本文删节翻译自：A Primer on the FITS Data Format。

FITS （Flexible Image Transport System, 普适图像传输系统）¹ 是天文学上使用的一种用于存储、传输、分析的数据格式，它主要设计用来存储多维数组和表格数据。比如天文望远镜观测的数据，一般是以图像格式存储，图像就是一类多维数组。表格数据则是存储星表类数据。

FITS 文件组成

FITS文件由一个或者多个被称为HDU（Header/Data Units， 头、数据单元）的单元组成，其中第一个被称作Primary HDU（主HDU），主HDU可以包含1-999维的一个数组，数组数据的类型由头信息进行定义。典型的数据包括：2-D图像、1-D的光谱以及3-D的数据立方体。

主HDU之后还可以包含多个扩展HDU（FITS extensions），典型的扩展类型有：

• 图像扩展，可以存储0-999维的像元数据，定义与主HDU类似，它的头定义是 XTENSION = 'IMAGE'。
• ASCII 表格扩展，主要用来存储2维的表格数据，存储的格式是以ASCII的文本格式存储。它的头定义是 XTENSION = 'TABLE'。
• 二进制表格扩展，与ASCII表格扩展类似，主要用来存储2维表格数据，但是其存储格式是二进制。它的头定义是 XTENSION = 'BINTABLE'。

除了上述类型外，还有一种HDU被称作Random Groups，它主要用作射电干涉数据领域。

每个HDU都由Header Unit和Data Unit组成，不管是头单元还是数据单元都是由2880的整数倍个字节组成，如果不足的话，一般会以ASCII空白或者NULL进行填充。

头单元 Header Unit

每个头单元由一系列80个字符字节固定宽度的记录组成，2880个字节恰好可以包含36条记录。每个记录的格式如下：

KEYNAME = value / comment string

KEYNAME关键字最长为8个字符，合法字符是大写的A-Z、0-9、-和_。关键字后面一般会跟着一个等号=（在第9列或者第10列），再之后就是关键字的值信息，值类型有：

• 数值型：整数、浮点数、复数（一对数字）；
• 字符串：单引号包含；
• 布尔值：T或者F。

有时候一条记录仅是注释（COMMENT）或者历史（HISTORY）类型信息，则不需要使用等号。

值后面一般有注释信息，注释信息以/开始，最多到第80个字符字节处。

FITS标准里定义了53个常用的关键字，详细信息可以参见²。

每个头单元的最后一个记录的关键字都是END，它无值和注释字段。

特别注意，在头单元里，合法的只有从0x20-0x7E之间的字符，非打印字符，比如TAB和换行符等是不允许在头单元里出现的。

数据单元 Data Unit

紧跟这头信息的最后一个2880数据块之后的就是数据单元，数据单元并不是必须的，很多情况下，一个HDU只包含头单元，而不包含数据单元。

图像数据

一般图像像元（pixel）的数据格式有：

• 8-bit （无符号）整数（1字节长）；
• 16-bit （有符号）整数（2字节长）；
• 32-bit （有符号）整数（4字节长）；
• 32-bit 单精度浮点数（4字节长）；
• 64-bit 双精度浮点数（8字节）。

表格数据

表格数据一般在头信息里定义字段的值类型，可以参见FITS 星表的数据类型。ASCII 表格的一个字段只允许包含一个标量值。而对于 BINTABLE则是可以包含复杂的值，甚至可以定义固定长度和变长，以及显示的格式等。