精确的恒星大气参数、元素丰度和距离是利用恒星作为探针研究银河系形成历史及相关物理过程的基础和前提。传统上，精确的恒星大气参数和元素丰度通常由高分辨率光谱得到，而精确的恒星距离则由三角视差方法得到，然而这些传统方法目前只适用于小样本、近距离的亮星。因此为了精确计算LAMOST低分辨率恒星光谱的上述参数，就需要在方法上有所创新。

国家天文台博士后向茂盛等人利用MILES恒星光谱库及同时具有LAMOST光谱和由Kepler卫星巡天、Hipparcos卫星巡天或APOGEE高分辨率光谱巡天数据给出的精确恒星参数的恒星光谱库作为训练样本，采用基于核主成分分析(KPCA)的多变量回归方法精确估计了LAMOST大样本恒星的大气参数（有效温度Teff，表面重力logg，金属丰度[Fe/H]）、元素丰度（碳元素[C/H]和氮元素丰度[N/H]，⍺元素与铁元素丰度比[⍺/Fe]）及绝对星等。

结果表明，在光谱信噪比大于50的情况下，对于银盘巨星和类太阳的矮星，该方法给出的表面重力精度达0.1dex，显著优于前人通过中低分辨率光谱（如RAVE，SDSS/SEGUE）提取的大样本恒星表面重力的精度(0.2–0.5dex)；该方法给出的金属丰度[Fe/H]的精度优于0.1dex，巨星的碳元素[C/H]和氮元素丰度[N/H]精度亦优于0.1dex，⍺元素和铁元素丰度比[⍺/Fe]内部误差小于0.05dex，与APOGEE光谱巡天给出的元素丰度精度相当，优于前人通过中低分辨率光谱提取的元素丰度精度。

图为利用KPCA方法从LAMOST光谱提取的元素丰度与APOGEE光谱巡天给出的元素丰度比较。图中的数字显示为二者差异的平均值和标准偏差。

该项工作首次实现了从大样本低分辨率光谱中得到氮元素丰度[N/H]，并首次实现了直接通过光谱估计大样本银盘恒星的绝对星等，在信噪比大于50的情况下，精度达0.3星等，对应距离误差小于15%。较前人的大样本恒星距离估计通常依赖于恒星大气模型，且难以避免系统差等问题，该方法估计恒星绝对星等时完全不依赖于恒星大气模型，而且绝对星等估计以及由此进一步导出的恒星距离估计的系统差非常小。

    在此基础上，向茂盛等人用该方法得到了LAMOST DR4所有恒星的上述参数，并将作为LAMOST数据的增值星表公开发布，以供天文学家使用。为下一步的相关研究工作奠定了坚实的基础。近期，该项成果已发表在国际知名天文期刊《皇家天文学会月刊》（MNRAS）上。