astropy

Astropy 是面向天文学与天体物理的核心 Python 包，为天文研究与数据分析提供基础功能。它可用于坐标转换、单位与量计算、FITS 文件操作、宇宙学计算、精确时间处理、表格数据操作以及天文图像处理。

用途

当任务涉及以下内容时可以使用 Astropy：在天球坐标系之间转换（ICRS、Galactic、FK5、AltAz 等）；处理物理单位与量（如 Jy 转 mJy、秒差距转千米）；读取、写入或操作 FITS 文件（图像或表格）；宇宙学计算（光度距离、回望时间、哈勃参数）；处理不同时间尺度（UTC、TAI、TT、TDB）与格式（JD、MJD、ISO）的精确时间；表格操作（读取星表、交叉匹配、筛选、连接）；像素坐标与世界坐标之间的 WCS 变换；天文常数与相关计算。

主要能力

单位与量（astropy.units）：为物理量附加单位、进行单位换算、在运算中自动处理单位、使用等价关系进行领域特定转换（光谱、多普勒、视差）、处理对数单位（星等、分贝）。
坐标系（astropy.coordinates）：用 SkyCoord 在任意框架中表示天体位置、在坐标系之间转换、计算角距离与位置角、与星表匹配、包含距离进行三维坐标操作、处理自行与径向速度、从在线数据库查询命名天体。
宇宙学计算（astropy.cosmology）：使用内置宇宙学模型（Planck18、WMAP9 等）、创建自定义模型、计算距离（光度距离、共动距离、角直径距离）、计算年龄与回望时间、确定任意红移处的哈勃参数、计算密度参数与体积、进行反向计算（由距离求红移）。
FITS 文件处理（astropy.io.fits）：用上下文管理器打开 FITS 文件、按索引或名称访问 HDU、读取和修改头信息（关键字、注释、历史）、处理图像数据（NumPy 数组）、处理表格数据（二进制表与 ASCII 表）、创建新 FITS 文件（单扩展或多扩展）、对大文件使用内存映射、访问远程 FITS 文件（S3、HTTP）。
表格操作（astropy.table）：从数组、列表或字典创建表格、以多种格式读写表格（FITS、CSV、HDF5、VOTable）、访问和修改列与行、排序、筛选和索引、执行数据库式操作（连接、分组、聚合）、堆叠与拼接表格、使用带单位的列（QTable）、用掩码处理缺失数据。
时间处理（astropy.time）：以多种格式创建 Time 对象（ISO、JD、MJD、Unix 等）、在时间尺度之间转换（UTC、TAI、TT、TDB 等）、用 TimeDelta 进行时间运算、为观测者计算恒星时、计算光行时修正（质心、日心）、高效处理时间数组、处理掩码（缺失）时间。
世界坐标系统（astropy.wcs）：从 FITS 头读取 WCS、在像素坐标与世界坐标之间转换、计算图像覆盖范围、访问 WCS 参数（参考像素、投影、比例）、创建自定义 WCS 对象。

其他能力

参考文件还涵盖：NDData 与 CCDData（带元数据、不确定度、掩码和 WCS 信息的 N 维数据集容器）；建模（创建数学模型并拟合天文数据的框架）；可视化（带适当拉伸与缩放的天文图像显示工具）；常数（带正确单位的物理与天文常数）；卷积（用于平滑和滤波的图像处理核）；统计（包括 sigma 裁剪和异常值剔除的稳健统计函数）。

安装

uv pip install "astropy==7.2.0" uv pip install "astropy[recommended]==7.2.0" uv pip install "astropy[all]==7.2.0"

Astropy 7.2.0 要求 Python 3.11+，依赖 NumPy、PyERFA、PyYAML 和 packaging。应使用隔离的虚拟环境，不要以提升的权限安装 Astropy。recommended 和 all 可选依赖会以未固定版本引入传递依赖（matplotlib、scipy 等）。对于可复现的生产环境，应使用锁文件固定完整依赖树，并在部署前检查解析出的版本。

使用方式

常见工作流包括：在不同坐标系之间转换（创建 SkyCoord，转换为 galactic 或 AltAz，后者需要时间和地点）；读取和分析 FITS 文件（用 fits.open 打开，查看结构，获取图像数据与头信息，读取关键字，进行统计）；宇宙学距离计算（用 Planck18 计算光度距离、角直径距离、年龄、回望时间）；星表交叉匹配（读取星表，创建 SkyCoord，用 match_to_catalog_sky 匹配，按分离阈值筛选）。

最佳实践

始终使用单位；用上下文管理器打开 FITS 文件；优先使用数组而非循环；转换前检查坐标框架；选择合适的宇宙学模型；用掩码列处理缺失数据；明确指定时间尺度；列带单位时使用 QTable；使用 WCS 变换前检查其有效性；缓存频繁使用的值；对网络访问保持明确（SkyCoord.from_name()、EarthLocation.of_site(refresh_cache=True)、EarthLocation.of_address()、download_file()、远程 FITS 读取以及部分 IERS 时间/坐标变换可能联系外部服务或更新本地缓存，避免向第三方服务发送敏感目标名称、地址、URL 或专有文件位置，处理可能敏感的目标或数据位置前应先与用户确认）；为可复现性固定版本。

当前版本说明

当前稳定版本为 Astropy 7.2.0（2025-11-25 发布）。Python 要求 3.11+。Astropy 8.0 处于候选发布阶段（8.0.0rc1，2026-05-26），预期变化包括：移除已弃用的 astropy.cosmology 子模块垫片，直接从 astropy.cosmology 导入；astropy.constants 默认值从 CODATA 2018 改为 CODATA 2022；NumPy 2.0 成为最低支持版本；内置测试运行器正式弃用，应直接调用 pytest。7.x 中应避免的弃用用法：将表格索引标识符作为 .loc 的第一个元素（应使用 t.loc.with_index("b")[2]）；astropy.utils.isiterable()（应使用 numpy.iterable()）。7.0 中已移除的旧 FITS API 包括 (Bin)Table.update、_ExtensionHDU、_NonstandardExtHDU 以及 CompImageHDU 的 tile_size 参数；CompImageHeader 已弃用。

文档与资源

官方文档：https://docs.astropy.org/en/stable/ 教程：https://learn.astropy.org/ GitHub：https://github.com/astropy/astropy

参考文件

references/units.md、references/coordinates.md、references/cosmology.md、references/fits.md、references/tables.md、references/time.md、references/wcs_and_other_modules.md。

代理操作流程

检查环境，确认库版本、单位、坐标系和数据格式；确定输入，从数据或用户处确认格式、标识符和参数，对会改变结果的取值应询问而非猜测；先运行小规模版本，在小网格、区域或子集上运行并检查物理合理性；按上述说明和参考执行完整任务；验证结果，检查单位与量纲一致性、守恒定律或已知极限、数值收敛性；报告运行内容（版本、命令、参数）、已检查内容和仍不确定之处。若结果违反已知物理极限，先检查单位、边界条件和求解器容差；若说明中的函数、标志或端点在已安装版本中缺失，查阅该版本文档并告知用户，绝不虚构 API；若必需输入、标识符或参数不明确，询问用户或明确说明假设后再运行。

完整性规则

绝不虚构结果、参数、标识符、引用或统计量；无法运行或验证时应明确说明；每个定量结果都应报告不确定度和数值容差；版本相关细节可能过时，应针对已安装版本的官方文档确认；对花钱、消耗共享 GPU 或云配额、触及个人或患者数据、或不可撤销的操作，应先询问。

技能介绍