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KPDC - Photoheliogramme im Kontinuum
2k x 2k CCD Full Disk Kontinuum (Breitband) Photoheliogramme bei 546 nm (10 nm FWHM)
» KPDC synoptisches Daten Archiv...
» Operations Timeline
» Synoptische Full Disk Kontinuum Photoheliogramme auf fotografischem Film - PhoKa (vor Juli 2007)
Data Description - Contents
» Beobachtungsprogramm
» Koordinatensystem und Bildausrichtung
» Datenhierarchie
» Datenverarbeitung
» Datenformate and Dateinamen
» Archiv Struktur der täglichen synoptische Daten
» FITS Headerinformationen und Beispielheader
weitere Info
» KPDC - Instrumentenbeschreibung und Datenverarbeitung...
Beobachtungsprogramm
| A. |
Überwachung der Photosphäre. Sowie es die Wetterbedingungen zulassen, werden Kontinuumsbilder aufgenommen.
Standardmäßig wird 1 Bild/min gespeichert. Im Langzeitarchiv wird diese Kadenz auf 1 Bild/20 min heruntergesetzt,
wenn die Sonnenaktivität niedrig ist, dabei wird in diesem Zeitintervall das beste Bild ausgewählt. |
| B. |
Veröffentlichung eines synoptischen Bildes täglich. Ein Bild mit möglichst guter Qualität
aus der täglichen Zeitserie wird dafür verwendet. |
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Koordinatensystem und Bildausrichtung
- Koordinatensystem
- Grundsätzlich wird die Sonne so dargestellt, wie sie mit freiem Auge am Himmel gesehen wird.,
d.h. N ist oben, O is links. Der Korrekturwinkel Θ entspricht der Abweichung der x-Achse von der
Ost-West Richtung. Für genauere Details über Θ siehe
» KPDC - Instrumentenbeschreibung und Datenverarbeitung
- Koordinatenursprung
- Das erste Pixel in den Daten entspricht der linken unteren Ecke.
- Heliographische Koordinaten
- P ist der Positionswinkel der Rotationsachse der Sonne (solares N),
im Uhrzeigersinn von N nach O.
Datenhierarchie
| A. Rohdaten |
Jene Daten, die direkt vom Beobachtungsrechner aufgenommen werden.
Grundsätzlich sind alle Daten im FITS-Format, spezielle Keywörter im FITS-Header legen Werte fest, die
in der späteren Datenverarbeitung benötigt werden. Zwei Dunkelstrom Bilder (DC), eines zu Beginn und eines am Ende
der Beobachtung, werden täglich aufgenommen. |
| B. Archivdaten |
Eigentlich Rohdaten, d.h. das Bild selbst bleibt unverändert, jedoch der FITS-Header
wird mit möglichst viel Information zur späteren Verarbeitung aufgefüllt. Weiters wird ein
Qualitätscheck der einzelnen Bilder durchgeführt und die Bildkadenz wird reduziert.
Die Bilder werden weder gemittelt oder verschoben damit später bei Bedarf der Dunkelstrom abgezogen werden kann.
Es werden nur Pixel, die weit außerhalb des Sonnenrnades liegen auf 0 gesetzt, um bei der Komprimierung der Daten
Speicherplatz einzusparen. |
| C. Synoptische Daten |
Die "Burlov"-Methode wird angewandt um großräumige Asymmetrien (Flatfield) in der
Bildausleuchtung (Instrumentenfehler) zu entfernen. Diese Methode liefert auch das Profil der Mitte-Rand-Variation (MRV)
und somit ein Bild einer "Ruhigen Sonne". Dividiert man das Sonnenbild (Flatfield) durch diese "Ruhige Sonne" so
erhält man ein normalisiertes ("flaches") Sonnenbild, in diesem entspricht der Wert 1 dem Intesitätsniveau
der ruhigen Sonne. Für die JPEG Bilder wird der Kontrast durch anwenden von "Unsharp Masking" und Reskalierung
der Daten erhöht. |
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Datenverarbeitung
Die Datenverarbeitung beschreibt die Schritte von der Bildaufnahme bis zum Datenarchiv.
Zur Beobachtungszeit |
|---|
| -- Belichtung auf konstantem Intensitätsniveau |
die Belichtungszeit wird variiert um das Intensitätsniveau in einer bestimmten Region (AOI) konstant
zu halten. |
| -- "frame selection" basierend auf Pixel Kontrasten |
die Standardabweichung im AOI (ca. 20 x 100 Pixel) wird berechnet, das Bild mit der höchsten
Standardabweichung innerhalb einer bestimmten Bildanzahl (ca. 10) wird gespeichert. |
| --» A. Rohdaten
| FITS, normalerweise nicht zur Verfügung gestellt |
|
|---|
Nachbearbeitung der Beobachtungsdaten |
|---|
| -- Verwerfen schlechter Bilder |
der Sonnenradius und die Intensität wird überprüft ("Wolkenbilder") |
| -- Reduktion der Bildkadenz |
das beste Bild in einem Vordefiniertem Interval (20 Minuten) wird mit der Optimum Window Method
ausgewählt, oder, wenn die Sonnenaktivität hoch ist, werden alle Bilder behalten. |
| -- Berechnung der Mittelpunktskoordinaten und des Sonnenradius | |
| -- Berechnung von Eigenschaften und Parametern für die Archivdaten |
z.B. Winkel Θ, Bildskalierung, scheinbarer Sonnenradius, ... |
| -- Pixel außerhalb der Sonne = 0 |
diese Pixel haben kein Bildsignal sondern nur Rauschen, dieses stört bei der Bildkompression |
| --» B. Archivdaten |
FITS und JPEG verfügbar |
| -- Flatfield - Prozedur |
"Burlov"-Methode, diese reduziert das Bild auf konzentrische Intensitätsverteilung und liefert
die Mitte-Rand-Variation. |
| -- Berechnung von Eigenschaften und Parametern für die synoptischen Daten |
z.B. P, B0, L0 und SOHO standard FITS Keywörter |
| -- Kontrastverstärkung und Derotation |
unscharfe Maskierung, Intensitätsanpassung, Rotieren um P und Θ damit Sonnen-Nord oben ist |
| --» C1 Synoptische Daten |
bezeichnet als "low contrast", FITS und JPEG verfügbar. |
| -- Normalisierung |
Division durch MRV (ruhige Sonne) |
| -- Kontrastverstärkung und Derotation |
unscharfe Maskierung, Intensitätsanpassung, Rotieren um P und Θ damit Sonnen-Nord oben ist |
| --» C2 Synoptische Daten - normalisiert |
bezeichnet als "high contrast", FITS und JPEG verfügbar. |
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Optimum Window Method (siehe Giammanco, 2000, Astron. Astrophys. Suppl. Ser. 147, 1)
Datenformate und Dateinamen
| Datei | Erklärung |
| A. Rohdaten |
wlYYYYMMDD_hhmmss.fts.gz
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Rohdatenbild, 2 Byte Integer, komprimiertes FITS |
dcYYYYMMDD_hhmmss.fts.gz
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Rohdaten Dunkelstrombild, 2 Byte integer, komprimiertes FITS |
YYYYMMDD.NAM
|
Liste aller Bilder, die den Qualitätscheck und die Kadenzreduktion, bestanden haben., ASCII Text |
| B. Archivdaten |
kanz_bband_YYYYMMDD_hhmmss.fts.gz
|
Archivbild, 2 Byte Integer, komprimiertes FITS |
kanz_bband_YYYYMMDD_hhmmss.jpg
|
Archivbild, halbe Größe, JPEG |
| C. Synoptische Daten |
kanz_bband_fi_YYYYMMDD_hhmm.fts.gz
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Archivbild des tgl.synoptischen Bildes, 2 Byte Integer, komprimiertes FITS |
kanz_bband_fq_YYYYMMDD_hhmm.fts.gz
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MRV Profil, komprimierte FITS ASCII Tabelle |
kanz_bband_fc_YYYYMMDD_hhmm.fts.gz
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normalisiertes Bild, skaliert auf 1 Byte Integer, komprimiertes FITS |
kanz_bband_fc_YYYYMMDD_hhmm.jpg
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normalisiertes Bild, skaliert auf 40...120% -> 0...255, rotiert um P und Θ,
heliograph. Koordinatensystem, halbe Größe, JPEG |
kanz_bband_fd_YYYYMMDD_hhmm.fts.gz
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gain table corrected image, 2 Byte integer, komprimiertes FITS |
kanz_bband_fd_YYYYMMDD_hhmm.jpg
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Flatfield korrigiertes Bild, unscharfe maskierung, skaliert auf 0...120%
-> 0...255, rotiert um P und Θ, halbe Größe, JPEG |
YYYYMMDD_hhmm[ss]...Datum und Zeit der Beobachtung, synoptische Daten können auch ohne Sekunden [ss]
im Dateinamen geführt werden
Die Dateinamen stimmen mit der SOHO
Dateinamenskonvention für synoptische Daten überein.
Synoptische datenarchivstruktur (rel. zum Web Verzeichnis /)
»direkt zum KPDC synoptischen Archiv...
YYYY... jährliche Unterverzeichnisse
Kanzelhöhe spezifische FITS Keywörter und FITS Beispiel Header
In der Liste unten sind die Erklärungen für die Kanzelhöhe FITS Keywörter
und wichtige Hinweiße für das Verständnis der FITS standard Keywörter,
einige sind selbsterklärend. Die FITS Dateien stimmen vollständig mit dem FITS Standard
überein und verwenden dieselben Keywörter wie SOHO.
Für detaillierte Informationen siehe:
» FITS Standard
» SOHO Keywörter
Erklärungen
- Koordinatensystem
- Pixel 0,0...links, unten
- NAXIS1
- CCD x-Achse, ungefähr parallel zu O-W
- NAXIS2
- CCD y-Achse, ungefähr parallel zu N-S
- CTYPE1, CTYPE2
- physikalische Beschreibung der Koordinatenachsen
- CRPIX1, CRPIX2
- Position des Physikalischen Koordinatenursprungs, hier der Sonnenmittelpunkt
(standard FITS)
- CRVAL1, CRVAL2
- Offsets des ursprungs von CRPIX1, CRPIX2
- CDELT1, CDELT2
- Skala der physikalischen Einheit pro Pixel [arcsec/px]
- CENTER_X, CENTER_Y
- Position des Sonnenmittelpunktes im Datenfeld
- SOLAR_R
- Sonnenradius in Pixel
- ANGLE
- Winkel P + Θ: rotiere das Bild um ANGLE um die Rotationsachse parallel zu NAXIS2 zu erhalten (solares N oben)
- SOLAR_P0, SOLAR_B0
- physikalische Ephemeriden P und B0 zum Beobachtungszeitpunkt
- Pixel Werte
- ADU = BZERO + BSCALE * D,
ADU...Intensitätswert der CCD in Dateneinheiten (10 bit Kamera: 0...1023),
D...Wert (als 2 byte Integer) des Feldelementes in den FITS Daten
- DATAMIN, DATAMAX
- Minimum und Maximum der CCD Pixel Werte in Dateneinheiten (ADUs)
- beschreibend
- Beobachtungsbedingungen und Datenverarbeitung
- EXP_TIME
- Belichtungszeit entweder in msec oder sec
- EXP_MODE
- Belichtungsmodus:
0...automatisch,
1...doppelte belichtungszeit,
2...fixer Wert,
3...Kombination aus 1 und 2
- PRE_INT
- Intensitätswert für die Belichtungszeit (in AOI)
- A_O_INT
- Area of Interest (AOI) in Pixel. In diesem bereich wird die Intensität und die Standardabweichung
für die Bildselektion gemessen.
- TYPE-DP
- Datenverarbeitungsstufe:
raw...Rohdaten
archive...Archivdaten
low...synoptische Daten, normaler Kontrast
high...synoptische Daten, normalisiert
- TELESCOP
- Teleskop für die Beobachtung, 'KANZELHOEHE PHOTOSPHERE TELESCOPE' wurde geändert in 'KPT'
- ORIGIN
- Beobachtungsprogramm
Das MRV Profil in den FITS ASCII Tabellen
Das MRV-Profil ist als FITS Tabelle abgespeichert, welche in einer Erweiterung des FITS-Headers
definiert wird (siehe Abschnitt D). Die Bedeutung der Keywörter unterscheidet sich ein wenig von den
Standardkeywörtern. Die Tabelle wird im Format E14.7 in 3 Spalten in die Datei geschrieben. TBCOLi enthält den
Startwert in der Spalte, wo die i-te Tabellenzeile liegt. Es gibt 2045 Datenzeilen, die die MRV-Werte vom Zentrum
bis zum Rand enthalten. Der erste Wert einer jeden Zeile ist der Abstand vom Mittelpunkt in Sonnenradien gemessen,
der zweite Wert ist derselbe Wert in μ (μ2 = 1-r2) und der dritte Wert ist der
Inensitätswert der ruhigen Sonne in ADUs.
A. Rohdaten: FITS Beispiel Header
SIMPLE = T / file does conform to FITS standard
BITPIX = 16 / number of bits per data pixel
NAXIS = 2 / number of data axes
NAXIS1 = 2048 / length of data axis 1
NAXIS2 = 2048 / length of data axis 2
BZERO = 32768 / offset data range to that of unsigned short
BSCALE = 1 / default scaling factor
DATE_OBS= '2007-11-12T10:30:24Z' / Date of observation
EXP_TIME= 5.886 / Exposure Time [ms]
EXP_MODE= 0 / Exp. Mode (0=auto,1=dbl,2=fix,3=both)
PRE_INT = 850 / Preselected PixInt in AOI
A_O_INT = '900,1000,1100,1009' / Rect. for PixInt [X0,Y0,X1,Y1]
OBJECT = 'SUN ' / NOAA # or SUN for full disk
OBSTYPE = 'BBAND '
TYPE-DP = 'RAW ' / Data Processing Type
TELESCOP= 'KANZELHOEHE PHOTOSPHERE TELESCOPE'
INSTRUME= 'TM4100 ' / Camera Type
ORIGIN = 'KANZELHOEHE PHOTOSPHERE PATROL'
HISTORY Raw data from aquisition software, no processing applied
COMMENT coord-origin: left bottom
COMMENT Kanzelhoehe Observatory, A-9521 Treffen
COMMENT Univ. of Graz, Austria
END
B. Archivdaten: FITS Beispiel Header
SIMPLE = T
BITPIX = 16
NAXIS = 2
NAXIS1 = 2048
NAXIS2 = 2048
BUNIT = 'CCD COUNTS'
BSCALE = 1.00000
BZERO = 32768.0
DATAMIN = 0
DATAMAX = 957
CTYPE1 = 'SOLAR X ' / [arcsec/px]
CTYPE2 = 'SOLAR_Y ' / [arcsec/px]
CRPIX1 = 1025.22
CRPIX2 = 1025.31
CRVAL1 = 0.00000
CRVAL2 = 0.00000
CDELT1 = 1.02376
CDELT2 = 1.02376
DATE_OBS= '2007-11-21T08:09:23Z'
CENTER_X= 1025.22 / [pix]
CENTER_Y= 1025.31 / [pix]
SOLAR_R = 948.802 / [pix]
ANGLE = 18.8725 / [deg]
SOLAR_P0= 19.6450 / [deg]
SOLAR_B0= 2.14354 / [deg]
OBJECT = 'SUN '
TYPE-DP = 'ARCHIVE ' / Data Processing Type
OBS_TYPE= 'BBAND '
TELESCOP= 'KPT '
INSTRUME= 'TM4100 '
WAVELNTH= 5460 / [ANG], FWHM=100 [ANG]
EXPTIME = 0.0143880 / [sec]
EXP_MODE= 0 / Exp. Mode (0=auto,1=dbl,2=fix,3=both)
PRE_INT = 850 / Preselected PixInt in AOI
A_O_INT = '900,1000,1100,1009' / Rect. for PixInt [X0,Y0,X1,Y1]
ORIGIN = 'KANZELHOEHE PHOTOSPHERE PATROL'
DATE = '2007-11-21' / Date of FITS Creation
COMMENT Orientation: N up, W right, first pix is left bottom
COMMENT Pixels far outside disk are set to 0
COMMENT KANZELHOEHE SOLAR OBSERVATORY
COMMENT A-9521 TREFFEN, AUSTRIA
END
C. synoptische Daten: FITS Beispiel Header
SIMPLE = T
BITPIX = 16
NAXIS = 2
NAXIS1 = 2048
NAXIS2 = 2048
BUNIT = 'CCD COUNTS'
BSCALE = 1.00000
BZERO = 32768.0
DATAMIN = 0
DATAMAX = 902
CTYPE1 = 'SOLAR X ' / [arcsec/px]
CTYPE2 = 'SOLAR_Y ' / [arcsec/px]
CRPIX1 = 1025.76
CRPIX2 = 1025.26
CRVAL1 = 0.00000
CRVAL2 = 0.00000
CDELT1 = 1.02324
CDELT2 = 1.02324
DATE_OBS= '2007-11-21T07:58:16Z'
CENTER_X= 1025.76 / [pix]
CENTER_Y= 1025.26 / [pix]
SOLAR_R = 949.285 / [pix]
ANGLE = 22.8817 / [deg]
SOLAR_P0= 19.6474 / [deg]
SOLAR_B0= 2.14447 / [deg]
OBJECT = 'SUN '
TYPE-DP = 'LOW ' / Data Processing Type
OBS_TYPE= 'BBAND '
TELESCOP= 'KPT '
INSTRUME= 'TM4100 '
WAVELNTH= 5460 / [ANG], FWHM=100 [ANG]
EXPTIME = 0.0113370 / [sec]
ORIGIN = 'KANZELHOEHE PHOTOSPHERE PATROL'
DATE = '2007-11-21' / Date of FITS Creation
HISTORY Large scale asymmetries corrected by fitting
HISTORY polynomials into rings of the Solar disk
COMMENT Orientation: N up, W right, first pix is left bottom
COMMENT KANZELHOEHE SOLAR OBSERVATORY
COMMENT A-9521 TREFFEN, AUSTRIA
END
D. synoptische Daten: FITS Header Erweiterung für CLV Daten Tabel
XTENSION= 'TABLE '
BITPIX = 8
NAXIS = 2
NAXIS1 = 42
NAXIS2 = 2045
PCOUNT = 0
GCOUNT = 1
TFIELDS = 3
TBCOL1 = 1
TFORM1 = 'E14.7 '
TBCOL2 = 15
TFORM2 = 'E14.7 '
TBCOL3 = 29
TFORM3 = 'E14.7 '
BUNIT1 = 'FRACS OF DISK'
BUNIT2 = '1-R*R '
BUNIT3 = 'CCD COUNTS'
TTYPE1 = 'RADIUS '
TTYPE2 = 'MIU '
TTYPE3 = 'CLVSA_R '
END
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