【摘要】：天體光譜中蘊(yùn)含著豐富的物理信息和化學(xué)信息,天體光譜數(shù)據(jù)的研究主要分為定性和定量分析。定性分析主要是確定天體的化學(xué)成分,而定量分析是要確定天體化學(xué)元素的含量、天體的溫度、壓力等參數(shù)值,進(jìn)而間接地去確定天體的相關(guān)科學(xué)屬性。我國(guó)的大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡(簡(jiǎn)稱LAMOST,又稱郭守敬望遠(yuǎn)鏡)是目前世界上光譜獲取率最高的望遠(yuǎn)鏡,它的建立和運(yùn)行對(duì)于天文研究意義重大,對(duì)我國(guó)天文行業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。本文主要利用LAMOST天體光譜數(shù)據(jù),研究核嶺回歸(KRR)方法在恒星大氣物理參數(shù)測(cè)量方面的應(yīng)用問題。主要內(nèi)容如下:(1)原始光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理及特征提取。光譜預(yù)處理通常包括光譜去噪,流量歸一化,連續(xù)譜擬合,譜線提取等,特征提取則包括物理特征檢測(cè)和數(shù)學(xué)特征提取。一條一維光譜數(shù)據(jù)通常是對(duì)應(yīng)一條數(shù)千維的向量,特征提取對(duì)于天體目標(biāo)的科學(xué)參數(shù)測(cè)量及性質(zhì)推斷具有關(guān)鍵作用。本文采用了主成分分析法對(duì)光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行特征提取,這一方法即可以保留數(shù)據(jù)的主要特征又能降低數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)空間和后期計(jì)算的復(fù)雜度。(2)基于KRR方法的恒星大氣參數(shù)自動(dòng)測(cè)量。本文首先介紹了嶺回歸方法和核函數(shù)的理論發(fā)展。嶺回歸方法是最小二乘方法的變形,是在該方法的基礎(chǔ)上添加了誤差項(xiàng),把無(wú)偏估計(jì)問題轉(zhuǎn)換成有偏估計(jì),在損失部分精度的情況下擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。其次研究了核函數(shù)的作用和選擇,核函數(shù)和嶺回歸方法的結(jié)合即得到了KRR方法�；谠摲椒ū疚倪M(jìn)行了恒星大氣物理參數(shù)的自動(dòng)測(cè)量,實(shí)驗(yàn)結(jié)果及誤差分析表明該方法能夠以較高精度來(lái)自動(dòng)測(cè)量恒星大氣參數(shù)。(3)基于數(shù)據(jù)聚類策略-KRR方法的恒星大氣參數(shù)自動(dòng)測(cè)量。與其它方法如支持向量回歸(SVR)相比,KRR在應(yīng)用中具有運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的缺點(diǎn),但測(cè)量結(jié)果要略優(yōu),所以為了提高運(yùn)行效率,本文采用數(shù)據(jù)聚類思想和KRR方法進(jìn)行結(jié)合,進(jìn)而來(lái)降低整體運(yùn)行時(shí)間。本文分別對(duì)比了隨機(jī)劃分分組和基于K-means聚類分析思想分組,發(fā)現(xiàn)采用K-means算法效果更好,另外由于數(shù)據(jù)利用有效性的提高,在實(shí)現(xiàn)運(yùn)行時(shí)間降低的同時(shí),實(shí)驗(yàn)中參數(shù)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確率也有相應(yīng)的提高。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P141.5
【圖文】：

以及我國(guó)的 LAMOST 巡天計(jì)劃。隨著巡天計(jì)劃的運(yùn)行，對(duì)星空的探索力度越來(lái)越大，天體光譜數(shù)據(jù)將會(huì)越來(lái)越多，因此，快捷高效的天體光譜研究方法就變得迫切需要了。1.2 研究背景及意義1.2.1 LAMOST 項(xiàng)目LAMOST 是我國(guó)自主設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、研發(fā)的具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的首臺(tái)天文科學(xué)裝置，目前是世界上大口徑，大視場(chǎng)的最大光譜獲取率的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。它的全稱是“大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡”（The Large SkyArea Muliobject FiberSpectroscopic Telescope）[3]。1978 年 3 月我國(guó)科技事業(yè)全面復(fù)蘇，天文學(xué)也借此進(jìn)行重建，作為國(guó)家級(jí)重大科研項(xiàng)目，LAMOST 在 2001 年 9 月開始修建，2008年 10 月建設(shè)完成，之后在 2010 年 4 月 17 日，LAMOST 被冠名為“郭守敬望遠(yuǎn)鏡”，如圖 1.1 所示。

2.天體光譜數(shù)據(jù)處理2.2 天體光譜的預(yù)處理2.2.1 去噪在眾多領(lǐng)域之中，由于噪聲的存在，導(dǎo)致獲取到數(shù)據(jù)無(wú)法直接使用。噪聲會(huì)對(duì)原始信號(hào)產(chǎn)生一定的干擾，在數(shù)據(jù)分析過程中無(wú)法明確的分析出數(shù)據(jù)隱藏的信息。在數(shù)據(jù)處理之前需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理，噪聲無(wú)法完全去除，但可以盡量降低噪聲對(duì)數(shù)據(jù)分析的影響。去噪[25]是數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵步驟。在去噪領(lǐng)域中，小波去噪理論發(fā)展迅速，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單操作快捷，小波去噪方法受到許多學(xué)者的重視。小波去噪表現(xiàn)出非常好的特性，通過設(shè)定合適的閾值，大于閾值是信號(hào)產(chǎn)生的應(yīng)該保留，小于閾值的是噪聲產(chǎn)生的應(yīng)置為零，從而達(dá)到去噪的目的。采用閾值函數(shù)對(duì)各層系數(shù)進(jìn)行量化，最后根據(jù)量化的各層系數(shù)進(jìn)行重構(gòu)信號(hào)，這樣就是起到了去噪的目的。如下圖 2.2 采用小波去噪方法對(duì)恒星光譜進(jìn)行去噪，采用的是sym7 去噪函數(shù)，去噪等級(jí)為 5 級(jí)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前5條

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本文編號(hào)：2714851