FITS，基本格式及其扩展

FITS（Flexible Image Transport System）是一种广泛使用的天文数据格式，特别适合用于存储和传输科学数据。它最初是为天文学家设计的，但也被用于其他领域的科学数据，如医学影像学和地球科学。

FITS的基本格式包含一个主要的头部（header）和一个或多个数据单元（data unit）。头部部分以ASCII文本格式编写，用于描述数据单元的内容和结构。数据单元可以包含多维数组数据，如图像数据、光谱数据等。

FITS头部具有非常灵活的结构，可以包含多个关键字-值对。关键字提供了有关数据单元的详细描述，例如观测时间、仪器参数、校准系数等。每个关键字都有一个固定的位置和宽度，以便于解析和存储。

FITS头部还可以包含注释和历史信息，以便记录数据的处理过程、观测条件等相关信息。这些信息对于保留数据的完整性和可追溯性非常重要。

FITS还支持扩展（extension）功能，用于存储额外的数据和元数据。扩展可以包括更复杂的数据结构，如表格数据、多维数据立方体等。扩展数据可以通过扩展头部中的关键字来描述。

FITS的扩展功能使其能够适应各种科学数据的存储需求。例如，天文图像数据可以存储在主要的FITS数据单元中，而图像的位置、背景等元数据可以存储在扩展中。这种结构可以保持数据的模块化，便于数据的共享和处理。

FITS还支持数据压缩功能，可以使用不同的压缩算法对数据进行压缩，以减小数据文件的大小。常用的压缩算法包括Gzip、Rice压缩算法等。

以下是一个使用FITS格式存储天文图像数据的示例：

```

SIMPLE = T / conforms to FITS standard

BITPIX = -32 / array data type

NAXIS = 2 / number of array dimensions

NAXIS1 = 800 / length of dimension 1

NAXIS2 = 600 / length of dimension 2

EXTEND = T / file may contain extensions

COMMENT Data from telescope X

HISTORY Data processed on date X

HISTORY Calibration parameters: X

END

```

以上是FITS文件的头部部分，它描述了主要的图像数据信息和相关的历史和注释信息。图像数据可以存储在数据单元中。

FITS的灵活性和丰富的功能使其成为科学数据存储和传输的标准格式。它在天文学、医学和地球科学等领域得到了广泛应用，并且得到了各种数据处理和分析软件的支持。

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