VTD 如何读取射电源先验星表

2026-11-03 · 预计阅读 12 分钟

射电源先验星表为 VTD 计算理论时延提供源坐标。对于一次实验，VTD 需要从星表中找出本次观测的源，并读取它们的先验坐标。VTD 读取射电源先验星表的核心程序是 VTD_LOAD_SOUCOO（vtd/src/vtd_load_soucoo.f）。它根据文件首行的标识判断格式，再按固定列位置读取源名、赤经和赤纬。这里记录其读取过程

一、VTD 如何读取星表

调用程序先用 VTD_INIT 初始化 VTD，再用 VTD_CONF 读取控制文件。控制文件最多可以指定 4 份先验星表，下面的例子使用了其中两份。

SOURCE_COORDINATES:      /path/to/main_catalogue.txt
SOURCE_COORDINATES_2ND:  /path/to/supplement_catalogue.txt
SOURCE_COORDINATES_3RD:  NONE
SOURCE_COORDINATES_4TH:  NONE

它们依次写入 VTD%CONF%FINAM_SOUCOO(1:4)。后三项可以使用 NONE；第一项直接检查文件是否存在，没有相同的 NONE 处理。

调用者向 VTD_LOAD 提供本次实验的源数 L_SOU 和源名列表 C_SOU。以 pSolve 为例，这两项分别来自当前实验 GVF 数据库中的 NUMB_SOU 和 SRCNAMES。这样，实验数据库决定要查哪些源，控制文件决定去哪些星表查。通常，VTD_LOAD 接着调用 VTD_LOAD_SOUCOO 读取源坐标。VTD__BYPS 表示跳过装载，当 VTD%STATUS_SOU == VTD__BYPS 时，VTD_LOAD 跳过这一步。
VTD_LOAD_SOUCOO 调用 RD_TEXT 依次读取各份星表，根据每个文件的首行识别格式，再用数据行中的源名匹配 C_SOU。只装入本次实验需要的源。对于同一个普通射电源，后读到的坐标覆盖先前的坐标。因此，第 4 份星表优先于第 3 份，依此类推，同一文件中也是后面的记录优先。如果读完所有星表仍未找到某个请求的普通射电源，程序报告错误。
将射电源表中的坐标转为弧度，保存到 VTD%SOU。赤经通过 HR_TAT 从时、分、秒转换为弧度，赤纬通过 GR_TAT 从度、角分、角秒转换为弧度，并计算空固系中的方向单位向量：

$\boldsymbol{s} = \begin{pmatrix} \cos\delta\cos\alpha\\ \cos\delta\sin\alpha\\ \sin\delta \end{pmatrix}.$ 赤经、赤纬和方向单位向量分别保存在 ALPHA、DELTA 和 S_CRS(1:3) 中，供后续时延计算使用。

二、VTD 支持的七种先验源表格式

在上述读取过程中，源名、赤经和赤纬各占哪些列，取决于文件首行的标识。VTD_LOAD_SOUCOO 识别下表中的 7 种标识，表中编号就是源码中 I_FMT 的值。

编号	文件第一行的标识	用途
1	`# VLBI SOURCE POSITION CATALOGUE Format version of 2004.01.21`	射电源位置星表
2	`$$ SOU-MODFILE Format pre-2000`	旧式射电源位置文件
3	`# Catalogue of source positions and velocities. Format version of 2005.12.29`	此读取分支提取目标名称、类型及轨道目标名称
4	`# SOURCE-NAMES v 2.0 2005.09.06`	源名、别名及先验位置
5	`# Source position file format 1.0 of 2019.08.08`	射电源先验位置文件
6	`# VLBI SOURCE POSITION CATALOGUE Format version of 2024.10.14`	较新的射电源位置星表
7	`# SOURCE-NAMES v 3.0 2025.09.06`	包含普通射电源和轨道目标的分支

程序直接检查首行，因此标识中的大小写和内部空格应保留，前面也不要添加空行或缩进。识别格式后，程序按相应的固定列读取数据。下表列出普通射电源的源名和坐标列位，适用于格式 1、2、4、5、6，以及格式 7 的普通源记录。格式 3 用于关联观测源名与轨道目标名，格式 7 也可以指定轨道文件或目录，这两类记录在各自的示例中说明。

字段	格式 1	格式 2	格式 4	格式 5	格式 6，以及格式 7 的普通源分支
主要匹配源名	`1:8`	`5:12`	`1:8`	`4:11`	`17:24`
J2000 名称	`10:19`	不读取，设为 `??????????`	`11:20`	`14:23`	`5:14`
赤经：时	`22:23`	`15:16`	`46:47`	`26:27`	`27:28`
赤经：分	`25:26`	`18:19`	`49:50`	`29:30`	`30:31`
赤经：秒	`28:36`	`21:31`	`52:58`	`32:40`	`33:41`
赤纬：符号及度	`38:40`	`35:37`	`60:62`	`43:45`	`43:45`
赤纬：角分	`42:43`	`39:40`	`64:65`	`47:48`	`47:48`
赤纬：角秒	`45:52`	`42:51`	`67:72`	`50:57`	`50:57`

表中的列号从 1 起算，起止列都包括在内。各格式对这些字段的读法略有不同。

格式 1、2 分别截取三个坐标分量，再用 _ 拼接后解析。
格式 4 直接解析 46:58 和 60:72，典型写法是 12_34_56.1234、+12_34_56.123。
格式 5 直接解析 26:40 和 43:57，典型写法是 12:34:56.123456、+12:34:56.12345。
格式 6 会将第 29、32、46、49 列改成冒号，然后解析坐标。因此，原始记录可以采用时、分、秒之间用空格分隔的形式。
程序用“主要匹配源名”一栏所列的字段查找 C_SOU 中的源。格式 4 还会尝试别名。各格式中的 J2000 名称字段用于保存名称，不参与这里的匹配。
星表中的位置误差、相关系数、流量密度等附加字段，没有被这个坐标读取程序读入。

1. 2004年版 VLBI 射电源位置星表

第一行标明版本 2004.01.21。以 3C273B 为例，把坐标按格式 1 重排，就可以将上表中的列位与实际数据行逐项对照。

# VLBI SOURCE POSITION CATALOGUE  Format version of 2004.01.21
3C273B   J1229+0203  12 29 06.699755 +02 03 08.59830

字段	源码读取的列	示例值
IVS 名称，用于匹配 `C_SOU`	`1:8`	`3C273B`
J2000 名称	`10:19`	`J1229+0203`
赤经的时、分、秒	`22:23`、`25:26`、`28:36`	`12 29 06.699755`
赤纬的符号及度、角分、角秒	`38:40`、`42:43`、`45:52`	`+02 03 08.59830`

程序分别截取赤经、赤纬的三个分量，用下划线拼起来，再转换为弧度。

2. `SOU-MODFILE`

这是 VTD 为兼容旧文件保留的格式。下面是格式说明中的原始示例，数据行开头有 4 个空格。

$$  SOU-MODFILE Format pre-2000
    2357-326  00 00 20.399945     -32 21 01.23327     0.60  ! J0000-3221

字段	源码读取的列	示例值
IVS 名称，用于匹配 `C_SOU`	`5:12`	`2357-326`
赤经的时、分、秒	`15:16`、`18:19`、`21:31`	`00 00 20.399945`
赤纬的符号及度、角分、角秒	`35:37`、`39:40`、`42:51`	`-32 21 01.23327`

值得注意的是，行末虽然写着 ! J0000-3221，但这是注释。这个分支把 J2000_NAME 直接设成 ??????????，也不读取 0.60 这个位置误差值。

3. 2005年版 VLBI 射电源位置与速度星表

源代码中的 vtd/share/titan_apr.src 使用这种格式。下面是它的第一条数据记录，HYIGENS 保留文件中的实际拼写。

# Catalogue of source positions and velocities. Format version of 2005.12.29
2005.01.14_10:00:00.0000000000  TAI  S  S_000001  HYIGENS

字段	列位置	示例值	`VTD_LOAD_SOUCOO` 的处理
日期及时间尺度	`1:30`、`33:35`	`2005.01.14_10:00:00.0000000000`、`TAI`	本分支不解析这两个字段
目标类型	`38`	`S`	写入 `OBJ_TYPE`，这里表示太阳系内的近场目标
观测源名	`41:48`	`S_000001`	与 `C_SOU` 匹配，写入 `IVS_NAME`
轨道目标名	`51:58`	`HYIGENS`	写入 `NZO_NAME`，用于关联轨道数据

这条记录的含义是：实验中的 S_000001 对应轨道目标 HYIGENS。下一条记录又把 S_000002 指向同一个 HYIGENS。尽管格式名称里有“位置和速度”，这个读取分支实际只取目标类型和两个名称。

4. `SOURCE-NAMES v2.0`

这是源代码中 vtd/share/source.names 使用的格式。一条记录同时给出同一个射电源的多个名称和一组先验坐标。下面是 3C273B 的原始记录。

# SOURCE-NAMES  v 2.0 2005.09.06
3C273B    J1229+0203  1226+023  3C273     C  12_29_06.6997 +02_03_08.598    0.17 ! rfc_2024c

字段	源码读取的列	示例值	用途
IVS 名称	`1:8`	`3C273B`	第一个尝试匹配的名称，也是最终保存的 `IVS_NAME`
J2000 名称	`11:20`	`J1229+0203`	保存到 `J2000_NAME`，不参与这个分支的名称匹配
B1950 名称	`23:30`	`1226+023`	第二个尝试匹配的名称
其他名称，本例为 AIPS 名称	`33:42`	`3C273`	第三个尝试匹配的名称
赤经、赤纬	`46:58`、`60:72`	`12_29_06.6997`、`+02_03_08.598`	转换为弧度

需要注意，即使实验数据中给的是 1226+023，程序也能找到这一行，但保存的 IVS_NAME 仍是 3C273B。后续 VTD_SOU_INDEX 按 3C273B 查找这条记录。

5. 2019年版 VLBI 射电源位置星表

格式 4 把 3C273B 和 1226+023 放在同一行。再看使用格式 5 的 vtd/share/glo.src，这两个名称分别出现在相邻的两行中。数据行开头各有 3 个空格。

#  Source position file format  1.0  of 2019.08.08
   3C273B    J1229+0203  12:29:06.699755  +02:03:08.59830     0.170  1  ! rfc_2026a
   1226+023  J1229+0203  12:29:06.74      +02:03:08.3       999.999  0  !  apriori bc191

这个分支用 4:11 的名称匹配 C_SOU，从 14:23 保存 J2000 名称，从 26:40 和 43:57 分别读取赤经、赤纬。两行虽然共用 J1229+0203，VTD 却会根据实验名单选取不同的坐标。名单中给 3C273B 就匹配第一行，给 1226+023 就匹配第二行。

Leonid 经常使用这种格式。下面这份文件保留了表头，可以对照其中的字段说明和实际数据行。

#  Source position file format  1.0  of 2019.08.08
#
#  Generated with update_apr_cat /sol/rfc/rfc_2025b/rfc_2025b_apr.src /tmp/rfc_2025b_cat.txt rfc_2025b /sol/rfc/rfc_2025b/rfc_2025b_aposteriori.src nokeepICRFdef
#
#  EPOCH 2016.01.01
#
#  Last update: 2026.06.24_15:08:15
#
#  Modifications:
#
#  who       when        what
#  L. Petrov 2026.06.24  Upated according to rfc_2026b solution
#
#  Format description
#
#  Byte-by-byte description of file:
#  --------------------------------------------------------------------------------
#  Bytes Format Units    Label     Explanations
#  --------------------------------------------------------------------------------
#   4-11 A8     ---      Name      IVS source name in B1950 IAU notation
#  14-23 A10    ---      Name      RFC source ID   in J2000 IAU notation
#  26-27 I2     h        RAh       Hour of Right Ascension (J2000)
#  28-28 A1     ---      :         Delimiter: colon
#  29-30 I2     m        RAm       Minutes of Right Ascension (J2000)
#  32-41 F10.7  s        RAs       Second  of Right Ascension (J2000)
#  43-43 A1     ---      DE-       Sign of the Declination (J2000): either - or +
#  44-45 I2     deg      DEd       Degree of Declination (J2000)
#  46-46 A1     ---      :         Delimiter: colon
#  47-48 I2     arcmin   DEm       Arcminute  of Declination (J2000)
#  49-49 A1     ---      :         Delimiter: colon
#  50-58 F9.6   arcsec   DEs       Arcsecond  of Declination (J2000)
#  61-67 F7.3   arcsec   SigMaj    Semi-major error ellipse axis in mas
#  70-70 I1     ---      Class     Source class:
#                                                 0 -- non-detected source
#                                                 1 -- detected non-geodetic source
#                                                 2 -- geodetic source
#                                                 3 -- geodetic source candidate
#                                                 9 -- ghost source
#  73-73 A1     ---      !         Delimiter: exclamation sign
#  75-   A      ---      Comm      Comment
#
#  IVS name  RFC ID      Right ascension  Declination         Error  C  !
# -----------------------------------------------------------------------
#
   0000-000  0000-000    00:00:00.00       00:00:00.0       999.999  0  !  J0000-0000 filler
   NOFRINGE  NOFRINGE    00:00:00.00       00:00:00.0       999.999  0  !  NOFRINGE   filler
   GALCENTR  J1745-2900  17:45:40.0360    -29:00:28.167     999.999  0  !  Galactic center
#
   2357+67A  J0000+6810  00:00:01.536     +68:10:02.42      999.999  0  ! apriori BP252AL pri    41.0 mJy   1.5 arcsec
   2357-006  J0000-0021  00:00:01.659837  -00:22:10.02335     2.700  1  !  rfc_2026b

6. 2024年版 VLBI 射电源位置星表

与格式 1 相比，最明显的变化是两个名称的排列顺序反过来了。文件先写 RFC 标识，再写用于匹配的常用名。下面将 3C273B 的坐标按格式 6 重排，只保留 VTD 所需的部分。

# VLBI SOURCE POSITION CATALOGUE  Format version of 2024.10.14
RFC J1229+0203  3C273B    12 29 06.699755 +02 03 08.59830

字段	列位置	示例值
完整 RFC 标识	`1:14`	`RFC J1229+0203`
其中保存为 `J2000_NAME` 的部分	`5:14`	`J1229+0203`
常用名，用于匹配并保存为 `IVS_NAME`	`17:24`	`3C273B`
赤经	`27:41`	`12 29 06.699755`
赤纬	`43:57`	`+02 03 08.59830`

程序把第 29、32、46、49 列的分隔符改成冒号，再转换坐标。完整 RFC 记录后面还可以有位置误差、相关系数、观测数和流量密度等字段，这个读取分支只取名称和坐标。

7. `SOURCE-NAMES v3.0`

这个格式在同一个文件里允许两类记录。程序先读第 43 列：D 或 F 进入轨道目标分支，其他字符进入普通射电源分支。下面按源码实际读取的列位构造三条示例，后两行的轨道路径是示意路径。

# SOURCE-NAMES  v 3.0 2025.09.06
RFC J1229+0203  3C273B    12 29 06.699755 +02 03 08.59830
N_12345   12345                         E F  /example/orbits/12345.tle
N_23456   23456                         E D  /example/orbits/gnss

第一条是普通射电源。 第 43 列是赤纬的正号 +。程序按格式 6 的布局读取，用 17:24 的 3C273B 匹配源名，用 27:41、43:57 读取赤经、赤纬。这里有一处重要的文档差异：vtd_formats.txt 为 v3 普通源规定的是 1:8 的 IVS 名、46:58 的赤经和 60:72 的赤纬。按文档排出的普通源记录，当前源码可能找不到源，或者从错误的列读取坐标。把格式 4 的 source.names 只换成 v3 的首行，不能完成格式转换。

第二、三条是轨道目标。 它们按以下字段读取。

列位置	含义	第二条示例	第三条示例
`1:8`	与 `C_SOU` 匹配的目标名	`N_12345`	`N_23456`
`11:15`	NORAD 编号，空白时设为 0	`12345`	`23456`
`41`	目标类型	`E`	`E`
`43`	轨道数据所在位置	`F`，指定文件	`D`，指定目录
`46:`	文件或目录路径	`/example/orbits/12345.tle`	`/example/orbits/gnss`

对于轨道目标，第 41 列给出目标类型，允许值见下表。第 43 列决定如何检查路径。若为 D，指定的目录必须存在。若为 F，指定的文件必须存在，程序还会检查轨道文件格式。如果是 TLE 文件，程序会核对文件中的 NORAD 编号与星表第 11:15 列是否一致。

类型常量在 vtd_i.templ 中定义：

值	源码定义
`S`	太阳系内的近场目标
`E`	地球附近的近场目标
`R`	射电发射体

三、位置参考历元

前面各例说明了 VTD 怎样从数据行读取源名和坐标。坐标的参考历元则由注释行给出，如格式 5 示例中的 # EPOCH 2016.01.01。程序识别以下三种写法，均取第三个字段作为日期。

# EPOCH 2016.01.01
# EPOCH: 2016.01.01_00:00:00
# Reference_epoch: 2016.01.01_00:00:00

VTD_LOAD_SOUCOO 在开始处理各份星表之前，将参考历元设为 MJD_REF = 51544、TAI_REF = 0。遇到历元行时，程序调用 DATE_TO_TIME 将日期转换成新的 MJD_REF 和 TAI_REF，供后续源记录使用。进入下一份星表时，这两个变量不会重新初始化。因此，若主星表给出了 2016 年的参考历元，而补充星表没有自己的历元行，补充星表中的普通源也会沿用这一历元。组合多份星表时，最好在每份文件的数据行之前明确写出参考历元。普通源的位置记录给出坐标，历元行说明这些坐标对应的参考历元。自行和视差另有来源，由 VTD_LOAD_SOUPRL 读取控制文件中 SOURCE_PRLX_PRP_MOTION: 指定的文件。