[发明专利]一种定量计算光学观测光污染的方法

说明书

本发明提供的一种定量计算光学观测光污染的方法，包括：建立黄道光信号量仿真模型、气辉信号量仿真模型、银河系光信号量仿真模型以及大气散射光信号量仿真模型；利用光学望远镜进行实际观测，得到夜天光观测信号量；利用所建立的仿真模型仿真计算得到黄道光信号量、气辉信号量、银河系光信号量以及大气散射光信号量；根据得到的夜天光组成部分的信号量，求和计算得到夜天光信号量；将采用光学望远镜得到的夜天光观测信号量与仿真计算得到的夜天光信号量做差，计算得到光污染观测信号量。该方法实现了光污染观测信号量的定量计算，避免通过观测设备观测的数据分析光污染存在的较大误差，有利于天文台的初期选址以及光学观测过程中的分析研究。

技术领域

本发明涉及光学望远镜技术领域，特别涉及一种定量计算光学观测光污染的方法。

背景技术

人类空间活动产生了大量的空间碎片，天文台的建立为空间碎片的观测提供了条件。但如今光污染严重，天文台的选址以及光学观测的分析研究受光污染影响较大，因此，对光污染的研究很有必要。

目前来说，对光污染的分析研究，一部分研究人员主要采用全天相机、高分辨率卫星、高分辨率光谱仪等，观测夜天光亮度，从而得到观测数据，根据观测数据进行光污染的分析；还有一部分研究人员采用光学望远镜，调节光学望远镜的仰角以及方位角，观测夜天光亮度，通过比较不同仰角以及不同方位角观测数据进行光污染的分析。

但由于光污染是夜天光的组成部分，仅通过观测设备观测的夜天光亮度数据分析光污染，与真实结果存在较大的误差，不利于天文台的初期选址，也不利于光学观测过程中的分析研究。

发明内容

针对现有技术存在上述缺陷，本发明提供了一种定量计算光学观测光污染的方法。

本发明提供了一种定量计算光学观测光污染的方法，包括：

建立黄道光信号量仿真模型、气辉信号量仿真模型、银河系光信号量仿真模型以及大气散射光信号量仿真模型；

利用光学望远镜进行实际夜天光观测，得到观测的夜天光亮度，根据观测的夜天光亮度计算得到夜天光观测信号量；

根据光学望远镜的观测指向以及性能参数，考虑大气消光的影响，利用所建立的黄道光信号量仿真模型仿真计算得到黄道光信号量，利用所建立的气辉信号量仿真模型仿真计算得到气辉信号量，利用所建立的银河系光信号量仿真模型仿真计算得到银河系光信号量，利用所建立的大气散射光信号量仿真模型仿真计算得到大气散射光信号量；

根据得到的黄道光信号量、气辉信号量、银河系光信号量以及大气散射光信号量，求和计算得到夜天光信号量；

将采用光学望远镜得到的夜天光观测信号量与仿真计算得到的夜天光信号量做差，计算得到光污染观测信号量。

进一步地，根据观测的夜天光亮度得到夜天光观测信号量的公式，具体为：

式中：M_sky为观测的夜天光亮度；S_sky为夜天光观测信号量；Q_ek为光学望远镜透过率和量子效率的乘积；D为光学望远镜的口径；t_int为曝光时间；FOV_sca为单个像素的视场。

进一步地，光学望远镜的性能参数包括：口径、视场、量子效率。

进一步地，所述利用所建立的黄道光信号量仿真模型计算得到黄道光信号量，具体包括：

将光学望远镜的观测指向的坐标转换到黄道坐标系；

根据转换的黄道坐标系，利用线性插值法在黄道光信号查询表中查询转换的黄道坐标系对应的黄道光信号值；

根据查询得到的黄道光信号值，仿真计算得到黄道光信号量。