我使用的環境是Ubuntu系統，以及Python。當然Windows及macOS也可以，環境略有不同，但是代碼都是一樣的。
大家好，對於一名天文學新學生來說，首先需要接觸到的文件格式就是 .Fits ，本文將簡單討論什麼是Fits文件？我們該如何讀取它其中的數據呢？由於作者也是剛剛踏入天文學這個專業，學識水平有限，如有錯誤之處，希望大家提出建議，多多指正！
1. Fits文件格式簡介。
FITS 全稱是Flexible Image Transport System，它是天文學界常用的數據格式，它專門為在不同平臺之間交換數據而設計，國際天文學會(IAU)於1982 年確定為世界各天文臺之間用於數據傳輸、交換的統一標準格式。所以我們必須要了解此類文件的基本特性，以及使用方法。
一個 FITS 文件包含一系列邏輯單元,而每個單元的開頭都是用一組標題記錄描述隨後的數據記錄。一個 FITS 文件的邏輯記錄長度總是 2880 字節(bytes),每字節 8 位(bits)。標題和數據組都在一個新的邏輯記錄裡起始。FITS 標題用 ASCII 碼編輯成每一個開始用一個 8 字符的關鍵詞(keyword) 定義信息的類型(80字符)。參數值用標準 FORTRAN-77 規則編輯,它們詳細地描述了標題記錄後面的數據。在文件裡最後的標題/數據單元后面,可能存在附加的記錄。標題的設計對描述的數據組所需的參數定義有較大的靈活性。總是需要給出很好定義的標準關鍵詞組,甚至用簡單的程序也容易能夠讀出數據的基本內容。
如下圖：
圖一 fits文件基本組成
看這些學術性的描述，感覺有些抽象，我們下面看一個真實的天文數據，如下圖，這是tess衛星開放的數據，一個恆星的光變曲線文件：
圖二 fits文件
那麼我們看到文件結尾是.fits。
下面我們看看打開它之後長什麼樣子，這裡我用的Python打開：
輸入代碼 from astropy.io import fits 加載用於處理fits文件的包
圖三
輸入代碼 hdu=fits.open('tess2019198215352-s0014-0000000142520516-0150-s_lc.fits')
括號裡是文件名，其中hdu是變量，可以自己輸入想用的
接著輸入代碼 hdu.info() info是查看基本信息
圖四
那麼我們能看到一些關於文件的基本信息，例如文件名，以及文件頭和數據。
其中，No.0 是每個文件都有的，後面的NO.1等便是我們這個文件的數據所在，我們之前講了這是一個恆星的光變曲線文件，我們看到NO.1 的名字便是lightcurve（光變曲線），所以我們所需的數據便存儲在裡面，我們看到後面Dimensions下面寫著19337R x 20C，意思是文件數據有19337行，20列，這就是一個二維數組。後面的format是數據類型，其中是這樣規定的：I表示整型， J表示長整形， E表示浮點型， D表示雙精度浮點型，A表示字符型。19337R x 20C後面的中括號裡依次寫的意思就是不同列的數據類型。
我們打開No.0看看，
輸入代碼：hdu[0].header
圖五
上圖便是no.0的結果，header看的是頭文件，相當於目錄，編寫規則是：
1-8列是關鍵詞，9列是=，10列空格，11-80是描述。一些基本的關鍵詞意思是：
SIMPLE 邏輯變量,指明文件是否符合基本 FITS 標準。
BITPIX 整數變量,指明用於表示每一個象元值的位數。
當然，每個關鍵詞後面都有描述，可以自己翻譯看一下。
我們接下來主要看下no.1的內容。
輸入代碼 hdu[1].header
圖六
同樣，我們打開的是頭文件，相當於目錄，
我們可以輸入hdu[1].header['BITPIX']，來看BITPIX對應的內容，當然，本身我們直接也能看到等於8
圖7
這是關於頭文件，接下來，我們如何查看數據呢？
我們可以使用data函數。
輸入hdu[1].data[i][j]，可以返回數據，其中i是行，j是列。
當然我們也可以只要某一列，比如之前的time，如果我們知道這列名稱是什麼，比如 time，
圖8
就使用：hdu[1].data.field(‘time’),注意，代碼都是使用英文輸入。
圖9
就得到上圖的結果，如果你沒有查看目錄（header），也可以通過下面的代碼查看數據的名字。
代碼：hdu[1].data.names
下圖為結果：
圖10
其實，還有以下方法也可以訪問數據
代碼：hdu['LIGHTCURVE'].data['TIME']
即你如果知道關鍵詞。
結果：
圖11
以上就是關於fits文件的讀取方法。
總結：
from astropy.io import fits # 加載科學包
hdu=fits.open( ‘ 文件名 ‘ ) # 打開文件
hdu.info() #查看文件信息
hdu[？].header #查看頭文件信息 ？寫想看的單元
hdu[？].data[i][j] #查看i行j列數據
hdu[1].data.field(‘time’) #查看time 的數據
hdu[1].data.names #查看數據名字
hdu['LIGHTCURVE'].data['TIME'] #直接訪問數據
Tip： 注意使用英文模式輸入代碼。
題外話，其時現在也有軟件可以直接打開fits格式，我在Windows上安裝了叫做fv的軟件，長這個樣子
圖12
，它是由美國NASA開發的用於打開fits 的軟件，官網鏈接：https://heasarc.gsfc.nasa.gov/docs/software/ftools/fv/
打開後界面很簡陋：
圖13
可以進行可視化讀取，但是我也沒玩懂這個軟件，有興趣的可以自己玩。
除此之外，還有下面的軟件可以打開fits：
1、GIMP 開發者：The GIMP Development Team 兼容：Windows、macOS、Linux。鏈接：https://www.gimp.org/
2、 Wolfram Research Mathematica 開發者：Wolfram Research 兼容：Windows、macOS、Linux。鏈接：https://www.wolfram.com/mathematica/
3、MSB AVIS 開發者：開源 兼容：Windows 鏈接：http://www.msbsoftware.it/avis/
4、MicroObservatory Image 開發者：開源 兼容：Windows、macOS、Linux
鏈接：https://waps.cfa.harvard.edu/eduportal/js9/software.php
部分引用：
1. https://www.cnblogs.com/tyjsjl/p/3952823.html
2. https://baike.baidu.com/item/fits/9223832?fr=aladdin
3. https://www.solvusoft.com/zh-cn/file-extensions/file-extension-fits
2020.03.07
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