兴隆观测基地数据共享与观测支持平台研究及实现

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1、中国科学院大学Universiq‘ofChineseAcademyofSciences博士学位论文密级送隆理型基垫塑量基皇皇趣趔塞挂王鱼婴殛厘塞理作看姓名：挂苤指导教师：姜瞳垩班塞虽生重型堂睦国塞云塞鱼学位类别：堡堂蝗±学科专业：玉塞挂丕皇左壁培养单位：生亘抖堂瞳国星云塞台2012年10月．R—e——s—e——a——r—c—h———a—n—dImplementationofXinglongObservatoryData．Sharingand0bservationSupportPlafformByLinQinADissertationSubmittedtoUniversityofChines

2、eAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofDoctorofAstronomicalTechniquesandMethodologyNationaIAstronomicaIObservatoriesJChineseAcademyofSciencesOctober，2012摘要兴隆观测基地作为我国重要的实测天体物理基地，从CCD普及到现在的20多年间，积累了大量历史天文观测数据，而且每年的观测数据量也在不断地增加，这些数据都具有重要的研究价值。然而现在兴隆观测基地的天文观测数据存在如下的问题：(1)观

3、测数据存储方式不统一，存储格式不规范；(2)与观测相关的必要的环境信息的获取不方便；(3)缺少统一的数据管理和发布平台，无法满足人们快速方便获取天文数据的需求。因此，对这些数据进行高效管理成为一项十分必要和迫切的工作。本文针对兴隆观测基地的上述问题，提出构建有自身特色的兴隆观测基地数据共享与观测支持平台。本文从天文观测数据共享平台系统架构、天文观测数据的统一规范化处理、观测相关的必要环境信息的自动采集、天文数据的统一管理和发布等方面展开深入研究，研究取得了如下成果：1、兴隆观测基地天文数据共享和观测支持平台系统架构系统架构是构建计算机软件系统的基础，为软件系统的建设提供总的目标。在分析兴隆

4、观测基地天文观测数据特点的基础上，综合观测基地天文学家对数据共享和观测支持的需求以及国际天文数据库的优点，本文提出了兴隆观测基地天文数据共享和观测支持平台的系统架构。为了从不同的视角理解系统，我们分别设计了系统的物理架构和逻辑架构。系统的物理架构给出了系统的物理构建的依据，系统的逻辑架构则理清了系统的逻辑层次和功能关系。2、兴隆观测基地历史、实时观测数据的自动入库方法历史和实时的天文观测数据是系统操作的核心对象。针对数据不规范的问题，我们首先制定了兴隆观测基地公用FITS文件头规范，并基于此构建了历史、实时观测数据的自动入库子系统，该子系统综合各项数据描述信息，对历史观测数据、实时观测数据

5、进行规范化处理，并对处理后的数据进行校准，最后实现入库管理。3、兴隆观测基地观测环境信息的自动入库方法观测环境信息是观测者决定是否开展天文观测活动的重要参考指标，也是天文学家评价和分析天文观测图像质量的重要参数。为了更好地实现实时、历史环境数据的共享，我们构建了观测环境信息自动入库子系统，该子系统已实现了气象信息的自动入库管理，方法可进一步推广到天光、云量、粉尘和seeing等其它环境信息的自动入库管理中。4、兴隆数据共享与观测支持平台人机交互网站为了更好地发挥天文观测数据的价值，使得天文学家方便、快捷地查询和获取数据，我们构建兴隆数据共享与观测支持平台的网站。该子系统通过互联网一方面向公

6、众提供方便、快捷的数据共享服务，例如检索、下载等服务，另一方面，可向天文观测者提供一定的观测支持，例如环境支持、远程辅助观测支持、用户数据中心等。本文的研究方法和研究成果具有下列创新点：(1)本研究将存储技术、元数据技术、数据库技术等有关大规模数据共享服务的研究理论系统并成功地应用到我国的天文研究领域中，探索出一条适合我国天文信息化发展的观测数据资源整合和共享新路；(2)本文将系统架构设计的方法系统性地引入到天文领域的数据库系统设计中，从而较为全面系统地阐述了兴隆观测基地数据共享与观测支持平台研究的目的、需求、需要解决的问题，并从逻辑角度、物理角度提出了解决问题的系统架构，确保了平台的建设

7、朝着正确且健康的方向发展；(3)本研究制定了一个服务于多台望远镜的以FITS文件头格式表示的元数据标准，该标准不但使兴隆观测基地的数据统一管理和共享成为现实，也对其它台站的相关工作具有重要的参考价值。总之，本文的研究工作在深入分析兴隆观测基地数据管理和共享需求的基础上，通过对系统平台架构，历史、实时观测数据的自动入库，观测环境信息的自动入库和平台人机交互网站等几个关键问题的深入研究，构建了一个适合兴隆观测基地又具有一定通