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 Betreff des Beitrags: Python3: Nützliche Code-Schnipsel
BeitragVerfasst: 19. Juli 2018, 14:59:28 PM 
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Hallo zusammen,
vor kurzem ist die Frage aufgetaucht, wie man für eine ganze Serie von Aufnahmen eines Objekts den Header der fits auslesen und auch korrigieren kann.
Dazu habe ich anliegendes Python-Skript geschrieben. Das geht bestimmt auch noch eleganter, aber es spiegelt eben meinen momentan noch sehr begrenzten Wissensstand bzgl. Python wider. Aber es funktioniert.
Verwendung: Im Arbeitsverzeichnis von Python einen Unterordner namens /spectra erzeugen und dort (nur !) die fits-files ablegen, oder den Pfad zu den Dateien im Skript anpassen. Vorsicht! Die veränderten Dateien überschreiben die Originale (also nur Kopien verwenden).


Dateianhänge:
Dateikommentar: Ausführbarer Code und Beispiel für 11 Spektren von Berthold (Ausdruck im Python-Terminal).
omiLeo.zip [3.86 KiB]
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Lothar

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BeitragVerfasst: 19. Juli 2018, 16:02:52 PM 
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hallo Lothar,
mit Iraf geht das einfacher, wie folgendes Beispiel zeigt:
2. Print the name, length of axes 1 and 2, and title of all two dimensional images in a database.


cl> hselect n1.* $I,naxis[12],title 'naxis == 2'
n1.0001 512 512 quartz
n1.0002 512 512 "dome flat"
n1.0005 384 800 "ngc 3127 at 45 degrees"
cl>

Statt n1.* kann man auch eine Liste mit den Bildern angeben: z. B. @liste.dat.
Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 19. Juli 2018, 17:33:58 PM 
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Hallo Christian,
in meinem Python-Skript geht es darum, den Header einer ganzen Aufnahmeserie in einem Rutsch nachträglich zu verändern, z.B. das Objekt nachzutragen, oder den Beobachter, oder sogar ganz neue Headereinträge zu erzeugen.

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Lothar

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BeitragVerfasst: 19. Juli 2018, 17:58:09 PM 
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Hallo Lothar,
das geht dann z. B. so:
1. Globally edit the database "n1", setting the value of the string parameter "obs" to "sky" if "s-flag" is 1, to "obj" otherwise.
cl> hedit n1.* obs ((==>)"s-flag" == 1 ? "sky" : "obj")
2. Globally edit the same database, replacing the value of the parameter "variance" by the square root of the original value.
cl> hedit n1.* var (sqrt(var))
3. Replace the values of the fields A and B by the absolute value of the original value:
cl> hedit n1.* a,b (abs($))
Das sind die Beispiele, die in der Iraf-Hilfe angegeben sind. Für so elementare Operationen lohnt die Programmierung nicht. Du kannst aber Pyraf runterladen. Da kannst Du dieselben Befehle innerhalb der Python Umgebung ausführen.
Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 19. Juli 2018, 20:55:48 PM 
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Klasse, Lothar! Das wäre doch was für unsere Webseite. Vielleicht in einem Extrabereich "Python", den man dann evtl. schrittweise erweitern kann. Python wird wohl immer mehr bei den Profis genutzt. Und klasse, dass Du Dich da ran traust. Ich habe davon keine Ahnung... :mrgreen:
Gruß, Thomas


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 03:58:36 AM 
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(==>) Christian:
Die normale Datenreduktion werde ich nach wie vor mit Midas durchführen (und du vermutlich mit IRAF). Aber gelegentlich muß man mal den Header der Spektrenaufnahmen bearbeiten, weil beispielsweise das verdammt gute Zeitserienwerkzeug von Andreas Kaufer in Midas (TS) bestimmte Headerparameter braucht (hier die Beobachtungszeit in einem ganz bestimmten Format), die eben die primären Reduktionsprogramme wie IRIS, R-Spec, Astroart und wie sie alle heißen, so nicht liefern. Dann lässt sich mit solchen schnell gebastelten Python-Codeschnipseln die Umrechnung in das benötigte Format in einem Rutsch durchführen und in den Header aller Aufnahmen übertragen.

(==>) Thomas:
Ja Thomas, mit 70 muss man das Gehirn trainieren, damit es nicht einrostet. Dafür sind solche Übungen auch gut. Die Einrichtung eines Python-Bereichs auf unserer webpage wäre mittelfristig schon richtig. Allerdings bin ich in der Einarbeitungsphase und meine Code-Schnipsel sind bestimmt noch etwas rau und wenig elegant programmiert. Das geht bestimmt noch einfacher. Es gibt in Python auch umfangreiche, öffentlich zugängliche Pakete speziell für die Astronomie und Spektroskopie. Diese zu durchforsten macht schon eine Menge Arbeit. In dieser Phase bin ich gerade. Wobei mir das mit meinen rudimentären Python-Kenntnissen noch sehr schwer fällt.

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Lothar

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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 08:12:10 AM 
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Hi Lothar, egal, ob rau oder wenig elegant, entscheidend ist der erste Schritt. Reden kann man ja viel, doch das zählt nicht. Insbesondere gibt es in unserer Gruppe sicher noch mindestens einen, der sich mit Python auskennt. Wer weiß, was sich daraus noch entwickeln kann. Vielleicht eine Bibliothek und ein langfristig umfangreiches Tutorial? Die Webseite ist für sowas einfach besser als das Forum. Man muss Arbeiten ja nicht immer doppelt und dreifach machen...
Gruß, Thomas


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 10:59:51 AM 
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Zitat:
(==>) Christian:
Die normale Datenreduktion werde ich nach wie vor mit Midas durchführen (und du vermutlich mit IRAF). Aber gelegentlich muß man mal den Header der Spektrenaufnahmen bearbeiten, weil beispielsweise das verdammt gute Zeitserienwerkzeug von Andreas Kaufer in Midas (TS) bestimmte Headerparameter braucht (hier die Beobachtungszeit in einem ganz bestimmten Format), die eben die primären Reduktionsprogramme wie IRIS, R-Spec, Astroart und wie sie alle heißen, so nicht liefern. Dann lässt sich mit solchen schnell gebastelten Python-Codeschnipseln die Umrechnung in das benötigte Format in einem Rutsch durchführen und in den Header aller Aufnahmen übertragen.
Hallo Lothar,
was leistet TS von Andreas Kaufer? Läuft das unter Python 2 oder Python 3? Die beiden Versionen sind ja leider nicht kompatibel.
Christian


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 11:05:20 AM 
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Hallo Lothar, Thomas und Christian!

Lothar, cool das Du dich da ran gemacht hast;) !!!

Malin und ich waren auch am Überlegen, ob wir von MIDAS auf Python umsteigen sollen, haben uns dann aber dagegen entschieden, weil wir das neben unserem Projekt nicht auch noch stemmen könnten!
Ich hätte aber mal die Frage ob und wo Du Vorteile gegenüber MIDAS und der Skriptsprache von MIDAS siehst. Günter ist ja soweit ich weiß auch recht begeistert von Python und macht dort einiges!
Langfristig schwebt uns immer noch ein Umstieg auf Python vor... .

Übrigens, die Sache mit der Eleganz kenne ich. Gefühlt bekommt Otmar es meist hin, aus meinem 10Zeiler nen 3Zeiler zu machen. Aber trotzdem hast Du da was cooles geschaffen. Wenn Du da was auf die Webseite stellen möchtest (mittelfristig, auch für uns...) könntest Du Malin und mir Bescheid sagen oder hast Du selber Zugriff?

(Mir fällt da grad ein, dass ich das inzwischen verbesserte und fertige und getestete Rekalibrationsskript noch mal vorstellen wollte; eventuell könnt man das auch auf die Seite packen...)

(==>) Christian, also ich bin der Meinung, dass für solche Operationen die Programmierung schon lohnt! Besonders wenn es ein Problem ist, welches einen reizt und man Freude hat es zu lösen und so nebenbei auch noch lernt! Malin und ich haben ja auch unsere eigenen auf uns angepassten MIDAS Skripte zur Datenreduktion geschrieben, obwohl es die OPA und SMS von Günter gibt ;)

Ich werde das Skript mal am Wochenende ausprobieren und mir den Code angucken!

Viele Grüße und CS
Christoph


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 12:52:46 PM 
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Hallo Christoph,
Du brauchst gar nicht umzusteigen. Es gib PyMidas und Pyraf, die beide unter Python laufen. PyMidas ist eine Midas Version und Pyraf eine Iraf Version. Das Problem ist, daß zumindest letztere unter Python 3 nur eine eingeschränkte Funktionalität hat. Unter Python 2 läuft sie uneingeschränkt. Von PyMidas vermute ich ähnliches, bin aber nicht sicher.
Das mit dem Spaß an der Freud ist sicherlich ok, aber ob andere Deine selbstgestrickten Programme so ohne weiteres akzeptieren, ist eine andere Sache. Für Euer Projekt würde ich darauf lieber verzichten, soweit möglich.
Christian


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 13:52:06 PM 
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Hey Christian,

aber die Heirat MIDAS - Python scheint nicht so gelungen zu sein. Das ist wohl bei IRAF besser gelungen!
Daher lohnt es in meinen Augen nicht dem nach zu gehen. Von daher irgendwann einmal eher reines Python oder was es dann so gibt. Wir sind wie gesagt eh ausgelastet und wollen da nichts sagen, was wir auch nicht halten können.
Ich wollte vielmehr hier meine Achtung gegenüber Lothar zum Ausdruck bringen.

Mhm, was selbst geschriebene Programme/Skripte angeht, denke ich dass es bei so einigen eher an mangelnder Kenntnis und Zeit liegt. Oder im speziellen Fall MIDAS, dass viele eher Windows Software nutzen und so keinen Gebrauch haben.
Denn BASS und Co von Amateuren aus der Windowswelt werden ja auch akzeptiert, ohne dass sie bei Profis verbreitet sind und dass obwohl man dort noch weniger nachvollziehen kann, was da so gerechnet wird!

Und nein, wir können und wollen gar nicht auf unsere eigenen Skripte im Projekt verzichten!!! Diese nutzen wir zur Reduktion und Auswertung und wenn wir ein Problem oder eine Fragestellung haben, schreiben wir hierfür ein Programm oder Skript, um eine Lösung herbeizuführen. Dies ist doch grad die Stärke des Programmierens.
Und wir besprechen unsere Programme dann natürlich mit anderen Leuten aus dem Projekt und mit den Profis, denn die Profis nutzen ja grad unsere Daten.
Ja und wenn dann ein Skript so ausschaut, dass es auch für Andere von Nutzen sein könnte, dann kommunizieren wir es. Das tolle ist ja, dass es offen ist und jeder so entscheinden kann, ob er damit seine Daten manipulieren möchte oder nicht.

Und dazu könnte dann ja vlt dem einen oder anderen noch ein Fehler oder eine verbesserungswürdige Sache auffallen, die uns mitgeteilt wird und das Programm so besser wird!


Aber Christian, deinen Ansatz teile ich, da ich ja auch keine geschlossene Software nutze und nutzen möchte ;)

Dies wäre es soweit von mir hier zu den "Grundsatzfragen" ;)
So und Lothar, entschuldige bitte die Kaperung deines Threads!!!

Viele Grüße und CS
Christoph


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 16:18:18 PM 
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Hallo Lothar,
eh meine Frage untergeht, wiederhole ich sie nochmal:
Zitat:

Hallo Lothar,
was leistet TS von Andreas Kaufer? Läuft das unter Python 2 oder Python 3? Die beiden Versionen sind ja leider nicht kompatibel.
Christian
Hallo Christoph,
ich verstehe schon, was Du meinst. Ich habe ja auch hinzugefügt "Soweit möglich". Für spezielle Auswertungen bleibt ja auch nichts anderes übrig. In Softwarefirmen gilt: Das Testen macht nie der Programmierer.

Als Einzelkämpfer kann man sein Programm z. B. nochmal mit Excel überprüfen.


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 19:14:41 PM 
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Zitat:
was leistet TS von Andreas Kaufer? Läuft das unter Python 2 oder Python 3? Die beiden Versionen sind ja leider nicht kompatibel.
Hallo Christian,

TS ist ein Context für Midas, der den Zeitserienanalyse-Context TSA um weitere Routinen ergänzt. Damit kann man umfangreiche Zeitserien bearbeiten und grafisch darstellen, z.B. sehr schön Spektren vergleichen. Wie z.B. die beigefügten Plots.
Er ist in der normalen Midas-Version nicht enthalten. Er wurde von Andreas Kaufer im Rahmen seiner Dissertation Mitte der 90er Jahre in Heidelberg programmiert. Im beiliegenden TSA.pdf sind die speziellen Routinen von TS zusammengestellt.

Ich hatte intensiv damit gearbeitet für die Auswertung von eps Aur-Spektren bei der letzten Eclipse um 2010. Weitere Ergebnisse dazu findest du im beiliegenden Paper.


Dateianhänge:
Dateikommentar: Aufstellung der TS-Befehle und ihre Wirkung
ts.pdf [766.62 KiB]
29-mal heruntergeladen
2014StrassmeierEpsAurAN2.pdf [12.34 MiB]
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HI6563screen01.gif
HI6563screen01.gif [ 59.04 KiB | 3926 mal betrachtet ]
plot_NaD_5890.png
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Lothar

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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 20:37:35 PM 
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Hallo Lothar,
das sind sehr schöne Graphiken!
Christian


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BeitragVerfasst: 20. Juli 2018, 21:23:03 PM 
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IRAF/MIDAS können eben nicht alles.


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BeitragVerfasst: 21. Juli 2018, 19:45:04 PM 
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Hier ein weiteres Code-Schnipsel.
Es dient einer schnellen Überprüfung von Echelle-Aufnahmen hinsichtlich Belichtung und allgemeine Eigenschaften. Vorausgesetzt, Python3.x und die in den
import-Befehlen genannten Pakete sind installiert, kann es einfach in einer Konsole aufgerufen werden mit python3 spektrum.fit (es ist vorausgesetzt, dass die Konsole sich in dem Verzeichnis befindet, indem das anzuschauende image und auch das Skript Echelle-ansehen.py ist oder entsprechende Suchpfade gesetzt sind. Ansonsten müssen der relative oder absolute Pfad zum image angegeben werden). Möchte man die Python-Sitzung danach beenden müssen erst die beiden Grafik-Fenster geschlossen werden. Danach ist der Cursor wieder in der Konsole und Python ist beendet.
Im beiliegenden Bildschirmfoto sind zu sehen:
rechts oben der Inhalt des Skripts
rechts mittig der Inhalt des Arbeitsverzeichnisses mit dem image deneb.fit
links oben die Konsole mit dem Startbefehl für Python und dem auszuführenden Skript sowie den Berechnungsergebnissen
darunter die beiden plots (image und zentrales Spaltenprofil).

Das Skript ist natürlich nichts besonderes. Das kann jedes Datenaquisitionsprogramm wie Astroart. Für mich ist es lediglich eine Übung, die vermutlich nicht allzu große Anwendung finden wird. Aber irgendwo muss man ja anfangen.


Dateianhänge:
Echelle.zip [1.29 MiB]
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Lothar

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BeitragVerfasst: 22. Juli 2018, 22:51:38 PM 
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Hallo,

ist der Header dann korrigiert, können mit dem Befehl COMPUTE/UT in MIDAS die für den TS Context erforderlichen O_TIME Einträge gemacht werden.

LG
Siegfried


Dateianhänge:
O_TIME.PNG
O_TIME.PNG [ 8.46 KiB | 3867 mal betrachtet ]
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BeitragVerfasst: 23. Juli 2018, 13:55:11 PM 
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Und hier ein weiteres Codeschnipsel in Python3:
Das Skript "1d_Spektrum_ansehen_Mit_Subplots_2.py" ruft ein wellenlängenkalibriertes 1d-Spektrum im fit-Format mit seinem Pfad/Namen auf, überprüft die nötigen Headereinträge, kann auf Wunsch den Header auch komplett anzeigen, und stellt das Spektrum grafisch dar. Auf Wunsch kann man eine zweite Grafik mit Subplots erzeugen. D.H. das Spektrum wird in die gewünschte Anzahl Abschnitte zerschnitten und diese als Unterplots angezeigt, um mehr Details erkennen zu können. Beide Grafiken werden automatisch im Arbeitsverzeichnis auch als pdf abgespeichert.
Das Skript und ein Beispiel sind im beiliegenden zip-Ordner enthalten (Dateien mit der Endung .py nimmt die Forumsoftware nicht entgegen, deshalb sind meine Dateien immer gezipt).


Dateianhänge:
1d_Spektrum_ansehen_Mit_Subplots_2.zip [2.02 MiB]
27-mal heruntergeladen

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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 02:17:00 AM 
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Aktualisierte, verbesserte Version
Stand 24.7.2018, 16,02 Uhr


Dateianhänge:
Dateikommentar: Einheitliche y-Achsen und Namen der pdf
1d_Spektrum_ansehen_Mit_Subplots.py.zip [1.61 KiB]
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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 17:58:51 PM 
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Und schon wieder ein Schnipsel. Diesmal geht es darum, aus einem wellenlängenkalibrierten 1d-Spektrum einen Ausschnitt zu erzeugen und diesen als neuen fit-file abzuspeichern.

Das ist ein Schritt in die Richtung, für eine Zeitserie (z.B. von einem Doppelstern SB2 oder SB1) kleine Ausschnitte mit gleichem Wellenlängenbereich der (Echelle)Spektren zu erzeugen und diese dann mit einem Template der Kreuzkorrelation zu unterziehen. Damit sollten dann Radialgeschwindigkeiten (relativ zum Template) ziemlich genau bestimmt werden können.

Das Skript kann wie immer in einer Konsole gestartet werden : python3 crop_Ausschnitt.py.
Man wird nach der fit-Datei gefragt, und den Wellenlängenbereich zum Kopieren. Der wird dann in ein neues fit geschrieben. Siehe Anlage,


Dateianhänge:
crop.zip [1.74 MiB]
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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 18:02:07 PM 
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Hallo Lothar,
das füllt für mich eine Lücke. So hervorragend Iraf ist, allein es fehlt eine zeitgemäße graphische Darstellung. Ich habe die erste Version getestet und möchte folgendes anmerken:

1. Ich konnte den Header in meinem Beispiel nicht lesen, da Iraf CDEL1 statt CDEL verwendet (s. Anhang). Das hängt mit dem Multispecformat von Iraf zusammen.

2. Wie kann ich das Programm beenden? Etwas Doku wäre sehr hilfreich!

3. Es wäre gut, wenn die Version schon im Dateinamen erkennbar wären.


Herzlichen Dank
Christian


Dateianhänge:
nalpCyg_2400_2040_2016_04_06.fit [19.69 KiB]
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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 18:12:03 PM 
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Hallo Christian, auf die Schnelle:
1. Programm beenden, indem du die Grafikfenster schließt, die aufgegangen sind. Dann kommst du wieder mit dem Cursor in die Konsole.
2. Welches Codeschnipsel hast du überhaupt verwendet?
3. wenn ich das weiß kann ich dir auch sagen, wie du das Skript ändern musst, damit es deinen Header liest.

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Lothar

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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 19:22:59 PM 
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Hallo Lothar,
wäre es nicht besser, Du machst das selber kompatibel? Du mußt nur in der Programmzeile 64 der ersten Version die ersten 4 Zeichen nehmen und den Rest abhacken und der Fall ist ein für alle mal gegessen. Ich müsste sonst jede neue Version wieder bearbeiten.
Ich kenn ja Deine Aversion gegen Iraf. Es wäre aber einfach zu schade, wenn wegen einer derartigen Kleinigkeit Dein Programm nicht universell einsetzbar wäre. Iraf ist nun mal das verbreitetste Programm, insbesondere unter angelsächsischen Amateuren, wenn man mal von Isis etc. absieht.
Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 19:30:41 PM 
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Hallo Christian,
meine Codeschnipsel können dein Spektrum ohne weiteres lesen, siehe die Plots in der Anlage, welche mit dem Skript 1d_Spektrum_ansehen_Mit_Subplots.py erstellt sind. Dein Header ist ok.


Dateianhänge:
Bildschirmfoto vom 2018-07-24 19-36-03.png
Bildschirmfoto vom 2018-07-24 19-36-03.png [ 81.68 KiB | 3769 mal betrachtet ]
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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 19:42:36 PM 
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Hallo Lothar,
Du hast recht. Beim 2. Versuch hat es geklappt. Beim ersten habe ich vermutlich die ms.fits Variante genommen.
Du könntest dem ganzen nur einen griffigeren Namen geben, z. B. lplot oder lotharplot :D .
Gibt es ein Programm, mit dem man in die Bilder Markierungen setzen kann um beispw. Linien zu kennzeichnen?

Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 20:01:00 PM 
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Hallo,

in meinen bisherigen Codeschnipsel ändere ich laufend noch etwas. Das betrifft meist grafische Details oder Fragen der Eleganz des Codes. Ich lerne ja täglich Neues dazu. Aber sie sind alle, egal welche Version, bisher mit Python3.x lauffähig, jedenfalls mit allen fit-Dateien, die ich bisher getestet habe. Nun offensichtlich auch mit den über IRAF reduzierten 1d-Spektren von Christian, was mich sehr freut.
Für diese bisherigen Schnipsel sind auch nur wenige Headereinträge nötig. Das sind
NAXIS (Dimension, also 1 für 1d-files)
NAXIS1 (Anzahl der Intensitäts-Werte, wenn nicht irgendwo in der Datenreduzierung rebinnt wird ist das die Anzahl der Pixel in x-Richtung)
CRVAL1 (Wellenlänge des ersten Pixels = blauseitiger Start des Spektrums)
CDELT1 (Schrittweite, also Wellenlängenabstand zwischen den Pixeln)

Diese Werte müssen vorhanden sein und auch im header genau so benannt sein = fits-Standard.
Dann gibt es auch keine Probleme mit den Skripten. Natürlich müssen im jeweiligen Python-System des Users die erforderlichen Bibliotheken installiert sein, die am Programmanfang immer mit import aufgerufen werden.

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BeitragVerfasst: 24. Juli 2018, 21:29:52 PM 
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Zitat:
Gibt es ein Programm, mit dem man in die Bilder Markierungen setzen kann um beispw. Linien zu kennzeichnen?
Beschriftungen sind durchaus möglich, sogar automatisiert aus Linienlisten. Aber soweit bin ich noch nicht.

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BeitragVerfasst: 25. Juli 2018, 12:41:39 PM 
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Das ist ein Schritt in die Richtung, für eine Zeitserie (z.B. von einem Doppelstern SB2 oder SB1) kleine Ausschnitte mit gleichem Wellenlängenbereich der (Echelle)Spektren zu erzeugen und diese dann mit einem Template der Kreuzkorrelation zu unterziehen. Damit sollten dann Radialgeschwindigkeiten (relativ zum Template) ziemlich genau bestimmt werden können.
Hallo zusammen,

das Erstellen definierter Spektrumausschnitte und das Abspeichern als .fit funktioniert schon mal, wie man aus den beiliegenden plots sieht.


Dateianhänge:
omi Leo_Zeitserie.pdf [163.31 KiB]
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BeitragVerfasst: 26. Juli 2018, 15:18:56 PM 
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Hallo zusammen,

wenn ich eine Reihe von gut anwendbaren und nützlichen Skripten zusammen habe werde ich sie auf unserer Fachgruppenwebseite zur Verfügung stellen, nebst einer Doku und eines Guide. Außerdem sind dann im Code viele Kommentare enthalten, die das Verständnis des Codes erleichtern und - falls die Skripte vom jeweiligen Nutzer angepasst werden müssen - Möglichkeiten der Anpassung andeuten. Gerade bei den Abbildungen (Plots) sind viele Varianten möglich und es ist für mich (noch?) unmöglich, für alle Fälle die Generierung des optimalen Plots zu programmieren.

Natürlich sind alle Python-Nutzer herzlichst eingeladen, eigene Beiträge zu leisten und per Diskussion zur Verbesserung der Codes beizutragen, so dass hier im Forum (und auch physisch) eine aktive Python-Arbeitsgemeinschaft entsteht.

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Lothar

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BeitragVerfasst: 26. Juli 2018, 17:26:31 PM 
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Der nächste Schritt ist geschafft: Durchführung einer Kreuzkorrelation mit Python

Habe aus einem Beispielskript aus dem Paket PyAstronomy mir ein eigenes gezimmert und auf zwei Spektren von Berthold des Doppelsterns omi Leo angewandt. Und zwar auf einen Ausschnitt der Ha-Linie. Das ist zwar nicht besonders geschickt, weil der Spektrumausschnitt viele intensive Wasserlinien zeigt (die unverrückbar sind) und eine variable Ha-Linie, die aus 2 Komponenten besteht (ein SB2 Doppelstern). Aber es geht jetzt nicht darum. Es geht mir nur um die Kreuzkorrelation.

Eingaben und Ausgaben des Codes seht ihr im beiliegenden html-file.

Kommentar:
Wegen der Wasserlinien und einer Ha-Linie, die ihre Form verändert, ist das Maximum der Kreuzkorrelation sehr flach und die ermittelte Rotverschiebung zwischen template und target ist sehr unsicher. Eigentlich kann man gar keine Rotverschiebung angeben. Die ermittelte RV von 57 km/s könnte auch 20 oder 110 km/s sein. Aber das macht jetzt nichts. Ich muss eben geeignetere Spektrumbereiche aussuchen oder das Spektrum trocknen oder an einem anderen Objekt die Kreuzkorrelation durchführen (normaler Stern oder SB1), um auf eine klar definierte Radialgeschwindigkeit zu kommen. Am besten ein Sternspektrum vergleichen mit einem synthetischen (berechneten) Spektrum.


Dateianhänge:
Dateikommentar: Abbildungen und Konsolenprotokoll
CroCo_omiLeo_Ha.zip [124.15 KiB]
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Dateikommentar: Kreuzkorrelationsfunktion, rot = Maximum
omi Leo_CroCo.png
omi Leo_CroCo.png [ 8.17 KiB | 3610 mal betrachtet ]
Dateikommentar: Target und Template
omi Leo.png
omi Leo.png [ 25.93 KiB | 3610 mal betrachtet ]
Kreuzkorrelation_KonsolenProtokoll.html.zip [35.4 KiB]
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BeitragVerfasst: 27. Juli 2018, 01:34:35 AM 
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Wenn ich einen geeigneteren Spektralbereich aussuche, z.B. 6320 bis 6380 Angström, in dem die markanten Si-Linien 6347 und 6362 liegen, komme ich auf eine deutlich bessere Kreuzkorrelationsfunktion mit ausgeprägtem Maximum. Die Rotverschiebung des Target-Spektrums beträgt 120,0 km/s. Was erwartungsgemäß dem entspricht, wenn man die beiden Minima der Ha-Linie ausmisst und deren Differenz in km/s ausdrückt.
Verwendete Echellespektren von Berthold, omi Leo, vom 26.4.18 (Template) und 1.5.18 (Target).

Vorsicht: Die angegebene Rotverschiebung muss nicht durch eine reale relative Bewegung des Sterns gegeben sein (ist es hier auch nicht), sondern ist einfach nur eine mittlere Verschiebung beider Spektren zueinander, aus welchen Gründen die Verschiebung auch immer existiert (z.B. Kalibrierfehler).


Dateianhänge:
omi Leo 20180426 (Template) und 20180501 (Target)_CroCo.png
omi Leo 20180426 (Template) und 20180501 (Target)_CroCo.png [ 14.54 KiB | 3592 mal betrachtet ]
omi Leo 20180426 (Template) und 20180501 (Target).png
omi Leo 20180426 (Template) und 20180501 (Target).png [ 40.49 KiB | 3592 mal betrachtet ]

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BeitragVerfasst: 28. Juli 2018, 23:45:04 PM 
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Ich habe von Berthold eine Zeitserie von omi Leo zum Experimentieren bekommen, insgesamt 11 Echelle-Spektren aufgenommen zwischen dem 26.4. und 5.6.2018. Es handelt sich um einen Doppelstern des Typs SB2. Es sind also in den Spektren die Signale beider Komponenten enthalten. Die Umlauf-Periode beträgt rund 15 Tage und die messbare Summe beider Komponenten, also das aufgenommene Spektrum, variiert deshalb laufend in diesem Rhythmus.

Um die Kalibriergenauigkeit der Spektren zu überprüfen habe ich sie alle mit dem ersten Spektrum vom 26.4. verglichen, und zwar, indem ich die O2-Banden bei 690 nm kreuzkorreliert habe. Die O2-Bande ist terrestrisch, also nicht im Sternlicht vorhanden, sondern vom Sauerstoff der Luft erzeugt. Demgemäß zeigen sie keine Dopplerverschiebung, stehen also bombenfest im Spektrum immer an der gleichen Stelle.

In der Anlage habe ich die Ergebnisse dieses Vergleichs dargestellt: Abgesehen von dem Spektrum vom 1.5. liegen die Verschiebungen, wie sie die Kreuzkorrelationen ergaben, im Bereich -2,2 bis + 2,3 km/s, was im Rahmen der erwarteten Kalibriergenauigkeit liegt. Das Spektrum vom 1.5. ist um + 17 km/s ( = 0,4 Angström) verschoben, warum auch immer,

Dies ist ein Beispiel dafür, was man mit der Kreuzkorrelation anfangen kann.


Dateianhänge:
180501bis180605_ZUsammenfassung.html.zip [832.67 KiB]
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BeitragVerfasst: 14. August 2018, 15:39:33 PM 
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Hallo zusammen,

um die Radialgeschwindigkeit von Sternen durch Kreuzkorrelation zu bestimmen benötigt man ein unverschobenes Modellspektrum des Sterns in Ruhewellenlängen. Solche Modellspektren kann man sich aus Datenbanken im Internet herunterladen. Leider haben sie dann unterschiedliche Formate, je nach Datenbank und Modell. Manche als fits, andere in Tabellen wie .csv und sonstige Textfiles. Und sie sind meist in absoluten Flux berechnet, also nicht auf das Kontinuum normiert.

Ich habe jetzt einige Tage mit Python experimentiert, um ein solches theoretisches Spektrum in Form einer ASCII-Tabelle zu plotten, das Kontinuum zu modellieren und das Spektrum auf dieses Modellkontinuum zu normieren. Dazu habe ich 2 Skripte geschrieben. Das erste liest das datafile ein und plottet das Spektrum. Dann kann man charakteristische Punkte des Spektrums anklicken, um die Stützpunkte für das Kontinuumsmodell zu erhalten. Resultat ist die angehängte Grafik Fig-1.
In einem zweiten Skript gibt man dann die Wellenlängen der Stützpunkte ein. Hier 7 Stück an Stellen mit wenig Absorptionslinien. Das Programm liest dann die zugehörigen Fluxes ein, berecchnet das Polynom zweiten Grades (least squares) und anschließend wird das Polynom auf die Fluxes aller Wellenlängenschritte im Spektrum angewendet. Daraus ergibt sich dann das Modellkontinuum. In Fig. 2 rot gestrichelt, die Stützpunkte als rote Sterne, das Spektrum in Blau.

Das aus dem Spektrum durch Teilen durch das Modellkontinuum erzeugte normierte Spektrum ist in Fig. 3 zu sehen.


Dateianhänge:
Figure_1.png
Figure_1.png [ 75.86 KiB | 3038 mal betrachtet ]
Figure_2.png
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Figure_3.png
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BeitragVerfasst: 25. August 2018, 11:35:20 AM 
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Hallo zusammen,
Deneb ist hier im Forum etwas in Vergessenheit geraten. viewtopic.php?f=18&t=4179&hilit=Deneb
Im Zuge meiner Bemühungen um Python3-Skripte habe ich aus der Pollux-Datenbank ein gerechnetes Spektrum gezogen. Einzelheiten zu den Sternparametern und der Berechnungsgrundlage siehe beiliegende txt-Datei. Das hochaufgelöste theoretische Spektrum ist auf die Auflösung des gemessenen angepasst (konvolviert mit einer entsprechenden normierten Gaussfunktion).
Beiliegend ein per Python erzeugtes Diagramm, das das angepasste theoretische und das von Siegfried Hold gemessene übereinander geplottet zeigt. Die starke Auffüllung der Ha Linie mit Emission ist wirklich beeindruckend.


Dateianhänge:
alpcyg_20170122_6400_6700templateVergleich.png
alpcyg_20170122_6400_6700templateVergleich.png [ 116.56 KiB | 2786 mal betrachtet ]
temp_deneb.txt [19.96 KiB]
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BeitragVerfasst: 25. August 2018, 13:23:55 PM 
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Hallo Lothar,
ich verstehe das ganze nicht so richtig. Wahrscheinlich meinst Du mit "convolviert" gefaltet. Falls das sich so verhält, wieso ist die synthetische Ha-Linie sehr viel breiter als die übrigen Linien, z. B. H2O?Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 25. August 2018, 14:13:26 PM 
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Zitat:
Hallo Lothar,
ich verstehe das ganze nicht so richtig. Wahrscheinlich meinst Du mit "convolviert" gefaltet. Falls das sich so verhält, wieso ist die synthetische Ha-Linie sehr viel breiter als die übrigen Linien, z. B. H2O?Viele Grüße
Christian
Hallo Christian,
ja, ich meine damit gefaltet. Die Methode, die ich verwende, nennt sich im englischen 'convolve'. Es ist eine Faltung mit einer normierten Gaussfunktion. Die als Parameter wählbare FWHM entscheidet, wie weit die Linien durch die Faltung verbreitert werden.
Wasserlinien sind im synthetischen Spektrum nicht enthalten, nur Elementlinien entsprechend der für die Berechnung gewählten Fe/H (Elementhäufigkeiten). Die Ha-Linie ist in der Spektralklasse von Deneb so breit (A2 Iap). Du hattest ja auch mal ein ähnliches Diagramm hier gezeigt mit Wega als Vergleich (am 2.8.15, Seite 2 dieses Threads). Das ist ja gerade das Besondere, dass die zu erwartende Ha-Linie soweit aufgefüllt ist. Vermutlich wegen stark emittierender Schichten weit außen in der Sternatmosphäre dieses Überriesen.

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BeitragVerfasst: 25. August 2018, 14:32:36 PM 
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Hallo Lothar,
warum ist die Ha-Linie beim gelben gemessenen Spektrum viel schmäler als beim blauen Spektrum? Das gelbe Spektrum entspricht ungefähr auch meinen Messungen. Die Gesamtbreite vom blauen Spektrum beträgt dagegen fast 100 A. Selbst wenn man bei den gemessenen Spektren berücksichtigt, daß durch Emission des Sternwinds die effektive Linienbreite deutlich verringert wird, kann ich keine Übereinstimmung feststellen.
Übrigens habe ich jetzt wieder angefangen, Deneb zu beobachten.
Viele Grüße
Christian
Dateianhang:
alpCyg_2400_2040_11102015+26092015.png
alpCyg_2400_2040_11102015+26092015.png [ 62.73 KiB | 2771 mal betrachtet ]


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BeitragVerfasst: 31. August 2018, 11:00:15 AM 
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Zitat:
Hallo Lothar,
warum ist die Ha-Linie beim gelben gemessenen Spektrum viel schmäler als beim blauen Spektrum? Das gelbe Spektrum entspricht ungefähr auch meinen Messungen. Die Gesamtbreite vom blauen Spektrum beträgt dagegen fast 100 A. Selbst wenn man bei den gemessenen Spektren berücksichtigt, daß durch Emission des Sternwinds die effektive Linienbreite deutlich verringert wird, kann ich keine Übereinstimmung feststellen.
Übrigens habe ich jetzt wieder angefangen, Deneb zu beobachten.
Hallo Christian,
das blaue Spektrum ist ein theoretisches, ein berechnetes, aus der Pollux-Datenbank entnommenes für einen Stern mit etwa den physikalischen Parametern wie Deneb. Das berücksichtigt eben nicht die Linienauffüllung durch Ha-Emissionen.

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BeitragVerfasst: 31. August 2018, 14:55:44 PM 
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Hallo Lothar,
das ist mir schon soweit klar. Aber bei der Durchsicht der Parameter ist mir aufgefallen, daß Du log g = 3,8 (cgs) gesetzt hast. Nach mein Information müsste dort der Wert 1 stehen. Dadurch wird die Verbreiterung durch den Stark Effekt überschätzt.

Viele Grüße
Christian


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BeitragVerfasst: 07. September 2018, 14:59:30 PM 
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Hallo Christian,
da hast du recht. Habe mit logg einen Fehler gemacht.

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BeitragVerfasst: 07. September 2018, 15:16:45 PM 
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In PyAstronomy gibt es ein praktisches Werkzeug für die baryzentrische Korrektur. Habe das etwas abgewandelt um 2 Fälle zu behandeln:
1. Eingabe alle nötigen Parameter per Abfrage (wenn man gerade mal ein Spektrum korrigieren will).
2. Festlegung der sich immer wiederholenden Parameter im Skript, wenn man immer den gleichen Beobachtungsort und /oder das gleiche Objekt beobachtet hat, also viele eigene Spektren eines Objekts korrigieren will. Dann muss man nicht jedes Mal den Beobachtungsort und die Koordinaten des Objekts eingeben sondern nur noch den Beobachtungszeitpunkt.

Wie das Skript aussieht und wie sein Ergebnis/Ausdruck im Falle des Falles 2 aussieht zeigt die beiliegende Abbildung (screenshot der Ausführung in Spyder).


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BC_screenshot.png
BC_screenshot.png [ 466.98 KiB | 2326 mal betrachtet ]

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BeitragVerfasst: 09. September 2018, 15:44:53 PM 
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Habe jetzt die baryzentrische Korrektur (BC) von oben so erweitert, dass eine beliebig große Spektren- Serie eines Objekts (gemessen am gleichen geografischen Standort) auf einmal baryzentrisch korrigiert wird. Benötigt wird im header der 1d-fit-Dateien der Beobachtungszeitpunkt als JD (als float-Zahl), und zwar in einem Parameter namens 'JD-OBS'. Falls er nicht bereits im Header enthalten ist wird danach gefragt und man kann ihn manuell für jedes Spektrum eingeben. Er wird dann auch im Header der erzeugten korrigierten Spektren vermerkt.
Leider erzeugen die Programme der CCD-Kameras uneinheitliche header, weshalb diese Maßnahme notwendig ist.
Das Programm speichert die korrigierten 1d-Spektren in 3 Formaten ab: fit, dat und csv.

Falls jemand das praktische Werkzeug möchte bitte bei mir per Mail oder PN melden.

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BeitragVerfasst: 08. Oktober 2018, 12:16:02 PM 
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Hallo zusammen,

I have now posted all the English commented codes on a private website with accompanying text in English. If you want access: Please send me an email or a PN.

Habe mittlerweile die englisch kommentierten Codes alle auf einer privaten Webseite niedergelegt mit begleitendem Text in Englisch. Wer Zugang haben möchte: Bitte mir eine Email oder eine PN senden.

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