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BATC测光系统的流量定标

. BATC 星等标准星

二.星等测光Photometry

. 提取图像头中的信息

. 消光曲线

五.消光的变化

.对消光变化的拟合

.迭代(Iteration)

八.程序的运行

 

. BATC 星等标准星(standard stars)

我们使用了Oke & Gunn(1983)4颗流量标准星进行BATC的流量定标 它们分别是BD+17d4708, BD+26d2606, HD19445 HD84937这些星的绝对流量取自 Fukugita et al.(1996) Yan et al.(1999)论文中对BATC星等的定义和从光谱卷积得到BATC星等的方法做了较详尽的介绍。 通过BATC用这4颗流量标准星在测光夜的观测数据,我们对他们的流量进行了相互交叉检验(ZHOU,et al. 2000)。由此我们还对这4颗标准星的流量进行了修正。1给出了这4颗流量标准星的BATC星等 (ZHOU et al. 1999)

No

Filter

Wavelength

HD19445

HD84937

BD+262606

BD174708

1

a

3371.5

9.238

9.477

10.813

10.703

2

b

3906.9

8.653

8.805

10.231

10.071

3

c

4193.5

8.448

8.629

10.061

9.829

4

d

4540.0

9.293

8.528

9.940

9.699

5

e

4925.0

8.189

8.430

9.855

9.595

6

f

5266.8

8.073

8.331

9.731

9.497

7

g

5789.9

7.969

8.258

9.630

9.390

8

h

6073.9

7.935

8.240

9.614

9.363

9

i

6655.9

7.885

8.212

9.577

9.330

10

j

7057.4

7.852

8.181

9.531

9.292

11

k

7546.3

7.826

8.169

9.518

9.256

12

m

8023.2

7.800

8.149

9.488

9.234

13

n

8484.3

7.790

8.153

9.479

9.236

14

o

9182.2

7.784

8.151

9.463

9.212

15

p

9738.5

7.801

8.172

9.486

9.229

 

   

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二.星等测光Photometry

沿用我们以前的测光方法(Yan,1999),用半径为15像元的孔径来进行孔径测光。目前暂时使用Bertin的测光程序 Source Extractor来测量星等。 测光参数的选取列在文件dingbiao.set中。 文件bindbiao.param指定了输出星表dingbiao.cat中所包含的内容。 :所输出的星表dingbiao.cat是一个临时文件。在其被使用后将被删除。在输出星表中中心最亮的不饱和星将被认证是所要的标准星。为了使用方便, 得到的这个仪器星等在与其BATC星等比较之前,我们把它归算到300(5分钟)曝光的仪器星等。

 

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. 提取图像头中的信息

从所处理图像的图像头中 ,我们可以得到图像的中心坐标(RADEC),观测日期,观测时刻和曝光时间。 中心坐标和观测时间可用来计算图像的大气质量。曝光时间可用来归算仪器星等到同一曝光时间。  

 

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. 消光曲线

消光曲线是仪器星等相对于大气质量的变化曲线。将星等对大气质量图进行线性拟合我们可以得到地球大气的消光系数和测光系统的仪器零点。这里的星等是仪器星等和标准星BATC星等的差值

M_inst-M_batc = K X + C

这里 X 是大气质量,K是消光系数,C是仪器零点。我们通过使用这个直线对观测点进行中值拟合来得到消光系数和仪器零点。 拟合程序中调用了程序库中的有关程序。
"A program from Numerical Recipe, medfit" 

 

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五.消光的变化

按照以前的一贯假设,我们测光系统的仪器零点不会在几小时内有明显的变化。观测中看到的变化主要来自大气消光的变化。因此,需要一个时间项来模拟地球大气变化的影响。在以前的工作中。我们使用一个加在仪器零点上的时间项f(ut)来进行改正。这个时间项与滤光片波长和大气质量无关。 它可以被视作所有变化因素的平均变化。如Yan(1999)论文所述,f(ut)可以很大程度上减小各种变化造成的影响,使许多测光夜的定标误差达到BATC的测光要求。

为了达到更好的效果,我们在目前的工作中, 考虑了颜色和望远镜指向的因素,并把时间改正项加在消光系数上,而不是加在仪器零点上。我们使用两种定消光变化的方式。一个是对每个滤光片的观测数据单独考察变化;另一个是对各种滤光片变化的平均得到消光的变化。取平均时, 考虑了各颜色消光系数对变化的影响。  

 

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.对消光变化的拟合

以前我们用一些首尾相连的直线来拟合变化,而现在我们用 对数据点的平滑来得到消光的变化曲线。平滑时使用了正负2小时内的所有观测点。根据时间间隔的大小给与不同的权重。 权重的大小按以下形式确定:

1/(1.0+(T_fit-T_obs)^2)

这里 T_fit 是所确定点的时刻, T_obs 是各观测点的时刻。  

 

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.迭代(Iteration)

要对消光变化有准确的了解, 需要首先很好地确定消光系数和仪器零点。而为了很好地确定消光系数和仪器零点, 又需要知道消光的变化情况。因此, 我们采取反复迭代的方式, 来求消光系数, 仪器零点和天气变化。 幸运的是对于绝大多数的观测夜,经过4次以内的迭代就可收敛。 为了安全起见, 我们不加判断地采取了10次迭代。

 

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八.程序的运行

我们发展了两个类似的程序: dingbiao_ds dingbiao_qs 。它们分别用于分滤光片处理天气变化和求天气各滤光片的平均变化。 这里, 我们用dingbiao_ds来说明程序的使用方法。

简单执行 dingbiao_ds , 而不加任何参数, 可以从窗口内看到如下一些简单的帮助信息:

这些信息表明了此程序可以完成的4种功能,以下分别予以介绍:

1. 读图像并计算消光系数,仪器零点和天气变化

dingbiao_ds  image-directory  figur-format

如果只有两个参数。那幺一个是图像所在目录,另一个是图像格式, 程序将从读图像开始完成全部计算。 图像位置可以给绝对路径名或相对路径名。 常用的图像格式有以下三种:
* xw :
把图输出到X-图像窗口内;
* gif :
把输出图以gif格式存储到图形文件中。 本说明所用图像就是这样得到的;
* ps :
把输出图以 postscript 格式存储到文件中。 此文件可用于打印和LaTex;

如果选择的是 "xw" , 需要用鼠标点击图像窗口来进行下一步计算并显示后边的图像我们把包括星等, 大气质量等 中间结果存在名为result.dat stdxxxx.dat的文件中。 xxxx 是观测日期儒略日的后4位数字。
  

文件中第一列是滤光片名称; 第二列是观测世界时时刻; 第三列是大气质量; 第四列是归算到300秒曝光仪器星等与BATC星等的差值。

2. 检验处理过程和结果

为了方便检验, 在计算过程中,程序输出了各种图。我们也可以利用中间结果result.dat来重新检查。 方法是用plot代替图像文件目录:

dingbiao_ds  plot  figure-format

在这种情况下, 只有图像格式名可以改变。 计算过程中所显示的图共有五种:

 

首先是第一次拟合消光曲线的情况(figures/pf11127.gif)
 
 

 

其次是仪器零点上反映天气的变化 f(ut) of Yan(1999) (figures/rC91127.gif)

 

 

 

第三是消光项上反映的大气消光的变化(figures/rK91127.gif)

最后是每次迭代后对消光曲线的拟合 (figures/nf91127.gif)

 

程序在显示图像的同时, 在命令窗口中显示每次迭代的结果。

 

3, 获得某时刻的消光和仪器零点

从以前计算的中间结果stdxxxx.dat (again, xxxx is Julian date) , 我们可以得到当天观测期间内任何时刻各滤光片的大气消光和仪器零点值:

dingbiao_ds  filter-band  Julian-date  UT

需要输入三个参数。 它们分别是滤光片名称, 儒略日和世界时。还以JD1127的观测为例, 我们执行以下命令:

dingbiao_ds d 1127 16.35

就可以得到d滤光片,1127那天16.35世界时的大气消光和仪器零点如下:

 

4. 获得定标后星等

当输入以下参数: 滤光片名, 儒略日,观测时刻,大气质量,曝光时间和仪器星等。我们就可以得到该星的大气外BATC星等。

dingbiao_ds Filter J.day U.T. AirMs Exposur M_inst

再以JD1127为例。 当执行了如下命令后:

dingbiao_ds d 1127 16.35 1.20 600 17.3

我们就可得到所输入参数情况下的BATC星等:

 

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 .

利用所编的新程序,我们检查了所有的BATC数据光盘。检验确定所有可以用于BATC流量定标测光夜。 我们分别用dingbiao_dsdingbiao_qs对这些天进行了计算。得到了这些天消光系数和仪器零点的情况。对于所有这些测光夜中得到的待定标天区图像,通过进一步的计算, 我们给出了这些图像的星等零点。 也就是说, 从这些图像上直接得到的仪器星等加上这个星等零点, 就是大气外的BATC星等。这个工作可由另一个程序完成:

apply image-list-file

输入的参数为图像名表。这里, 我们还分别专门给出了TA03天区的计算结果。  

 

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. 用TA03检验定标效果

利用TA03天区的观测资料,我们对定标结果进行了检验(详见,数据处理PipelineIII部分)。工作内容包括以下几个步骤:

 

*   1, TA03天区按颜色进行合并,得到15个颜色的15个合并图像。

*    

*   2, BATCpip2PSF拟合的方法,对TA03天区的源进行测光。我们由此得到它们的星等值: M_pip2

*   3, 对测光夜内所观测的所有TA03天区图像进行孔径测光。然后用孔径测光的星等和生长曲线,得到一些孤立的不饱和亮源的全流量仪器星等, M_ap

*    

*   4, 对每颗星,逐一比较它们从单图和合并图像上得到星等的星等差。求得两图之间星等差得平均值M_pip2-ap

*    

*   5, 检验所有观测夜得M_pip2-ap-Mag_zero Mag_zero是定标得到得测光夜单图的星等零点。 对于同颜色的所有测光夜M_pip2-ap-Mag_zero 应该等于同一常数。事实上

M_pip2-ap-Mag_zero 就是合并图象的星等零点

 

以下每个表反映一个滤光片的流量定标情况。

Magnitude Calibration of TA03 field on a band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p1051186TA03a098

-1.232

0.014

0.081

50

0.000

0.000

 

The error (RMS) of calibration is 0.000

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03a.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on b band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0550455TA03b055

-1.199

0.009

0.129

140

0.021

-0.013

 

p0510382TA03b126

-1.684

0.005

0.138

69

0.026

-0.015

 

p0550462TA03b071

-1.265

0.010

0.160

106

0.025

-0.016

 

p0520400TA03b123

-1.709

0.003

0.126

128

0.019

0.007

 

p1051199TA03b084

-1.135

0.008

0.019

101

0.047

0.038

 

The error (RMS) of calibration is 0.021

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03b.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on c band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p1051199TA03c085

-0.563

0.008

0.054

220

0.015

-0.012

 

p1081214TA03c043

-0.173

0.007

0.060

209

0.017

0.014

 

p1101239TA03c055

-0.344

0.007

0.046

118

0.010

-0.002

 

The error (RMS) of calibration is 0.011

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03c.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on d band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0520400TA03d124

-0.562

0.004

0.168

245

0.018

0.000

 

p0510382TA03d127

-0.531

0.007

0.166

234

0.016

0.004

 

p0550462TA03d070

-0.592

0.008

0.207

241

0.022

0.012

 

p1051199TA03d086

-0.008

0.009

0.054

291

0.024

-0.011

 

p1101237TA03d071

-0.641

0.004

0.051

168

0.016

-0.007

 

The error (RMS) of calibration is 0.008

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03d.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on e band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0330072TA03e095

-0.122

0.015

0.132

331

0.023

-0.001

 

p1051186TA03e097

0.206

0.008

0.072

291

0.022

0.009

 

p0330092TA03e047

0.080

0.008

0.126

276

0.027

-0.005

 

p1101239TA03e054

-0.895

0.011

0.049

137

0.017

-0.006

 

The error (RMS) of calibration is 0.006

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03e.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on f band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0520400TA03f125

-0.247

0.003

0.094

307

0.014

0.003

 

p1081214TA03f046

-1.168

0.005

0.066

203

0.021

0.000

 

p0740797TA03f088

-0.411

0.006

0.049

242

0.024

0.005

 

p0510382TA03f125

-0.209

0.005

0.096

301

0.017

0.005

 

p0550462TA03f072

-0.551

0.003

0.112

318

0.018

0.003

 

p0700757TA03f089

-0.444

0.006

0.126

303

0.022

-0.001

 

p0330072TA03f094

0.061

0.013

0.078

330

0.028

-0.018

 

p0550455TA03f056

-0.403

0.006

0.091

307

0.019

0.002

 

p1101237TA03f050

-0.963

0.005

0.059

151

0.021

0.004

 

The error (RMS) of calibration is 0.007

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03f.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on g band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0700757TA03g090

-0.586

0.010

0.060

385

0.016

-0.002

 

p1081214TA03g044

-1.370

0.005

0.067

218

0.016

0.009

 

p0550462TA03g073

-1.067

0.001

0.085

327

0.015

-0.001

 

p0510382TA03g124

-0.405

0.006

0.070

368

0.020

-0.006

 

p0570490TA03g059

-0.604

0.006

0.066

394

0.012

-0.006

 

p0520400TA03g126

-0.996

0.004

0.060

387

0.018

-0.007

 

p0550455TA03g057

-0.570

0.008

0.051

379

0.019

0.011

 

p1101237TA03g072

-1.156

0.007

0.052

220

0.019

0.011

 

The error (RMS) of calibration is 0.008

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03g.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on h band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0320049TA03h092

-0.591

0.011

0.058

404

0.020

0.011

 

p0550462TA03h074

-1.073

0.004

0.069

370

0.021

0.014

 

p0570490TA03h065

-0.419

0.005

0.095

410

0.017

-0.012

 

p0520400TA03h127

-0.807

0.005

0.050

405

0.016

0.007

 

p0550455TA03h058

-0.379

0.007

0.064

396

0.013

-0.004

 

p0700757TA03h091

-0.391

0.005

0.067

391

0.019

-0.011

 

p1101239TA03h053

-1.106

0.010

0.056

253

0.020

-0.011

 

The error (RMS) of calibration is 0.010

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03h.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on i band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0700757TA03i088

0.344

0.004

0.045

407

0.020

-0.006

 

p1051186TA03i099

0.312

0.007

0.083

417

0.035

-0.031

 

p0550462TA03i075

-0.345

0.002

0.042

436

0.025

-0.002

 

p1051199TA03i046

0.175

0.008

0.033

461

0.023

0.017

 

p0570490TA03i058

0.328

0.006

0.040

446

0.027

-0.020

 

p0510382TA03i123

0.553

0.005

0.048

387

0.023

0.000

 

p0330092TA03i045

1.144

0.009

0.042

362

0.021

-0.001

 

p0520400TA03i122

-0.056

0.002

0.039

434

0.022

0.006

 

p0330072TA03i093

0.436

0.005

0.037

411

0.023

0.013

 

p0780850TA03i032

0.505

0.012

0.041

365

0.033

0.023

 

p1081214TA03i042

-1.831

0.006

0.039

190

0.027

0.006

 

The error (RMS) of calibration is 0.015

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03i.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on j band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0330072TA03j107

-0.783

0.005

0.045

455

0.020

0.007

 

p1081214TA03j045

-1.829

0.008

0.069

265

0.022

-0.009

 

p0550462TA03j076

-1.570

0.005

0.074

328

0.027

0.017

 

p0740797TA03j091

-1.539

0.005

0.047

330

0.031

0.007

 

p0570490TA03j066

-0.891

0.006

0.089

450

0.024

-0.004

 

p1321512TA03j085

-0.784

0.003

0.062

448

0.019

-0.001

 

p0330092TA03j046

-0.098

0.005

0.061

446

0.039

-0.034

 

p0520400TA03j121

-1.308

0.007

0.054

456

0.023

0.006

 

p0550455TA03j054

-0.847

0.009

0.053

441

0.032

0.023

 

p1101239TA03j052

-1.741

0.012

0.049

271

0.022

-0.015

 

The error (RMS) of calibration is 0.015

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03j.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on k band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0330072TA03k081

-1.040

0.006

0.042

487

0.020

0.008

 

p0570490TA03k036

-1.139

0.004

0.044

370

0.018

0.004

 

p0330092TA03k044

-0.357

0.010

0.048

496

0.027

-0.022

 

p1101237TA03k049

-1.544

0.006

0.027

297

0.028

0.019

 

The error (RMS) of calibration is 0.015

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03k.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on m band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0300024TA03m101

-1.012

0.009

0.057

426

0.029

0.021

 

p0520400TA03m139

-1.348

0.003

0.073

451

0.026

-0.012

 

p1321512TA03m086

-0.907

0.003

0.081

414

0.024

-0.012

 

The error (RMS) of calibration is 0.016

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03m.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on n band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p1321512TA03n083

-1.935

0.005

0.085

215

0.000

0.000

 

The error (RMS) of calibration is 0.000

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03n.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on o band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0300024TA03o102

-2.656

0.011

0.059

305

0.000

0.000

 

The error (RMS) of calibration is 0.000

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03o.cat < 15.0 mag

 

Magnitude Calibration of TA03 field on p band

Image-name

M_zero

Error

Growth

Nstar

M_ap Error

Cali_err

 

p0300024TA03p103

-3.551

0.009

0.069

169

0.000

0.000

 

The error (RMS) of calibration is 0.000

The Calibrated Aperture Photometry Catalog: TA03p.cat < 15.0 mag

 

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