虚拟天文台
在天文学中对整个天区进行观测、普查称为巡天。利用伽马射线巡天、X射线巡天、紫外巡天、光学巡天、红外巡天和射电巡天所得到的观测数据，用适当的方法对数据进行统一规范的整理、归档，便可以构成一个全波段的数字虚拟天空；而根据用户要求获得某个天区的各类数据，就仿佛是在使用一架虚拟的天文望远镜；如果再根据科学研究的要求开发出功能强大的计算工具、统计分析工具和数据挖掘工具，就相当于拥有了虚拟的各种探测设备。这样，由虚拟的数字天空、虚拟的天文望远镜和虚拟的探测设备所组成的机构便是一个独一无二的虚拟天文台。因此，虚拟天文台是互联网时代天文学研究发展的必然产物。虚拟天文台将彻底改变人们对天文学研究工作的看法：将来不会再有天文学家在黑暗中用手调节望远镜，天文学家要取得数据只需要打开电脑、登录网站、输入几个参数、点几下鼠标即可。
虚拟天文台工作原理
巡天，就是对整个天区进行观测、普查。如果利用伽马射线巡天、X射线巡天、紫外巡天、光学巡天、红外巡天和射电巡天所得到的观测数据，用适合的方法对数据进行统一规范的整理、归档，便可以构成一个全波段的数字虚拟天空；而根据用户要求获得某个天区的各类数据，就仿佛是在使用一架虚拟的天文望远镜；如果再根据科学研究的要求开发出功能强大的计算工具、统计分析工具和数据挖掘工具，这就相当于拥有了虚拟的各种研究设施。这样，由数字虚拟天空、虚拟天文望远镜和虚拟研究设施所组成的机构便是一个独一无二的虚拟天文台（如图1所示）。
建设中国虚拟天文台的必要性
目前，国际虚拟天文台（简称IVO）正处于起步阶段，中国天文界以及作为中国天文界唯一大科学工程的LAMOST项目应该积极参与，从一开始就把自身融入到这股将为天文学带来一场新的革命的浪潮中。
中国虚拟天文台（简称China-VO）的建设是非常必要的。
1. 只有加入国际虚拟天文台联盟，才能以平等的身份全方位共享IVOA的技术与资源。
2. 建设China-VO是实现LAMOST、BATC巡天等我国自产数据与IVO数据融合的最佳途径。
3. 建设China-VO可以培养一批与IVO相适应的天文学家和技术人才，为未来中国天文学的发展提供智力支持。
4. 可以利用IVO丰富的资源加强教育和科学普及工作，提高我国公众的科学素质。
大样本光谱巡天是LAMOST工程的本质特点，把LAMOST建成为“VO-oriented LAMOST”不但是LAMOST本身的需要，也将是中国对世界天文的重大贡献。它的观测数据将成为China-VO的基础，为国际虚拟天文台和天文学的发展做出贡献。
图2 VO-enabled LAMOST
China-VO基本体系结构
从目前IVO的发展趋势以及IT领域的技术动向来看，层次式的体系结构将是未来网格技术发展、WEB服务以及IVO体系结构的主流。China-VO的基本体系框架将如图3所示。
图3 China-VO基本体系结构
构造层是整个虚拟天文台系统的资源基础，其中包括各种数据资源、计算资源、网络资源、存储资源等。这里China-VO将充分利用中科院科学数据库的现有数据资源和数据存储资源，以及中国科研网的网络资源。资源层将采用符合开放网格服务架构标准的网格系统，比如Globus Toolkit为基础，配合其他网格系统服务工具，利用标准的数据模型和服务模型，通过抽象化实现统一的数据访问和统一的计算访问以及网格系统管理等功能。汇集层包括最能体现天文特色的各种VO服务，比如数据处理、数据挖掘、统计分析、可视化等应用服务。用户层，也就是虚拟天文台门户（简称VOP），是虚拟天文台体系的最高层，直接与虚拟天文台用户接触。用户层的基本职能是用户任务提交和处理结果返回。根据用户类型的不同，比如天文学家、其他学科科研人员、大学生、理科教师、天文爱好者、中小学生、网络冲浪儿等，VOP将提供相应的任务提交界面和结果显示方式。对于职业天文学家，VOP将提供最为全面、高级、可自定义的任务提交界面，处理结果的返回方式也可以让天文学家最大限度的进行定制。对于有较高科技知识基础的用户，比如其他学科的科研人员、大学生和理科教师，VOP将在任务提交、结果返回方式的选择上提供一定的自由度，同时提供与这些用户知识水平相适应的辅助工具和资料文档。具有一般知识水平的普通大众可能会在数量上占据虚拟天文台用户的多数，不过这些用户对虚拟天文台的功能要求相对简单。为了让普通公众也能理解高深的天文学，VOP将提供各种可视化工具和友好的人机界面，把观测数据和处理结果生动的、以公众乐于接受的形式提供给这些用户。
特色与挑战
相对于欧美这些科技强国而言，China-VO无论从科技上还是人财物资源上都存在一定差距。China-VO必须按照“有所为有所不为”的指导思想，挖掘自身潜力，建设出自己的特色。
科学上，China-VO将采用与LAMOST项目紧密结合的方式，充分发挥LAMOST光学光谱数据中心的作用，建设“VO-oriented LAMOST”，使光谱数据及其相关处理技术成为China-VO的核心与特色。
技术上，China-VO必须最大程度的集中国内各天文研究机构、IT研究机构和数学等相关领域的人才资源，共同努力实现目标。
此外，China-VO必须采用开放的运作方式，与国际上各虚拟天文台计划开展充分的合作，在IVOA中发挥积极作用。
IVO的提出与发展离不开计算机与网络技术的直接推动，但同时也为IT技术提出了挑战，比如分布式多数据库联合查询、分布式异构数据的互操作性、大规模多维数据统计分析与可视化、授权认证管理等等。为了实现以“VO-oriented LAMOST”为特色的China-VO，除了IVO共同面临的这些挑战，我们还必须解决下面一些问题。
1. 海量多光纤光谱观测数据的自动处理；
2. 光纤光谱谱线的自动提取；
3. 光谱自动分类；
4. 光谱红移的自动测量；
5. 光纤光谱数据与其它类型天文数据的融合；
6. 光谱数据的可视化。
由于我国是一个非英语国家，按照语言习惯，中国虚拟天文台的用户可分为英文用户和中文用户两大群体。一方面，为了融入IVO大家庭，为国际用户提供服务，China-VO必须把现有的中文文献资料、观测数据转化为英文并提供相应的英文用户界面，即“国际化”。另一方面，为了防止因为语言障碍而把国内广大用户挡在门外的现象出现，China-VO必须承担起把丰富的英文资源转化为中文的使命并同时提供相应的中文用户界面，即“本地化”。