VO 講習会 20092009/1/25
国立天文台

TOPCAT
Introduction
TOPCAT（Tool for OPerations on Catalogues And Tables）は、VO デー
タの利用のために開発された、カタログ・テーブルデータを扱うためのツールです。TOPCAT のホームページ

http://www.star.bris.ac.uk/ mbt/topcat/
から入手できます。Java 実行環境があれば、OS に依存せず使用できます。
マニュアルがhttp://www.star.bris.ac.uk/ mbt/topcat/sun253/index.htmlにありますので、詳しくはこちらを参照してください。マニュアルページの後半の、A. TOPCAT Windows (http://www.star.bris.ac.uk/ mbt/topcat/sun253/windows.html)
以下は、TOPCAT の表示画面に即した解説になっていますので、実際に TOPCAT を動かしながら読むと良く理解できるでしょう。上記のホームページには、スクリーンショット集、FAQ もあります。
EuroVO のホームページにある VO の使用例
http://www.euro-vo.org/pub/fc/workflows.html
http://www.euro-vo.org/pub/fc/recipes.html
も参考になります。

ダウンロードとインストール
上記ホームページの、Obtaining TOPCAT から、適切なファイルをダウンロードしましょう。各 OS でのダウンロード/インストール方法等が上記のページにあります。

windows であれば、topcat-full.jarをダウンロードし、ダブルクリックで実行。大規模なデータを使用する場合は、コマンドプロンプトから以下のようにメモリサイズを指定して起動します。

java -Xmx512m -jar topcat-full.jar
次ページ以降の例で使用するデータは、講習会の web page
http://jvo.nao.ac.jp/vos2010/においてあります。

1

使用例.

球状星団 ωcen の星のデータカタログ

ωcen の星のカタログ（Bellini et al.2009）から HR 図を作成し、Horizontal
Branch の星と一般の星の分布の違いを見てみます。
• VizieR からカタログデータを取得– VizieR Catalog Service に接続– Row Selection で All Rows を選択。Keyword に omega cen と入力
してカタログを検索し、Catalogue Selection で、UBV(RI)cHaloha
photometry in omega Cen(Bellini+.2009) を選択。
• テーブルを表示。

• 周辺の画像データを見る。
– Activate Action ボタンで Action 画面を表示し、Display Cutout
Image を選択。
– テーブル中でデータセルをクリック。

2

• 球状星団のメンバーと考えられる星のみを選択し、subset 作成。

– Row Subsets 画面を表示し、条件入力画面に。

– ωcen のメンバーである確率 80% 以上の星のみを選択し、subsetを作成。

• B バンド、V バンドの等級から、B-V のカラムを作成。(§3.2)– カラムメタデータを表示。
3

– カラム作成画面に行き、条件を記述。作成。

4

• HR 図をプロット。

5• Horizontal Branch の星のみを取り出し、subset 作成。

6• 球状星団の星、および Horizontal Branch の星の、中心からの距離の分布をヒストグラムとして plot。

– メンバーの星と、Horizontal Branch の星の分布を、それぞれ相対頻度で plot。

7機能一覧
目次
12表示

91.1
1.2

Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
データ表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
1.2.1 sort . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.31.4

メタデータ表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

1.51.61.7

データ領域の画像の表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

統計 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
画像・スペクトルデータの表示 . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Save . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

カタログ操作

2.1

11subset 作成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
2.1.1
2.1.2

2.22.334

条件指定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
行指定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.1.3 グラフ上領域指定 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
カラム間の計算・カラムの追加 . . . . . . . . . . . . . . . . . 12連結 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122.42.5

クロスマッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.6

VO データとのクロスマッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

内部クロスマッチ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

グラフ作成

163.1
3.2

2 次元 plot,3 次元 plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16グラフからの subset 作成 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

3.33.4
3.5

極座標 plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
ヒストグラム,2 次元ヒストグラム . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Stacked Line Plot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

検索・データ取得
4.1 VO からのデータ取得

4.1.1
4.1.2
4.2

20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20cone search . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
SIA,SSA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

4.1.3 VizieR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
クロスマッチ検索 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

85

その他の機能

5.1
5.2

21

データ転送

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
座標変換 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

表示1

図 1: TOPCAT 起動画面

各画面においてボタンをクリックすると、その画面に関するヘルプが表示されます。

1.1

Loadボタンで、図 2 の画面が起動します。
Location にファイル名を指定、もしくは Filestore Browser ボタンからファイルを指定して、読み込みます。FITS, VOTable, ascii, csv 等の形式のファイルが利用できます。
やその右のボタンは、VO データを検索する際に使用します (「5．検索・データ取得」参照)。

1.2

データ表示

メイン画面の Table List 中のテーブル名をダブルクリック、またはボタンでテーブルが表示されます。

9図 2: Load New Table
カラム名を右クリックすると、メニューが表示され、削除・sort などの操作が可能。
セルを選択すれば、直接テーブル中の数値を編集できます。
ドラッグ& ドロップで、列の入れ替えが可能です。

1.2.1

sort

メイン画面の、Sort Ordedr のセレクトボックスでカラム名を選ぶと、そのカラムの値の順で、テーブルを sort します。矢印ボタンは昇順と降順の切り替えです。

1.3

メタデータ表示
でテーブルメタデータを、1.4で各カラムのメタデータを表示します。

統計
ボタンを押すと、データの平均、標準偏差、最大・最小値を表示します。

1.5

データ領域の画像の表示

メイン画面のActivate Action ボタン (デフォルトでは (no action)と表示) から、Set Activation Action 画面を起動します。データの周辺領域

10の画像を見る場合には、Display Cutout Image を選択し、画像サービスなどを指定して OK ボタンを押します。
テーブルを表示して、データセルをクリックすると、その天体座標周辺の画像が表示されます。

1.6

画像・スペクトルデータの表示

SIA,SSA で画像・スペクトルデータカタログを読んでいる場合は、その画像・スペクトルを見ることができます。
画像を見る場合、Set Activation Action 画面から、View URL as Imageを指定します。テーブルを表示して、当該データの URL の部分をクリック
すると、その URL にある画像が表示されます。
スペクトルを表示するには、別にスペクトルを表示できるツールが必要になります。VOSpec, SPLAT とうの、SAMP（もしくは PLASTIC）インターフェイスを持つスペクトル表示ツールを起動しておき、Spectrum viewer clientでツールを指定します。

1.7

Save
ボタンで、テーブルを保存します。ファイル形式・ファイル名を指定して保存します。FITS, VOTable, ascii, LaTeX, HTML 等のファイル形式が選択できます。

2

カタログ操作

2.1

subset 作成

カタログから、特定の条件を満たすデータのみを選んで、subset(部分集合)のカタログを作成することができます。subset の作成方法には、3 通りの手法があります。
作成した subset を表示する場合は、Current Table Properties フィールドの、Row Subset のセレクトボックスから、表示する subset を選択します。

2.1.1

条件指定

条件を式で指定して subset を作成することができます。メイン画面で、ボタンを押すと、Row Subsets 画面が表示されます。ここで、クリックすると、条件指定画面が表示されます。

11

ボタンを

Subset Name に名前を、Expression に、条件式を指定して、subset を作成します。式には四則演算はもちろん、多くの関数が使用できます。

ボ

タンで、使用できる関数の一覧が表示されます。天文データを扱うための固有の関数（Vega 等級と AB 等級の差、度と時分秒の変換、など）もあります。
ボタンを使うと、データを n 行おきにサンプリングした subset を作成できます。

2.1.2

行指定

テーブルを表示した状態で直接、行を指定して subset を作成することができます。マウスでクリック or ドラッグで、行を指定できます。Ctrl ボタンを押しながらクリックすると、離れた複数の行を選択できます。
行を指定したら、ボタンを押すと、subset 作成画面が表示されるので、名前を決めて、Add subset ボタンを押せば作成されます。

ボタンからは、逆に指定した行のみを除外したテーブルを作成できます。

2.1.3

グラフ上領域指定グラフを作成して、グラフ上の特定の領域にあるデータのみを選択して、subset とすることができます。（§3.2 グラフからの sabset 作成 参照）

2.2

カラム間の計算・カラムの追加

カラム表示画面において、ボタンをクリックすると、カラム作成画面が表示されます。ここで、Name に新たなカラム名 Expression に式を記述すると、式で指定した内容のデータを新たなカラムとして追加します。

Description には、カラムの説明を記述することができます。現在の座標系から座標変換したカラムを追加する場合には、座標変換

2.3

ボタンが使えます（5.2参照）。

連結2 つのテーブルを連結することができます。

ボタンを押すと、連結画面が起動します。Base Table と Appended Table のセレクトボックスに、連12

結したい 2 つのテーブルを指定すると、カラムリストが Column Assignmentエリアに表示されるので、ここで 2 つのテーブルにあるカラムの対応関係を指定します。
連結後のカラム名は、Base Table にあったものが引き継がれます。

クロスマッチ2.4or Join → Pair Match
2 つのカタログから、同一天体のデータを探し出して、その天体について両カタログのデータを含む新しいテーブルを作成できます。
「同一」の判定基準
は、デフォルトでは位置座標 (sky) ですが、その他、天体名の一致、指定したカラムのデータの数値での判定 (1d Cartesian) などを指定することもできます。

3 つ以上のテーブルのクロスマッチをする場合は、メニューバーの Joinsから、Triple Match,Quadruple Match を選びます。

使用例• 2 つのカタログを準備。(RR Lyrae の金属量のカタログと、周期のカタログ)•クロスマッチ画面を起動。

• Match Criteria で同一天体の条件を指定。(座標で 0.1 秒以内)
• クロスマッチするテーブルと、「同一」の判定で使うカラムを選択。
• 新しいカタログが作成される。

2.5

内部クロスマッチ

1 つのテーブルの中で、同一天体のデータが複数行に存在した場合、これらのデータをグループ化したり、別行のデータを一行に集約したテーブルを作成することができます。メニューバーの Joins から、Internal Matchを選びます。作成するテーブルの形式は、以下の 4 通りから選択します。

Mark Groups of Rows 同一天体と判定されたものがグループ化され、グループ番号が付いて、グループごとにデータを表示。

13

⇒
図 3: 左：VizieR から取得した、RR Lyrae Metallicities(Layden 1994) と、RR Lyrae in Northern Sky Variability Survey(Kinemuchi et al.2006) のカタログをクロスマッチ。右：前者のカタログにある金属量と、後者のカタログにある周期のデータの相関を、グラフでプロット

Eliminate All Groups of Rows グループ化されたデータはすべて削除。
1 件しかないデータのみを残す。
Eliminate All But First of Earch Group グループ化した天体について、最初のデータのみを残す。

New Table with Groups of Size 指定した数の同一天体のデータを、全て 1 行に表示。同一天体のデータ数が一定の場合のみ使用。下の例のように、同一天体で異なる波長のデータが別行になっているのを、一行に集約する場合などに使える。

例）JVO Quick Search Data のグループ化
JVO ポータルサイトで Quick Search を行うと、同一天体のデータが波長ごとに複数カラムにまたがって得られます。

14

このデータを同一天体ごとにまとめます。

• メニューから Joins → Internal Matchを選択します。

• クロスマッチの時と同様に、criteria, table を指定します。
• Action で、作成するテーブルの形式を選択します。
• Mark Groups of Rows を選択すると、図のように、グループ番号のついたテーブルが作成されます。

2.6

VO データとのクロスマッチ§4.2 クロスマッチ検索 参照

15

3

グラフ作成

3.1

2 次元 plot,3 次元 plot
ボタンで、2 次元 plot,3 次元 plot の画面が表示されます。X

axis, Yaxis のセレクトボックスで、X,Y 座標に使用するカラムを指定してください。グラフの画面上で、ドラッグすると、その領域の四角形が表示され、その範囲を拡大表示します。

ボタンで、元のサイズに戻る。Row

Subsets フィールドにあるマーカが描かれたボタンを押すと、マーカの種類などを変更できる Plot Style Editor ウィンドウが開きます。
複数のグラフを描きたい場合は、ボタンを使用します。

XY 座標のカラムの他に、指定したカラムの値を、色で表示します。
同時に 3 種類までのデータを色で指定することができます。
指定したカラムの値を、数値・文字のラベルで表示。

,:グラフを pdf,gif ファイルとして作成。

相関
マーカの描かれたボタンから、Plot Style Editor ウィンドウを開いて、その最下段にある、Linear Correlation をチェックすると、データの分布を 1 次関数で fit した相関を出して、m:傾き、c:切片、r:相関係数 を表示します。

(2次元 plot のみ)

3.2

グラフからの subset 作成
ボタン：現在表示されている領域のデータからなるカタログを作成します。2 次元 plot 以外でも、全ての形式のグラフ上で使用可能です（ヒスト
グラムでは、アイコンの図柄が異なるが、同じ機能がある）。
ボタンを押すと New Subset 画面が表示されるので、名前を指定して AddSubset
ボタンをクリックすると、subset が作成されます。
ボタン：マウスで領域選択して、その中に入っているデータからなるカタログを作成します。2 次元 plot、3 次元 plot, 極座標 plot, 2 次元ヒスト
グラムで使用可能。
ボタンをクリックすると、ボタンにチェックが入ります。この状態で、グラフ上でドラッグすると、領域が選択されます。複数の領域を選択することも16

図 4: §2.4 の例のクロスマッチした RRLyrae のデータの、位置を極座標でplot し、金属量を色で、天体名をラベルで追加表示。
可能です。その後、もう一度ボタンをクリックすると、New Subset 画面が表示されるので、名前を指定して AddSubset ボタンをクリックすると、subsetが作成されます。

3.3

極座標 plot
座標データを天球上に plot。

ボタンから、Radial Axis セレク

トボックスで距離のカラムを指定すれば、3 次元的に表示する。

17例）RRLyrae の分布3.4

ヒストグラム,2 次元ヒストグラム,ヒストグラムを作成します。

通常は単にデータの個数のヒストグラムですが、ボタンでカラムを指定してやると、そのカラムの値で重みづけをしたヒストグラムの作成が可能です。
で、累積頻度分布を作成します。
したヒストグラムを作成します。

18を押すと、全体を 1 に normalize

3.5

Stacked Line Plot

同一の X 軸上で、Y 軸に数種類の異なるデータを用いて plot できます。複数のデータの時間変化をみる場合などに使用します。
ボタンで。Line Plot 画面が起動します。複数のデータを Plot すると
きは、ボタンで追加していきます。タブで、グラフを選択し、使用するカタログ、X 軸・Y 軸を指定していきます。

図 5: RRLyrae 型変光星 U aql の、変光 phase による光度 (上グラフ)・色 (下グラフ) の変化 (Berdnikov 1997)19

4

検索・データ取得

4.1

VO からのデータ取得
Load 画面から、サービスの種類を選択します。

4.1.1

cone searchcone search 形式のサービスにアクセスして、データを取得できます。

キーワードを指定して検索し、その中から使用するサービスを選択します。
使いたいサービスのアドレスを知っていれば、ConeSearchURL フィールドに直接入力も可。
必ず座標・検索半径を指定して検索します。天体名を指定して Resolve ボタンで、その天体の座標を取得できます。もちろん直接座標値を入力して、検索もできます。

4.1.2

SIA,SSA,画像、スペクトルのデータを SIAP,SSAP の形式で公開しているサービスにアクセスして、データを取得します。こちらの場合は、登録されているサービスの一覧が初めから表示されます。使用法は cone search と同様です。

4.1.3

VizieR
論文カタログデータベースである VizieR に登録されているカタログを検索。cone search と異なり、座標を指定せず、全件取得が可能です。その場合は、Row Selection で、All Rows にチェックします。
下で、取得するカタログを選択します。分類を選ぶか、keyword から検索できます。IRAS,Hipprcos などのメジャーなサーベイやミッションのカタロ
グについては、Survey, Mission タブにリストがあります。

4.2

クロスマッチ検索

現在表示しているカタログと、VO サービス中のデータとのクロスマッチができます。カタログにある全天体の天体座標を検索条件として、cone sarch検索を行います。

20

から、conse seach 検索の場合と同様の操作を行います。検索対象座標指定の部分のみ、座標を入力する代わりに、カタログ名と RA,Dec カラムを指定します。カタログにある全天体座標に対しての、cone search 検索が走ります。

SIAP,SSAP の画像・スペクトルサービスを対象としてこれを行う場合には、メニューの Joins または VO から、を選択して、同様の操作を行います。

5

その他の機能5.1

データ転送

SAMP（VO ツール間連携用のプロトコル）のインターフェイスを持つ他のアプリケーション (Aladin, DS9 etc.) に、データを送ることができます。対象となるアプリケーションが起動していると、自動的に検出して Clients エリアに表示されます。
ボタンを押すと、現在選択されているテーブルを、client にある全てのアプリケーションにデータを送ります。メニューバーの、Interop から Send

table to で、特定のアプリケーションに送ります。
ボタンから、SAMP の設定、データ送信・受信履歴を見ることができます。

Set Activation Action 画面 (§1.5,1.6) で、Transmit Row または Transmit
Coordinate を指定したうえで、テーブルを表示してセルをクリックすると、選択された天体のデータ、または座標が、SAMP の接続先のツールに転送されます。

5.2

座標変換

カラム表示画面において、ボタンをクリックすると、座標変換画面が表示されます。変換前、変換後の座標系・単位・カラム名を指定してやれば、新たな座標系での位置を表すカラムが追加されます。

21

図 6: RA,DEC から銀河座標への変換

図 7: による RRLyrae の分布 (図 5) の、銀河座標での plot

22