astronomy-data-toolkit - SKILL.md Agent Skill

name: astronomy-data-toolkit title: 天文数据分析（Astropy） description: 当用 Python 处理天文/天体物理数据（坐标变换、单位换算、FITS 读写、表格、时间系统、WCS、宇宙学）时使用；用 Astropy 编写或调试分析代码并产出量纲一致、可复现的结果；不适用于通用数据清洗或非天文数值计算（改用 pandas/numpy）。触发词：astropy、天文数据、astronomy、SkyCoord、坐标变换、FITS、WCS、宇宙学、cosmology、天文单位、Quantity domain: 领域/science triggers: [astropy, 天文数据, astronomy, SkyCoord, 坐标变换, FITS, WCS, 宇宙学, cosmology, 天文单位, Quantity] tags: [astropy, astronomy, fits, coordinates, cosmology, wcs, units, python, science] level: 进阶 status: stable agents: [claude-code, codex, cursor, gemini-cli] tools: [astropy, astropy.units, astropy.coordinates, astropy.io.fits, astropy.table, astropy.time, astropy.wcs, astropy.cosmology, numpy, uv] requires: [] related: [materials-science-toolkit, cheminformatics-toolkit, sympy-symbolic-math] combines_with: [matplotlib-visualization, guided-statistical-analysis] license: MIT source: K-Dense-AI/scientific-agent-skills source_license: MIT

何时使用

当任务涉及以下天文/天体物理数据处理时使用 Astropy：

天球坐标系互转（ICRS、Galactic、FK5、AltAz 等）
物理单位与量纲换算（Jy↔mJy、pc↔km，含光谱/多普勒/视差等价关系）
读写或操作 FITS 文件（图像与表格）
宇宙学计算（光度距离、共动距离、回溯时间、哈勃参数）
高精度时间处理（UTC/TAI/TT/TDB 时标，JD/MJD/ISO 格式）
天体表/星表操作（读取、交叉匹配、过滤、连接、分组）
WCS 像素坐标与世界坐标互转

不该用边界：通用 CSV/表格清洗、与天文无关的纯数值计算，直接用 pandas/numpy 更合适，本条仅在需要 Astropy 的领域 API（单位感知、坐标框架、FITS/WCS、宇宙学）时引入。

步骤

安装并锁版本（可复现）：uv pip install "astropy==7.2.0"；需绘图等可选依赖时用 "astropy[recommended]==7.2.0"，广覆盖才用 [all]。要求 Python 3.11+，依赖 NumPy、PyERFA、PyYAML；用隔离虚拟环境，勿以管理员权限安装。
按需导入子模块（见「指令」）。
凡数值带单位的量一律附单位（用 * u.<unit>），换算用 .to()，保证量纲一致。
FITS 文件用 with fits.open(...) 上下文管理器确保关闭；大文件可用内存映射。
批量坐标/时间用数组而非循环，性能更好。
做坐标变换前先确认源 frame；AltAz 需提供 obstime 与 EarthLocation。
宇宙学选定合适模型（如 Planck18）；有单位的表用 QTable；缺失值用掩码列。

指令

import astropy.units as u
from astropy.coordinates import SkyCoord, EarthLocation, AltAz, match_coordinates_sky
from astropy.time import Time
from astropy.io import fits
from astropy.table import Table, QTable
from astropy.cosmology import Planck18
from astropy.wcs import WCS

常用调用：

单位：d = 100 * u.pc; d.to(u.km)
坐标：SkyCoord(ra=10.5*u.deg, dec=41.2*u.deg, frame='icrs').galactic
时间：Time('2023-01-15 12:30:00').jd
FITS：fits.getdata('x.fits') / fits.getheader('x.fits')
表格：Table.read('catalog.fits')
宇宙学：Planck18.luminosity_distance(z=1.0)

示例

坐标转 AltAz（需时间与地点）：

c = SkyCoord(ra='05h23m34.5s', dec='-69d45m22s', frame='icrs')
print(c.galactic.l.deg, c.galactic.b.deg)

aa = AltAz(obstime=Time('2023-06-15 23:00:00'),
           location=EarthLocation(lat=40*u.deg, lon=-120*u.deg))
c_altaz = c.transform_to(aa)
print(c_altaz.alt.deg, c_altaz.az.deg)

星表交叉匹配：

coords1 = SkyCoord(ra=cat1['RA']*u.deg, dec=cat1['DEC']*u.deg)
coords2 = SkyCoord(ra=cat2['RA']*u.deg, dec=cat2['DEC']*u.deg)
idx, sep, _ = coords1.match_to_catalog_sky(coords2)
matches = sep < 1 * u.arcsec
cat1_matched, cat2_matched = cat1[matches], cat2[idx[matches]]

宇宙学距离：

z = 1.5
print(Planck18.luminosity_distance(z), Planck18.angular_diameter_distance(z))
print(Planck18.age(z).to(u.Gyr), Planck18.lookback_time(z).to(u.Gyr))

注意事项

网络访问要显式：SkyCoord.from_name()、EarthLocation.of_site(refresh_cache=True)、EarthLocation.of_address()、download_file()、远程 FITS 读取及部分 IERS 时间/坐标转换会联网或更新本地缓存。勿把敏感目标名、地址、URL、专有文件路径发往第三方服务。
可复现：共享环境锁版本（如 astropy==7.2.0），更新前先看 release notes。
7.x 版本变更：Astropy 7.0 已移除过时 FITS API，如 (Bin)Table.update、_ExtensionHDU、_NonstandardExtHDU 及 CompImageHDU 的 tile_size 参数；CompImageHeader 已弃用——新代码勿用这些遗留写法。
时标要显式（UTC/TT/TDB），高精度计时尤其重要；用 WCS 转换前先校验其有效性；昂贵计算（如宇宙学距离）可缓存。
当前研究的稳定版：Astropy 7.2.0（2025-11-25 发布）。

互见

官方文档：https://docs.astropy.org/en/stable/ ；教程：https://learn.astropy.org/
源条目附有分模块参考：references/units.md、coordinates.md、cosmology.md、fits.md、tables.md、time.md、wcs_and_other_modules.md（涵盖 NDData/CCDData、建模、可视化、常数、卷积、统计）。

本条采编自 K-Dense-AI/scientific-agent-skills（MIT）。