南极Dome A综合大气光学湍流参数测量方法的研究

Antarctic Dome A has excellent conditions for astronomical observations, and observations of CSTAR(China Small Telescope Array) and AST3(Three Antarctic Survey Telescope) have been carried out on Dome A. It is need urgently to obtain the comprehensive atmospheric optical turbulence parameters, including seeing, isoplantic angle, coherence time, turbulence profile and outer scale. So, the research include: (1) The principle and data processing method of GSM (Generalized seeing monitor). (2) The principle and data processing method of PML (Profiler of Moon Limb). (3) Do experiment of GSM and PML, and improve the accuracy and efficiency of PML by the supporting of GSM. (4) Intent to carry out comprehensive atmospheric optical turbulence parameters measurement on Antarctic Dome A. So, not only comprehensive atmospheric optical turbulence parameters of Dome A would be obtained by this method, but also reduce the requirement of alignment and unattended. That will provide the basis for the development of astronomical high-resolution imaging. And this research will also be beneficial for site-testing for extremely large telescope in our country.

南极Dome A具有极佳的天文观测条件，已开展了中国首台小望远镜阵CSTAR和南极巡天望远镜AST3的观测。急需获得对天文高分辨技术有重要影响的综合大气光学湍流参数，包括大气视宁度、等晕角、相干时间、湍流强度廓线和外尺度等。为此本项目提出如下研究内容：广义视宁度监测仪GSM测量大气视宁度、等晕角、相干时间和波前外尺度的原理和数据处理方法的研究；基于GSM原理，开展月亮边缘廓线仪PML测量湍流强度廓线、外尺度廓线和等晕角的方法研究；GSM和PML的试验研究，以在GSM支持下提高PML测量精度；拟开展南极Dome A综合大气光学湍流参数测量方法的试验研究。这种测量方法既能获得南极Dome A综合大气光学湍流参数，还降低了南极小望远镜装调和无人值守环境下的长期可靠运行要求，从而为南极Dome A即将开展的高分辨观测提供技术储备。同时，此研究对我国极大望远镜选址工作大有裨益。

南极Dome A具有极佳的天文观测条件，急需获得对天文高分辨技术有重要影响的综合大气光学湍流参数,包括大气视宁度、等晕角、相干时间、湍流强度廓线和外尺度等。为此本项目提出如下研究内容：广义视宁度监测仪GSM测量大气视宁度、等晕角、相干时间和波前外尺度的原理和数据处理方法的研究，开展月亮边缘廓线仪PML测量湍流强度廓线的方法研究；GSM和PML的试验研究，获得综合大气光学湍流参数。本项目取得的研究成果包括：完成基于波前到达角起伏的光学湍流参数测量方法的研究，包括：基于单星图像运动的GSM测量理论和基于月亮边缘运动的光学湍流参数测量理论(MOSP和 PML 理论)；完成 GSM 的方案设计，数据处理算法设计，在兴隆开展 GSM 测量实验，获得视宁度、相干时间和波前外尺度的测量结果；完成月亮边缘图像处理算法比较分析和 PML 的方案设计，搭建实验平台，在新疆天文台和兴隆分别开展了 MOSP和 PML 的实验研究，并对 PML 数据处理算法进一步研究，解决了无波前外尺度测量值，直接利用差分协方差权重系数反演湍流廓线，取得了兴隆观测站的整层湍流廓线；完成天文台址自动化测量平台软件开发，实现了多种测量设备(包括: DIMM、MASS、 PML 等)的全自动运行。在线获得大气光学湍流参数，并且具有远程控制模块，实线无人值守状态下的多种湍流测量设备的全自动观测。