GAMSE使用日志与教程（高分辨率光谱数据缩减）

Astro_ChaoXu2026-03-28 14:31

1. Overview 概述

GAMSE（Galaxy and Mass Spectrograph Executor）是一款专为高分辨率光谱仪设计的数据缩减软件包。它为完整的高分辨光谱缩减工作流程提供了全面的工具包，包括过扫描校正、偏置减法、阶次检测、平场校正、背景减法以及光谱的最优提取。https://github.com/wangleon/gamse/tree/ff0bb2e8c7561b3adfc389c07fe412c3cf6fc023

2.命令行界面

GAMSE 提供了一个名为 gamse 的命令行工具，在 echelle 数据缩减工作流中为不同任务提供多个子命令。该界面旨在引导用户完成典型的缩减过程，从设置到数据分析。

3.日志与教程

1.config 配置

为特定仪器生成新的配置文件

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse config
List of supported instruments:
[1] Fraunhofer/FOCES
[2] Xinglong216/HRS
[3] Keck-I/HIRES
[4] APF/Levy
[5] Subaru/HDS
[6] LAMOST/HRS
[7] Lijiang2.4m/LiRES
[8] MPG/ESO-2.2m/FEROS
[9] CFHT/ESPaDOnS
[10] VLT/UVES
[11] VLT/ESPRESSO
Select the instrument: 7
Date of observation [2026-01-31]: 
Config file written to LiRES.2026-01-31.cfg

选择自己的终端仪器，如LIRES

2.list 列表

扫描原始数据目录并生成观察日志文件

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse list
Load congfig file: "LiRES.2026-01-31.cfg"
  - fileid        type  object       exptime         obsdate         gain speed binning    nsat   q95
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 38, in <module>
    main()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 20, in main
    make_obslog()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/__init__.py", line 168, in make_obslog
    func()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/__init__.py", line 210, in make_obslog
    for fname in sorted(os.listdir(rawpath)):
FileNotFoundError: [Errno 2] No such file or directory: 'rawdata'

出错了，创建新目录并将数据移至新目录(rawdata)中

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse list
Load congfig file: "LiRES.2026-01-31.cfg"
  - fileid        type  object       exptime         obsdate         gain speed binning    nsat   q95
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 38, in <module>
    main()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 20, in main
    make_obslog()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/__init__.py", line 168, in make_obslog
    func()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/__init__.py", line 266, in make_obslog
    obsdate = logtable[0]['obsdate'][0:10]
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/astropy/table/table.py", line 1869, in __getitem__
    return self.Row(self, item)
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/astropy/table/row.py", line 40, in __init__
    .format(index, len(table)))
IndexError: index 0 out of range for table with length 0

然后有新的错误，可能是fits文件识别的问题

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ cd /media/chaoxu/Ubda/20260131/rawdata
for f in *.fit; do mv "$f" "${f}s"; done

重新运行之后得到下面的结果

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse list
Load congfig file: "LiRES.2026-01-31.cfg"
  - fileid        type  object       exptime         obsdate         gain speed binning    nsat   q95
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 38, in <module>
    main()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 20, in main
    make_obslog()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/__init__.py", line 168, in make_obslog
    func()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/__init__.py", line 219, in make_obslog
    info    = parse_objectstring(head['OBJECT'])
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/astropy/io/fits/header.py", line 157, in __getitem__
    card = self._cards[self._cardindex(key)]
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/astropy/io/fits/header.py", line 1746, in _cardindex
    raise KeyError(f"Keyword {keyword!r} not found.")
KeyError: "Keyword 'OBJECT' not found."

是的，头文件中居然没有object?

幸好有 DATE-STA 和 EXPTIME：这两个关键字是存在的，所以日期和曝光时间没问题

python 复制代码 
import os
from astropy.io import fits

rawpath = 'rawdata'
files = sorted([f for f in os.listdir(rawpath) if f.endswith('.fits')])

# --- 你可以在这里预设一些常见的对应关系，节省输入时间 ---
# 格式为 '文件名开头几个字': '标准天体名'
name_map = {
    'star_1': 'star1_name',
    'star_2': 'star2_name',
}

print(f"准备处理 {len(files)} 个文件...")

for fname in files:
    fpath = os.path.join(rawpath, fname)
    name_lower = fname.lower()
    
    # 1. 自动判断基础类型
    if 'bias' in name_lower:
        obj = 'BIAS'
    elif 'flat' in name_lower:
        obj = 'FLAT'
    elif 'thar' in name_lower:
        obj = 'THAR'
    else:
        # 2. 尝试从预设字典里查找
        obj = None
        for key, value in name_map.items():
            if name_lower.startswith(key):
                obj = value
                break
        
        # 3. 如果字典里也没有，则手动询问
        if obj is None:
            print(f"\n>>> 无法自动识别文件: {fname}")
            user_input = input(f"请输入该文件的 OBJECT 名称 (直接回车则使用文件名 '{fname.replace('.fits','')}'): ").strip()
            if user_input:
                obj = user_input
            else:
                obj = fname.replace('.fits', '')

    # 4. 写入 FITS 头文件
    try:
        with fits.open(fpath, mode='update') as hdul:
            header = hdul[0].header
            header.set('OBJECT', obj, 'Object name')
            header.set('TELESCOP', 'Lijiang2.4m')
            header.set('INSTRUME', 'LiRES')
            hdul.flush()
            print(f"已保存: {fname} -> {obj}")
    except Exception as e:
        print(f"处理 {fname} 时出错: {e}")

print("\n所有文件处理完毕！现在可以运行 gamse list 了。")

ai写个代码加上object，效果如下，

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse list
Load congfig file: "LiRES.2026-01-31.cfg"
  - fileid        type  object       exptime         obsdate         gain speed binning    nsat   q95
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 38, in <module>
    main()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 20, in main
    make_obslog()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/__init__.py", line 168, in make_obslog
    func()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/__init__.py", line 219, in make_obslog
    info    = parse_objectstring(head['OBJECT'])
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/__init__.py", line 151, in parse_objectstring
    count = int(mobj.group(1))
AttributeError: 'NoneType' object has no attribute 'group'

OBJECT还是有问题？这里尝试运行了之前培训班的数据，得到了一些启发

这里将object改成了这个'count2 speed-Fast gain1 light-4s bin-0'

之后居然可以成功运行，(文件名排序有点bug，但问题不大)

这里AI读了下原代码，给出了一些相关的解释

python 复制代码 
def parse_objectstring(string):
    # 定义正则表达式模式
    pattern = ('count(\d+) speed\-([a-zA-Z]+) gain(\d) '
                '([a-zA-Z]+)\-(\d+)s bin\-\-?(\d)')
    mobj = re.match(pattern, string)
    
    # 这里就是你之前报错的地方：如果 string 不符合上面的 pattern，mobj 就是 None
    count = int(mobj.group(1))
    speed = mobj.group(2)
    gain = int(mobj.group(3))
    mode = mobj.group(4)
    exptime = mobj.group(5)
    binning = int(mobj.group(6))
    
    return {'count': count, 'speed': speed, 'gain': gain, 'mode': mode,
            'exptime': exptime, 'binning': binning}

gamse/gamse/pipelines/lires/init.py中的这部分是代码最核心的循环部分：

只处理以 .fits 结尾的文件（这就是之前为什么必须把 .fit 改为 .fits的原因）

info = parse_objectstring(...): 这就是之前报错的地方。

它强行调用正则表达式函数，去解析 OBJECT 里的 gain, speed, binning等信息

python 复制代码 
for fname in sorted(os.listdir(rawpath)): # 1. 遍历文件夹
    mobj = re.match(r'(\S+)\.fits', fname) # 2. 正则匹配
    if not mobj:
        continue
    # ...
    fileid  = mobj.group(1) # 3. 提取捕获组内容
python 复制代码 
        if re.match(r'bias_?\d+', fileid):
            objectname = 'Bias'
            imgtype    = 'cal'
        elif re.match(r'flat_?\d+', fileid):
            objectname = 'Flat'
            imgtype    = 'cal'
        elif re.match(r'thar_?\d+', fileid):
            objectname = 'ThAr'
            imgtype    = 'cal'
        elif re.match(r'obj(\S*)', fileid):
            objectname = ''
            imgtype    = 'sci'
        else:
            objectname = ''
            imgtype = ''

之前的代码中count = int(mobj.group(1))，

但通过上述代码，mobj.group(1)变成了文件名，所以这里也需要改文件名

所以决定 imgtype 和 objectname 的逻辑，是通过文件名来判断的，而不是 FITS 头！

  • 文件名包含 bias -> 显示为 Bias，类型为 cal（校准帧）。

  • 文件名包含 flat -> 显示为 Flat，类型为 cal。

  • 文件名包含 obj -> 显示名为空，类型为 sci（科学帧）。

所以这里不用纠结　count2 speed-Fast gain1 light-4s bin-0

如果以后不再手动修改 OBJECT 这么复杂的长字符串，有两个选择：

选择 A：继续用你之前的"万能字符串"

只要把 OBJECT 改成类似 'count1 speed-Fast gain1 light-1s bin-1'，程序就能动。

选择 B：修改 lires/init.py 源码（推荐）

把 parse_objectstring 改得更宽容一些。例如：

python 复制代码 
def parse_objectstring(string):
    try:
        # 原有的复杂解析逻辑...
        # (保持原样)
    except:
        # 如果解析失败，给一套默认值，防止程序崩溃
        return {'count': 0, 'speed': 'Fast', 'gain': 1, 'mode': 'unknown',
                'exptime': 0, 'binning': 1}

3.split 拆分

根据帧类型将观测日志拆分成独立文件。这对于在削减前整理数据非常有用。

运行时却有如下报错:

bash 复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/PyYAP_xc/2024-05-23$ gamse split
Unknown Instrument: Lijiang2.4m - LiRES

在主程序gamse/gamse/pipelines/init.py中

python 复制代码 
def split_obslog():
    """
    """
    for fname in os.listdir(os.curdir):
        if fname.endswith('.cfg'):
            config_file = fname
            break

    config = configparser.ConfigParser(
                inline_comment_prefixes = (';','#'),
                interpolation = configparser.ExtendedInterpolation(),
                )
    config.read(config_file)

    # find the telescope and instrument name
    section = config['data']
    telescope  = section['telescope']
    instrument = section['instrument']

    for row in instrument_lst:
        if telescope == row[1] and instrument == row[2]:
            modulename = row[0]
            submodule = importlib.import_module('.'+modulename, __package__)
            if hasattr(submodule, 'split_obslog'):
                func = getattr(submodule, 'split_obslog')
                func()
                exit()

    print('Unknown Instrument: {} - {}'.format(telescope, instrument))

虽然仪器名（Lijiang2.4m/LiRES）在 instrument_lst 列表中，

但由于 lires 这个子模块内部并没有定义 split_obslog 这个函数，

程序跑完了整个循环都没能 exit()，最后执行了末尾的：

print('Unknown Instrument: {} - {}'.format(telescope, instrument))

4.reduce 缩减

对原始数据运行完整的数据缩减流程

貌似开始成功运行，就是有点慢（电脑风扇一直响

get_interorder_background 是一个用于扣除**阶间本底（Inter-order background）**的函数

这里报错缺失可能是在代码重构时疏忽了，或者是版本不匹配导致的。

对比一下github，发现最新版的文件中加了一个这个函数。

所以我们这里用最新版的文件替换原文件夹中的文件。

重新运行之后继续报错：

bash 复制代码 
Traceback (most recent call last):
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 38, in <module>
    main()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/bin/gamse", line 26, in main
    reduce_echelle()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/__init__.py", line 129, in reduce_echelle
    func()
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/pipelines/lires/reduce.py", line 1148, in reduce_rawdata
    exptime = head[exptime_key],
  File "/home/chaoxu/anaconda3/envs/py37/lib/python3.7/site-packages/gamse/echelle/wlcalib.py", line 1584, in get_calib_weight_lst
    weight_lst[0] = 1.0
IndexError: index 0 is out of bounds for axis 0 with size 0

这里在四个月前也更新了其他的一些东西。同样替换一下，使用最新版本

还是有问题？这个RMS没有达到程序允许的值

5.gamse_ident 交互定标

这里猜想可能是辅助定标的文件不太对，选择手动定标先

直接运行交互式定标工具gamse_ident

这里给出了一些提示及后面可以接的一些参数

bash 复制代码 
gamse_ident -l ThAr -w 23 -o wlcalib_yhrs.fits -s 1000 -d 72 thar_1_ods.fits

运行之后可以得到这样的一个窗口，可以与tharmap进行对比

从6500A三条谱线开始证认

双击谱线找到对应值，确认，add

这里出现了一个很蠢的bug，因为图像大小的问题，有些按键没显示出来不能拟合和plot

bash 复制代码 
gamse_ident -l ThAr -w 23 -o wlcalib_yhrs_1.fits -s 1200 -d 72 thar_1_ods.fits

输入以上指令，重新开始定标

当我们标定了一些极次之后就可以开始拟合

拟合完之后，我们发现到其他极次，上面也会自动做好标定

一定程度后可以开始自动拟合

执行完拟合之后，目录文件夹会出现以下文件

（刚才的自动拟和效果其实并不是最优，可以重新再拟合一遍）

这里我们需要将这个fits文件放到data/calib/wlcalib_yhrs.dat文件中

添加后如下图所示

  • ntot: 总谱线数（在 gamse_ident 结束时的输出里有）。

  • nuse: 参与拟合的谱线数（在输出里有）。

  • stddev: 你的 RMS 误差（例如 0.00158）。

  • md5: 在终端运行 md5sum yhrs.fits 来获得

之后，search_database = yes 便可重新运行，

复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse reduce

这个地方如果offset为0说明正好能对上

然后它会自动选择最好的灯谱作为参考

这个地方其实还有很多问题，手动完成波长定标的文件还是会出现问题。

对此我在这个问题上耗费了一定时间，因为当时这个包并不能通过pip下载。所以这里忽略了一些更新的细节，这个定标完成后的参考文件是有一定bug的。

具体我们可以写一个程序，读取一下fist文件。

我们会发现，他会在后台偷偷自己做一个拟合（这个拟和还非常差劲

但是具体是怎么实现的不太清楚，王靓老师在6个月之前也更改了这个bug，这里我们还是把原文件直接copy过来。

AI 总结：第二个代码虽然表面上把系数写进去了，但它造成了 Header 关键词重复。由于 FITS 读取机制通常"只认第一个"，导致你辛苦计算的新系数被困在文件末尾，变成了一堆永远不会被读取到的"死数据"。(大概应该是这么回事吧)

然后使用新代码生成的定标文件作为参考文件

然后我们就看到成功运行并选择了最好的定标结果作为定标参考。

6.gamse show 显示

gamse show 命令可以　弹出窗口显示一维光谱

复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131/onedspec$ gamse show your_obj_name_ods.fits

后面可以接一维光谱的名字或者观测日志的帧ID。

界面允许通过上下方向键在order间切换。

也可以画出全部order，

python 复制代码 
import astropy.io.fits as fits
import matplotlib.pyplot as plt
import numpy as np

filename = "obj_name_ods.fits"
h = fits.open(filename)
t = h[1].data
h.close()


fig, ax = plt.subplots(figsize=(20, 8))

for row in t:
    wavelength = row["wavelength"]
    flux = row["flux"]
    ax.plot(wavelength, flux, lw=0.5)

# 在 plt.show() 之前添加
# ax.set_ylim(-1000, 20000)  # 根据你的连续谱高度调整数值，比如设为 20000

ax.set_xlabel("Wavelength (Angstrom)")
ax.set_ylabel("Flux (erg/s/cm^2/Angstrom)")
ax.set_title("Spectrum of Object ")

plt.show()

只是归一化这一步需要自己做了

7.gamse convert 转换

将一维光谱从 FITS 格式转换为 ASCII 文本文件

ASCII 文件保存在以输入 FITS 文件命名的子目录中

复制代码 
(py37) chaoxu@astro-xu:/media/chaoxu/Ubda/20260131$ gamse convert

4.下载

建议直接从原代码下载

本文主要参考了了以下资料：

https://deepwiki.com/wangleon/gamse/1-overview

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