣參數(shù)提取，涉及光譜數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)質量較差、處理量大等問題。通過大規(guī)模光譜觀測，我們可以了解更多天文學知識，包括星系、恒星和行星等的起源、演化和組成。而光譜數(shù)據(jù)在天文學研究中的應用越來越廣泛，例如，從光譜數(shù)據(jù)中提取恒星的光譜分類和大氣參數(shù)，以及搜索太陽系外行星等。因此，對大規(guī)模光譜數(shù)據(jù)進行處理和分析的需求越來越迫切。二、選題目的針對國內(nèi)外大規(guī)模光譜觀測項目的需求和光譜數(shù)據(jù)處理平臺的研發(fā)情況，本課題旨在設計一個能夠自動化恒星光譜分類和大氣參數(shù)提取的系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過可視化的方式呈現(xiàn)提取后的結果，提高研究效率。本系統(tǒng)主要面向LAMOST（大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡）觀測數(shù)據(jù)的處理，在此基礎上可以擴展至其他光譜觀測項目的數(shù)據(jù)處理。三、選題內(nèi)容和研究方法本系統(tǒng)包括兩大部分：光譜分類和大氣參數(shù)提取。光譜分類采用機器學習的方式進行，大氣參數(shù)提取則采用逆行星大氣化學計算的方法。光譜分類部分利用樣本標簽已知的光譜數(shù)據(jù)作為訓練樣本，采用機器學習的算法來對新的光譜數(shù)據(jù)進行分類識別。具體步驟包括：將光譜數(shù)據(jù)標準化，提取特征，訓練模型，分類識別。大氣參數(shù)提取部分采用逆行星大氣化學計算的方法。該方法基于氫氦模型和LTE（LocalThermodynamicEquilibrium，局部熱力學平衡）假設，應用CHIANTI數(shù)據(jù)庫計算大氣電離狀態(tài)和譜線等參數(shù)，從而獲得大氣參數(shù)。本系統(tǒng)采用Python語言實現(xiàn)，涉及到的主要技術有：機器學習算法、逆行星大氣化學計算等。四、預期成果本系統(tǒng)的預期成果為：1.實現(xiàn)對LAMOST觀測數(shù)據(jù)的光譜分類和大氣參數(shù)提取，提高以光譜數(shù)據(jù)為主要手段的天文學研究進度和效率；2.搭建一個友好的用戶界面，實現(xiàn)光譜分類和大氣參數(shù)提取的可視化展示；3.推廣和應用：本系統(tǒng)可推廣應用于其他光譜觀測項目的數(shù)據(jù)處理。五、存在的問題1.光譜數(shù)據(jù)質量問題：光譜數(shù)據(jù)質量對光譜分類和大氣參數(shù)提取的結果有較大影響，如何處理質量較差的光譜數(shù)據(jù)是一個待解決的問題；2.系統(tǒng)自適應問題：不同光譜數(shù)據(jù)集的處理方法可能不同，如何實現(xiàn)系統(tǒng)的自適應性是需要考慮的問題；3.高效處理問題：部分光譜數(shù)據(jù)處理過程需要大量計算，如何在保證結果正確性的前提下提高處理速度成為了需要解決的問題；4.兼容性問題：將系統(tǒng)推廣應用于其他光譜觀測項目時需要考慮兼容性問題，因此如何實現(xiàn)系統(tǒng)的兼容性是一個需要解決的問題。六、研究計劃1.閱讀相關文獻，了解機器學習算法和逆行星大氣化學計算方法的原理和應用；2.收集和整理LAMOST觀測數(shù)據(jù)，進行數(shù)據(jù)清洗和處理；3.設計和實現(xiàn)光譜分類和大氣參數(shù)提取算法，并完善系統(tǒng)功能；4.設計并實現(xiàn)可視化用戶界面，并進行系統(tǒng)測試和調試；5.推廣和應用：將系統(tǒng)應用于其他光譜觀測項目，探索系統(tǒng)的兼容性和應用范圍。七、參考文獻[1]楊帆,王遠敏,王天真.基于光譜數(shù)據(jù)的機器學習在天文學領域的應用研究[J].中國科技資源導刊,2019,53(14):163-166+171.[2]趙新剛,陳磊,郭虎紅.恒星大氣物理參數(shù)的逆行星化學計算及其應用[J].中國天文學會學報,2013,33(3):219-229.[3]GrayRO,CorballyCJ,GarrisonRF,etal.TheThirdCatalogueofNearbyStars,andtheL