虚拟天文台与大样本数据分析
课程信息
天体物理学专业硕士研究生第2学期专业选修课，2学分，32学时
教学目标
虚拟天文台是天文学研究进入大样本海量数据时代新的研究工作方式，基于虚拟天文台的大样本数据分析是天体物理学研究的基本工具和基础。通过对虚拟天文台概念的掌握，以及对大样本分析方法的学习，了解大样本分析与单个天体研究的区别，掌握在实际研究工作中进行有效数据分析的基本方法，尤其是对观测误差和不完备性的关注。使学生通过本课程的学习，掌握一些基本方法，更重要的是加强对误差的关注、对选择效应的讨论、对连贯一致的批量分析方式的体会。
预期效果
使学生在第一学年内掌握天体物理大样本数据的基本处理方法，学会获取数据、比较数据、分析数据，学会用可视化、模拟等方式表达科学结果，对数据和数据分析结果形成基本的科学态度，形成天文学必不可少的科学理念。
主要内容
本课程包括虚拟天文台和大样本数据处理两部分内容。前者提供基本的操作工具和面对海量数据的新的理念和思想，后者包括实际工作中需要用到的基本处理方法和步骤。大样本数据处理涵盖天体物理学常涉及到的测光数据、光谱数据、模拟数据等三个方面，然后辅助图像可视化的方法对结果进行展示和讨论。整个课程就是发现问题、分析问题、解决问题、展现解决方案的全过程的浓缩，帮助学生尽快进入科研状态打下基础、提供工具。
第一章：绪论
核心要点：大样本天体物理时代的概念，巡天和虚拟天文台背景下的天文学研究的新阶段。
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引言：课程信息介绍，计算机要求，课程结构
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为什么学习本课程：虚拟天文台与大样本的时代
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怎样学习本课程：面向观测数据的研究方法
第二章：大型巡天设备
核心要点：重要并且常用的大型天文学巡天观测项目；这些巡天项目的运作情况、科学目标、科学产品的基本特点。
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地面光学巡天：2MASS，SDSS，LAMOST，Pan-STARRS
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空间巡天：Gaia
第三章：虚拟天文台（VO）
核心要点：VO的概念；VO基本工具的使用；基于虚拟天文台的科学研究流程。
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6. 什么是VO：基本概念
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. VO工具
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8. 数据获取与交叉证认
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9. VO的科学
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10. * 国际VO联盟与中国VO现状
第四章：测光数据分析
核心要点：测光数据的特点和误差；用测光数据估计距离。
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11. 测光观测选源
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12. 时域测光
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. 测光距离
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14. * 测光化学丰度
第五章：光谱数据分析
光谱分析的基本方法；视向速度和其它物理参数的估计方法和误差分析。
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15. 光谱观测选源
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16. 伪归一化与归一化
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17. 谱线和视向速度
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18. 谱指数
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19. * 光谱数据挖掘
第六章：模拟、模型、误差
核心要点：蒙特卡洛模拟的基本方法；最大似然方法和贝叶斯方法估计物理参数。
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20. 蒙特卡洛模拟
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21. 基于模型的参数估计：最大似然方法，贝叶斯方法，及其误差分析
第七章：图像分析
核心要点：图像表达的基本方法；用图像表达数据分析的结果。
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22. 图像表达
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23. 图像分析处理
第八章：结果讨论
核心要点：选择效应的概念；选择效应的分析方法。
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偏好与选择效应
以上主要内容包含8章24节，其中标题前加有 * 标识的为一般了解内容计3节。主要是课堂讲授，组织一部分上机操作。课程结合大量的各种类型的天体物理数据获取、分析实例和最新的观测项目，采用多媒体和板书相结合的方式进行授课。课堂听讲和加强讨论，介绍最新的观测项目的开展和最新技术的尝试，使学生在掌握基本方法和技能的基础上能运用到数据的获取和实际观测的数据分析处理。
考核方式：期末占60%，平时占40%。
教材
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自编教材；
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《虚拟天文台》，崔辰州 译，中国科学技术出版社；
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《数据分析方法》，梅长林 范金城 编，高等教育出版社；
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arXiv.org/astro-ph 相关文献。