快速处理下一代星系巡天角掩模的方法

随着星系巡天变得越来越大且越来越复杂，跟踪天空方向上的完备性、星等极限和其他巡天参数成为一项日益具有挑战性的计算任务。例如，Sloan Digital Sky Survey 的典型角掩模包含约 $N=300,000$ 个不同的球面多边形。管理具有如此大量多边形的掩模变得极其缓慢，特别是对于以朴素算法运行时间为 $O(N^2)$ 的任务，例如查找哪些多边形相互重叠。在此，我们提出了一种解决这一挑战的“分治”方案：我们首先将角掩模分割为称为“像素”的预定义区域，使得每个多边形仅位于一个像素中，然后分别对每个像素内的多边形执行进一步计算，如检查重叠。这将 $O(N^2)$ 任务减少到 $O(N)$，并将确定天空中的点位于哪个多边形内这一重要任务从 $O(N)$ 减少到 $O(1)$，从而实现了显著的计算加速。此外，我们提出了一种方法，可以有效地将任何角掩模转换为流行的 HEALPix 格式或从中转换。该方法可以通用地应用于转换为任何所需的球面像素化或从中转换。我们已在 mangle 软件包的新版本中实现了这些技术，该软件包可自由获取于 http://space.mit.edu/home/tegmark/mangle/，并附有完整的文档和示例应用。这些新方法证明对天文学界非常有用，而且由于 mangle 是管理球面上角掩模的通用工具，它也有潜力惠及地面地图制作应用。