Die Astrometrie-Software

Canopus

Nachdem wir bisher mit der bereits in Spica Heft 17 / Januar 2000 vorgestellten Software Astrometrica unsere Kleinplanetenaufnahmen vermessen hatten, zeigte sich nach der vollen Inbetriebnahme unseres zweiten Teleskops sehr schnell, dass die weitere Auswertung mit einer DOS-Software zwar machbar, aber auch mit mehreren Nachteilen verbunden war.

Neben der doch recht zeitaufwändigen, weil komplett manuellen, Auswahl der Vergleichssterne, störte uns nach dem Kauf der ST-9e CCD-Kamera im Sommer 2000 vor allem die von der DOS-Oberfläche vorgegebene Auflösungsbeschränkung von 640x480 Bildpunkten. Zwar kann man Astrometrica auch in einer 600x800er-Auflösung fahren, jedoch funktionierte dann der mitgelieferte Maustreiber zusammen mit der von uns benutzten Logitech-Mouse nicht, so dass an eine auch nur halbwegs komfortable Bedienung nicht zu denken war.
Die nächsten Wochen wurden daher von uns dazu genutzt, sich einen möglichst umfassenden Überblick über die aktuell erhältlichen unter Windows laufenden Astrometrie-Programme und deren Funktionen zu verschaffen. Wie gut, dass es heute das Internet gibt! Neben dem bereits in Spica Heft 18 / April 2000 besprochenen AstroArt fanden sich insgesamt fünf weitere Programme, von denen zum damaligen Zeitpunkt allerdings noch zwei in der (teilweise noch sehr frühen) Beta-Phase ihrer Entwick-lung befanden.
Blieben also noch drei Programme übrig! Wie bei allen anderen Dingen gilt bekanntlich auch für Software: Werbung alleine sagt nicht allzu viel über ein Produkt aus, man sollte es vor dem Kauf erst selbst testen! Hier wurden wir jedoch bei allen Programmen enttäuscht – von keinem gab es eine (auch zumindest eingeschränkt funktionierende) Testversion zum Download. Wir mußten uns also wohl oder übel auf die Aussagen auf den jeweiligen Webseiten verlassen.
Nach einigem Abwägen der jeweiligen Programm-Features fiel unsere Auswahl recht schnell auf das von Brian Warner programmierte Canopus. Sowohl seine in der Werbung beschriebene Funktionsweise, als auch die Tatsache, dass es zum damaligen Zeitpunkt bereits in seiner fünften Version vorlag, sprachen für dieses Programm. Auch der Preis von damals $US 29,95, was zu diesem Zeitpunkt (Ende Juli 2000) einem Betrag von knapp über DM 60,- entsprach, war hierbei ein nicht zu vernachlässigender Entscheidungsgrund - sollten doch die anderen Programme teilweise weit über $US 100,- kosten! Nach einer Lieferzeit von nicht einmal einer Woche erhielten wir ein Päckchen, in dem neben der Programm-CD auch ein mit 220 Seiten recht umfangreiches Handbuch enthalten war.
Seit unserem Kauf im Sommer des Jahres 2000 ist zwischenzeitlich die sechste Version von Canopus erschienen, auf deren Funktionsumfang ich daher im weiteren Verlauf dieses Artikels eingehen will. Der Lieferumfang dieser Version umfasst neben einem komplett überarbeiteten Handbuch jetzt zwei CDs. Auf einer befindet sich das Programm und ein Katalog mit Referenzsternen, auf der anderen findet man verschiedene Serien von Beispielbildern, mit denen die im Handbuch beschriebenen Auswertevorgänge nachvollzogen werden können.

Laut Handbuch läuft die aktuelle Version von Canopus unter Windows 95, 98, ME, NT und 2000. Die Bildschirmauflösung sollte mindestens 800 x 600 bei einer Farbtiefe von 256 Farben betragen. Dies stellt nach unserer Erfahrung jedoch wirklich das absolute Minimum dar. Gerade wenn man CCD-Kameras mit mehr als 500 Pixeln in der horizontalen Achse verwendet, werden ansonsten nämlich auch bereits bei einer Auflösung von 1024 x 768 einige Arbeitsschritte im Verlauf der Auswertung erschwert. Doch hierzu später mehr.
Die Installation der Software verläuft dank eines Windows-üblichen Setup-Programms problemlos. Neben einer knapp 250MB umfassenden Vollinstallation, die sowohl die Programm-Dateien als auch den Sternkatalog auf die Festplatte kopiert, besteht auch die Möglichkeit nur die Programm-Dateien zu installieren. Da wir unsere CCD-Bilder weiterhin mit dem USNO-A2.0 Katalog auswerten wollten, entschieden wir uns also für die ca. 70MB große Basisinstallation. An dieser Stelle fiel direkt positiv auf, dass sich Canopus bis auf eine INI-Datei komplett in sein eigenes Verzeichnis kopiert. Probleme mit "Dateiwaisen", wie man sie nach der Deinstallation manch anderer Software unter Windows kennt, sind also nicht zu befürchten!

Nach den Programmstart bietet Canopus dem Benutzer eine sehr übersichtliche Arbeitsfläche. Neben einer Icon-Leiste, die die für die Astro- und Photometrie von Kleinplaneten wichtigsten Funktionen enthält, gibt es auf der linken Bildschirmseite eine Menüleiste, über die die verschiedenen Unterprogramme aufgerufen werden können. Bevor es jedoch mit der eigentlichen Auswertung eigener Aufnahmen losgehen kann, müssen zunächst noch einige Einstellungen vorgenommen werden.

Über den Button Settings gelangt man in eine Eingabemaske, die neben den Daten zum Teleskop und der Kamera auch die für die später bei der Erstellung des Report-Files wichtigen Benutzerangaben im Header abfragt. Als letztes folgen noch Angaben zu dem verwendeten Vergleichsternkatalog, sowie die verschiedenen Pfadangaben zu den Bildern und zum verwendeten Katalog.
So übersichtlich diese Eingabemaske auch gelungen ist, existieren trotzdem vier Kritikpunkte:

• Wie die Tatsache, dass Canopus ein amerikanisches Programm ist, fast schon erahnen lässt, werden alle Angaben zum Teleskop in Inches erwartet. Wen wundert es - die Existenz von SI-Einheiten wird in den USA schließlich konsequent ignoriert. Da diese Angaben jedoch normalerweise nur beim ersten Programmstart einmalig eingegeben werden müssen, ist dies in den meisten Fällen wohl auch nicht weiter tragisch.
  

• Etwas schlechter stehen jedoch die Leute da, die wie wir am TSO mehrere verschiedene Teleskope für ihre Messungen verwenden. Das Anlegen von verschiedenen Instrumentenprofilen ist nämlich leider nicht vorgesehen worden. Es bleibt also nichts anderes übrig, als jedes Mal alle Teleskop- und Kameradaten neu einzugeben.
  

• Ebenfalls sehr unangenehm ist die Tatsache, dass die verwendeten Sternkataloge nur im Rootverzeichnis des eingegebenen Laufwerks gesucht werden. Hier ist zu vermuten, dass dies noch ein Überbleibsel aus der Zeit der kleinen Festplatten ist. Damals kannte man als Vergleichskatalog sowieso nur den auf zwei CDs ausgelieferten GSC V1.1 und da dieser in einen Nord- und einen Südteil aufgeteilt war, waren CD-Wechsel normalerweise recht selten notwendig. Wer wie wir am TSO dagegen heute mit dem auf 11 CDs ausgelieferten USNO-A2.0 arbeitet, würde es sicherlich schnell zu schätzen wissen, wenn er die 6,5GB an Daten auf einer Festplatte ablegen könnte. Schließlich bleiben einem so die doch teilweise im Rahmen einer Auswerteaktion zahlreichen CD-Wechsel erspart. Einziger Ausweg wäre hier, die Dateien des USNO-Katalogs direkt im Rootverzeichnis der Festplatte abzulegen. Die Organisations-struktur der Festplatte würde dann jedoch recht schnell unübersichtlich werden. Ganz zu schweigen von der Situation, wenn man den zwar z.Z. noch unvollständigen, aber mittlerweile auch im USNO-A2.0-Format erhältlichen UCAC-1 Katalog parallel zum USNO-A2.0 benutzen will. Da beide Kataloge identische Dateinamen verwenden, wäre dies erst gar nicht möglich - es sei denn, man kopiert beide Kataloge auf unter-schiedliche Festplattenpartitionen!
  

• Zwar kann man über ein Dialogfeld den Pfad zu den auszuwertenden CCD-Bildern frei vorwählen, jedoch wurden diese Einstellungen bei unserer Installation nicht beachtet. Man ist also jedes Mal gezwungen, dass Bilderverzeichnis manuell anzuwählen.
  

Astrometrie

Wie allgemein üblich, sollten die auszuwertenden Bilder zunächst einmal "geblinkt" werden, damit nicht nur die Position des Zielobjektes auf dem Bild, sondern auch eventuelle Neuentdeckungen erkannt werden können. Hierfür steht das Blink-Menü zur Verfügung.
Anders, als bei den uns bisher bekannten Programmen scheint es in Canopus keine Beschränkung der Bilderzahl zu geben. Es war uns beispielsweise möglich fünfzehn mit der ST-9e erstellte Aufnahmen mit einander zu vergleichen. Gerade bei Reihenaufnahmen in dichten Sternfeldern, wo der Kleinplanet häufig mit Feldsternen zu einem Lichtpunkt verschmilzt wird die Identifikation deutlich erleichtert. Hierbei ist jedoch zu beachten, dass die Aufnahmen nicht gegeneinander verschoben oder verdreht sein dürfen. Solange die Aufnahme mittels Autoguider nachgeführt worden ist, stellt dies kein Problem dar, schlecht sieht es jedoch aus, wenn das Teleskop jedoch während der Aufnahmereihe nur "laufen" gelassen wurde.

Bei der Blink-Funktion wird direkt ein allgemeines Darstellungsproblem der CCD-Bilder in Canopus deutlich. Wie auch später im Auswertemodus werden die eingeladene Bilder deutlich zu dunkel dargestellt. Es ist so nicht möglich, direkt schwache Objekte auf den Aufnahmen zu finden. Es ist zwar eine manuelle Helligkeitsanpassung mittels Schieberegler oder Direkteingabe der Darstellungsparameter durchführbar, diese muss jedoch für jedes Bild einzeln vorgenommen werden. Eine optimalere Grundeinstellung wäre hier wünschenswert.
Nachdem die Identifikation des Objektes erfolgt ist, wechselt man in den Auswertemodus. Hier präsentiert sich der Bildschirm zweigeteilt. Während auf der linken Seite ein Kartenausschnitt dargestellt werden kann, wird in dem rechten Teil das auszuwertende CCD-Bild dargestellt. Grundsätzlich ist diese Aufteilung sehr praktisch, jedoch gerade bei CCD-Kameras mit mehr als ca. 500 Pixeln in der horizontalen Achse wird selbst eine 1024er Bildschirmauflösung zu klein. Alternativ kann man in diesem Modus zwar auch Karte und CCD-Bild in separaten Komplettbildschirmen wechselweise darstellen lassen, wodurch allerdings die Übersichtlichkeit wieder leidet.

Nachdem das Bild eingeladen worden ist, wird mit dem Button Generate Chart das entsprechende Kartenbild generiert. Hierbei kann der Anwender zwischen zwei Eingabemodi wählen. Die komfortablere ist hierbei die Möglichkeit, dass sich Canopus über die Eingabe der Nummer oder provisorischer Bezeichnung des Kleinplaneten in Verbindung mit den einzugebenden Aufnahmedaten die Position des Objektes selbst errechnet und anschließend die entsprechend Himmelsregion aus dem Vergleichssternkatalog darstellt. Voraussetzung hierfür ist, dass eine aktuelle Version Bahndaten in Canopus importiert worden ist. Da dieser Import leider bei uns nicht durchführbar war, mussten wir auf die zweite Alternative zurück greifen. Hierbei gibt man den Bildmittelpunkt in Rektaszension und Deklination an. Dies setzt natürlich voraus, dass die Objektkoordinaten zum Aufnahmezeitpunkt zumindest ungefähr bekannt sind. Da diese aber normalerweise in der verwendeten Planetariumssoftware mit ausgegeben werden können, ist dies unproblematisch. Bei der Darstellung der Karte sollte man darauf achten, dass die Funktion Bin-Magnitudes aktiviert worden ist. Ansonsten stellt sich der Vergleich zwischen Karte und Bild als sehr schwierig dar, denn die Symbole der Vergleichssterne sind nicht gut auf ihre Helligkeit abgestimmt.
Nachdem man nun das Bild mit der passenden Karte vorliegen hat, beginnt der eigentliche Auswertevorgang. Damit Canopus die Plattengleichung lösen kann, muss man die Ausrichtung des Bildes festlegen. Dies geschieht durch die Identifikation von 2 möglichst weit auseinanderliegenden Sternen, die man sowohl auf dem Bild, als auch in der Karte mit der Maus markiert. Ist dies geschehen, passt Canopus die Maßstäbe entsprechend an, identifiziert automatisch die Sterne auf dem Bild und wählt bis zu dreißig, möglichst gleichmäßig über das Bild verteilte, Referenzsterne aus. Diese Sterne werden sowohl in der Karte (durch Zahlen), als auch auf dem Bild (durch Kästchen) markiert. Da die Genauigkeit der Plattenlösung vom Signal-Rauschverhältnis der benutzten Sterne abhängig ist, wählt Canopus hierfür die dreißig hellsten Sterne aus. Nachdem die Referenzsterne feststehen, erscheint ein Fenster, in dem die Helligkeitsresiduen dieser Sterne angezeigt werden. Sterne die hierbei mehr als 0,3mag von ihrem Sollwert abweichen, werden automatisch aus der Lösung der Plattengleichung herausgenommen. Dem Anwender steht es jetzt frei, weitere Sterne manuell auszuschließen. Will er dies nicht tun - was normalerweise auch nicht notwendig ist -, schließt man dieses Fenster wieder. Nun muss man noch das zu vermessende Objekt mit der Maus markieren und Canopus schaltet automatisch in den Report-Modus um.

Ähnlich wie bei Astrometrica für DOS erhält man eine tabellarische Auflistung der Referenzsterne und ihrer Residuen untereinander. Hinter jedem Stern hat man eine Check-Box zur Verfügung, mit der man diesen Stern aktivieren oder Deaktivieren kann. Die bei der Hellig-keitserrmittlung bereits aussortierten Sterne sind automatisch deaktiviert worden. Jetzt geht es also nur noch darum, die Positionsresidue zu optimieren. Einzelne Residuenkategorien werden hierbei farblich differenziert dargestellt. Sterne, die mehr als 0,75" von ihrer Sollposition abweichen, werden rot gekennzeichnet. Bei einer Abweichung zwischen 0,5" und 0,74" werden die Sterne blau und bei 0,3" bis 0,49" grün markiert. Sterne mit einer Residue unter 0,3" werden weiß dargestellt. Durch entsprechendes Aktivieren und Deaktivieren der einzelnen Sterne versucht man nun Residuen der verbliebenen Sterne besser als 0,3" zu erhalten. Canopus errechnet hierbei nach jeder Neuauswahl die Residue der Reststerne neu. Sind nur noch weiße Sterne aktiviert, ist die Plattengleichung hinreichend genau gelöst. Am unteren Rand des Bildschirmes kann man jetzt die berechneten Objektdaten ablesen. Der Benutzer muss nun nur noch die Objektbezeichnung eingeben und über den Save-Button das Ergebnis der Messung sichern.
Nachdem man alle Bilder vermessen hat wird mittels der Email-Funktion das endgültige Report-File für das Minor Planet Center zusammengestellt.

Zusätzlich zu der bisher vorgestellten Astrometrie-Funktion besitzt Canopus auch noch ein spezielles Unterprogramm zur halbautomatischen Photometrie von kompletten Aufnahmeserien. Diese Routine hat jedoch auch ihre Tücken. Herr Dr.Helmut Denzau berichtete über seine Erfahrungen auf der Kleinplanetentagung in Berlin in diesem Jahr.
Die Möglickeit, sich mit dem Unterprogramm Charts Aufsuchkarten für das gewünschte Himmelsgebiet erstellen zu lassen, haben wir nicht benutzt, so dass eine Aussage über die Qualität der Karten nicht gemacht werden kann.
Hinter dem Unterpunkt Conversions hat Brian Warner für den Anwender interessante Links und Tools zur praktischen Kleinplanetenbeobachtung eingebaut. Hier findet man die Möglichkeit zum Download der aktuellen Bahndatensätze sowohl vom Lowell-Observatory als auch vom Minor Planet Center. Diese können über Konvertierroutinen in das von Canopus benötigte Format umgewandelt werden.

Fazit

Grundsätzlich handelt es sich bei Canopus um ein gut gelungenes Astrometrieprogramm, dass auch den Anfängern durch seine geschickte Menüfuhrung den Einstieg in diesen interessanten Bereich unseres Hobbys erleichtert. Trotz der relativ hohen Automatisierung hat der Anwender noch eine Vielzahl von manuellen Eingriffsmöglichkeiten in den Messvorgang.
Trotzdem blieben für uns noch einige Wünsche offen. Hierzu zählen:

• Bei sehr schwachen Objekten ermittelte Canopus "unglaubwürdige" Helligkeiten. Die Kleinplanetenhelligkeit wurde in einem Fall sogar mit 24mag angegeben, was bei einem 10"-SCT und 5 Minuten Belichtungszeit wohl immer ein Wunschtraum bleiben wird.
  

• Einige Funktionen konnten bei uns nicht benutzt werden. Hierunter fallen neben der bereits oben erwähnten automatischen Koordinatensuche bei der Kartenfunktion auch die automatische Generierung der provisorischen Bezeichnung des Kleinplaneten im Report-File und die Errechnung der Objektresidue.
  

Obwohl Brian Warner auf alle von uns beschriebenen Probleme umgehend reagierte, konnte er einige Fehler nicht beheben, da er sie nicht nachvollziehen konnte. Da alle korrigierbaren Probleme auf Unterschiede zwischen der deutschsprachigen und der amerikanischen Windows-Version (u.a. andere Dezimaltrennzeichen) zurück zu führen waren, liegt die Vermutung nahe, dass auch die anderen Fehler hiermit zu tun haben.

Zurück zur Spica-Startseite