《表面化学分析 扫描探针显微镜数据存储格式》团体标准征求意见

　　由广东省分析测试协会组织制订的《表面化学分析 扫描探针显微镜数据存储格式》团体标准已完成征求意见稿，根据《广东省分析测试协会团体标准制修订工作程序》，现公开征求意见，欢迎各有关单位及专家提出修改意见。
 

　　随着扫描探针显微术(SPM)发展和应用的日益广泛。在数据格式方面，由于所用硬件平台的不同等原因，各制造商所生产的 SPM 大都使用专用的数据格式。这些数据格式大多互不兼容，给数据后续的传输、交换、共享、以及数据存储、分析处理和格式转换带来了不便。SPM 数据格式的标准化是大势所趋。
 

　　2011年，ISO 发布了标准 ISO 28600(该标准已于 2018 年转化为国家标准GB/T 36052-2018)。这是一个基于文本的、SPM 数据传送的格式标准。但 ISO 28600 并不是一套适合用于对 SPM 数据进行高效存储和处理的理想方案，这是因为该标准中所有数据都基于 ASCII 文本，与同信息量的基于二进制的文件相比，占用的存储空间相对较大，因此不太适合于 SPM 海量数据的存储；其数据结构不支持随机读写，数据分析处理时效率不高。
 

　　对于 SPM 数据的存储和分析处理，目前国内外还没开放的、高效的数据存储格式的方案或标准。国内外的各 SPM 制造商所生产的 SPM 仪器都使用专用和非开放的数据格式进行存储，这些 SPM 数据的格式互不兼容，大都各自开发了 SPM 数据处理和格式转化的专用软件。这导致 SPM 数据的格式转换和分析处理的软件共享仍然困难重重，基本只能以企业或组织间的商业合作为主要实现方式。近年来国际上出现了一些优秀的、具有开放性的 SPM 数据分析处理的软件平台，如著名的国际开源项目 GXSM(Gnome X Scanning Microscopy)，目前已能实现对国际上 20 多种 SPM 专用数据格式的识别和分析处理。但是，由于我国在 SPM 仪器制造领域目前还没有具备国际竞争力的仪器制造企业和国际高端的 SPM 仪器产品，在这一领域的国际合作和市场竞争中，我国仍处在非常不利的地位。
 

　　本文件规定了在计算机上存储扫描探针显微镜(SPM)数据的一种标准格式。该格式以二进制和文本相混合的形式进行编码，将SPM采集的数据、参数和关联信息进行紧凑地存储，适合于对海量数据的存储和共享。该格式的数据结构支持随机读写，适合于对SPM数据进行高效的分析处理和读写。
 

　　本格式是为SPM的数据存储而设计的，包括扫描隧道显微镜(STM)、原子力显微镜(AFM)、静电力显微镜(EFM)、磁力显微镜(EFM)等，以及其它采用尖锐针尖在样品表面扫描的相关SPM表面分析方法。本格式涵盖了SPM的单通道成像、多通道成像、单点谱和多点谱的数据。
 

　　格式概述：
 

　　这里先对该格式进行概述，以便在上下文中理解第5章中给出的格式描述。
 

　　SPM 数据存储格式的基本构想是该格式用普通计算机可读、可写、可共享；为了紧凑存储数据、减小存储空间、利于海量存储，该格式中的数据主要采用基于二进制的存储方式；为了实现对数据的高效分析处理，该格式的数据结构应支持数据的随机读写。
 

　　为了有足够的灵活性以适应未来SPM衍生仪器的扩展、有足够的通用性以适用各种被测物理量，本格式中的数据参数部分兼容现有的表面化学分析的国际标准ISO/DIS 28600:2011 Surface chemical analysis - Data transfer format for scanning probe microscopy，或国家标准GB/T 36052-2018 表面化学分析 - 扫描探针显微镜数据传送格式。
 

　　数据阵列：
 

　　紧跟在数据头之后的是位图数据的字节阵列。图象的每一扫描行由表示图象象素的连续的字节组成，同一通道的数据连续存储，每一行的字节数取决于位图数据的颜色数目和用象素表示的图象宽度。扫描行是由顶向下存储的，这就是说，阵列中的第一个字节表示位图左上角的象素，而最后一个字节表示位图右下角的象素(即采用正向DIB，扫描行是由顶向下存储的)。同时，每一扫描行的字节数必需是4的整倍数，也就是DWORD对齐的。
 

　　图像显示信息表：
 

　　图像显示信息表用来记录当前图像显示所需的信息，以便根据这些信息还原当前图像的显示效果。图像显示信息表包括一个图像显示信息表表头、若干个图像显示信息表数据。如果当前图像文件包含了多个成像通道的多幅图像，则每一幅图像均需要一套图像显示信息的数据。
 

　　谱测量显示信息表：
 

　　谱测量显示信息表用来记录当前谱曲线的测量及显示的相关信息，以便根据这些信息还原当前普曲线的显示效果。谱测量显示信息表包括一个谱测量显示信息表表头、若干个谱测量显示信息表数据。如果当前谱文件包含了多个待测变量、多遍及多个测量位置的多条谱曲线，则每一条谱曲线均需要一套谱测量显示的信息数据。
 

　　更多详情请见附件。