时域天文学是近些年来天文学发展最快的分支之一。时域天文学通过观测宇宙中各类天体的时空变化,探索变源、暂现源等现象的特性和物理起源。作为光学时域天文学的重要实施设施,全自动望远镜广泛地应用于暂现源和变源观测。全自动观测系统由观测计划、自动观测模块和自动化数据处理模块构成,用以实现暂现源和变源的主动巡天搜寻和后随机遇观测。在实际观测中所采用的具体观测策略及数据处理方案需根据目标暂现源的爆发率及观测特性进行优化。近年来,时域巡天正朝着更宽视场、更深探测极限和更高采样频次的方向快速发展。与此同时,巡天观测图像数据量的急速增加和发现能力的大幅提升都使得全自动观测系统的设计变得更具挑战性。值得注意的是,各种基于深度学习的解决方案正在逐步融入时域巡天的实时数据处理系统,在人工智能领域日新月异的变革背景下,实时数据处理的系统方法仍有较大的发展空间。AST3-3是中国南极巡天望远镜（AST）系列的第三台自动化望远镜。为保证AST3-3未来在南极冰穹A的长期稳定运行与观测,目前我们将其部署在位于云南楚雄州的紫金山天文台姚安观测站进行测试观测,并执行时域观测任务。在过去数年的准备和2021年一年的观测中,我们已初步完成北天模板图像构建等基础工作,并设计了具备高可移植性的实时暂现源观测、数据处理系统和暂现源观测的卷积神经网络。本学位论文描述AST3-3在姚安运行期间的工作,包括光学时域观测策略、AST3-3在姚安观测站试运行、数据处理与暂现源筛选,以及部分观测结果。在第一章中,我们回顾了时域巡天的发展历史,并介绍了近年来国内外开展的著名时域巡天项目,以及伽玛射线暴、引力波电磁对应体等近些年来属于研究热点的时域天文科学目标。此外,本章还回顾了神经网络和深度学习方法的发展及其在光学天文上的应用,并简要概括了中国南极巡天望远镜的工作内容。在第二章中,我们介绍了 AST3-3望远镜在姚安观测站的运行、观测和保障系统。为提升AST3-3的竞争力,我们在姚安运行期间为望远镜配置了 CMOS相机,并测试其短时标的曝光能力。该相机视场为1.6 × 1.2度,常规观测极限星等约为g波段20等。为实现暂现源后随观测任务,AST3-3拍摄了规划天区中北天部分96%的模板。此外,我们测试了不同曝光时间下的较差测光精度、图像叠加深度曲线等特性。在第三章中,我们以AST3-3望远镜为例,实现了全自动望远镜时域巡天的天区划分、巡天策略和暂现源后随观测的策略方法。伽玛射线暴、中微子事件等类型的机遇事件需要自动后随观测,我们根据其相关消息发送的特征,构建了不同类型暂现源GCN消息的观测方案。我们还为引力波事件的电磁对应体搜寻工作设计了基于星系和概率排序的观测顺序方案,相关方案在LIGO O3期间已经在CHES和YAHPT等姚安观测站其他多台望远镜（阵列）上进行了应用。在第四章中,我们介绍了 AST3-3在试运行期间使用的数据处理管道系统。在该系统中,我们优化了多个步骤以实现对暂现源观测图像的快速处理,使用了残差神经网络方法进行图像质量评估,优化了暂现源探测跟踪时GPU和CPU相关的任务调度。在暂现源搜寻管道系统中,我们应用旋转不变神经网络对图像相减得到的暂现源图像进行分类,并评估了相关神经网络的性能。在第五章中,我们介绍了一些观测结果。在LIGO O3运行期间,我们基于第三章中介绍的策略对引力波电磁对应体进行搜寻工作。本章还介绍了 AST3-3在姚安期间后随观测的伽玛射线和时域巡天观测到的超新星等目标。在第六章中,我们进行简要的总结,并讨论了暂现源观测的发展、AST3-3的未来应用和深度学习在天文中的未来可能发展。