之前我計算高溫氣體光譜特性是自己寫的演算法部分，查了好多文獻，最后計算的結果也還算比較滿意，后來我才發現原來HITRAN官網上已經提供了HAPI，只需要呼叫HAPI就可以直接計算氣體的光譜特性，而無需自己寫具體的光譜特性計算方法，
HAPI (HITRAN Application Programming Interface) 是HITRAN online網站（https://hitran.org/）提供的python介面，可以實作遠程訪問HITRAN資料庫，并可以逐行下載、過濾和處理分子和原子上的光譜資料的功能，
使用方法：
1. 直接從官網上下載hapi.py
2. 匯入hapi模塊
from hapi import *3. 建立檔案夾，并指定該檔案夾
首先，建立檔案夾用于本地資料庫的存放，例如，檔案夾名為data_hitemp，
然后使用下列陳述句選中該檔案夾，
db_begin('data_hitemp')每次啟動Python專案時，都必須顯式指定資料庫檔案夾的名稱，
4. 資料的獲取
4.1 HITRAN資料庫的獲取：遠程連接HITRAN網站下載
通過fetch()可以從HITRAN online自動下載HITRAN資料庫的譜線資料，
fetch(TableName, M, I, numin, numax, ParameterGroups=[], Parameters=[])，其中TableName表示本地存放的檔案名；M表示HITRAN上分子的編號，如H2O的編號是1，CO2的編號是2，N2O的編號是4，等等；I表示HITRAN上同位素的編號；numin表示波數下限；numax表示波數上限；例如：
fetch('COC', 2, 1, 2000, 2100)上面代碼表示將波數2000-2100（cm-1)的CO2的光譜資料存放在名為“COC”的檔案中，此時可以在data_hitemp檔案夾中看到 一個COC.data和一個COC.header檔案，
4.2 HITEMP資料庫的獲取：直接下載HITEMP資料庫
另一種方法是直接下載好HITEMP資料庫中的光譜資料，然后將其手動存放到data_hitemp檔案夾中，從HITEMP資料庫下載的資料格式是.par，
在使用下列陳述句之后
db_begin('data_hitemp')可以看到，data_hitemp檔案夾中的資料格式出現了.header
5. 計算光譜特性
根據氣體的溫度，壓力，光路長度，可以計算得到如下光譜特性：a)吸收系數（Absorption coefficient）；b)光譜吸收率（Absorption spectrum）；c)光譜透過率（Transmittance spectrum）；d)光譜輻射亮度（Radiance spectrum），HAPI提供的線形(line shape)包括：Gaussian (Doppler)線形，Lorentzian線形，Voigt線形，Rautian線形，Speed-dependent Voigt線形，speed-dependent Rautian線形以及Hartmann-Tran線形，
5.1 吸收系數
計算吸收系數可以使用下列函式，分別代表不同的線形：
absorptionCoefficient_HT
absorptionCoefficient_Voigt
absorptionCoefficient_Lorentz
absorptionCoefficient_Doppler
absorptionCoefficient_SDVoigt下面以洛倫茲線形為例計算吸收系數：
nu,coef = absorptionCoefficient_Lorentz(SourceTables='02_2000-2125_HITEMP2010',HITRAN_units=False，Diluent={'air':1.0})
plot(nu,coef)其中，nu代表中心波數；coef代表吸收系數；Diluent表示氣體混合物的比例，Diluent={'self':A, 'air':B, 'CO2':C, ...}，且滿足A+B+C+...=1，其中self用于計算自增寬半寬，air用于計算空氣增寬半寬，
資料庫里只有空氣增寬半寬和自增寬半寬，所以其他組分除了濃度外物質種類沒有影響，
#若CO2含量為100%，則設定'self':1,另一個引數設定air=0
#若CO2含量為1%，則設定'self'=0.01,另一個設定為'air'=0.99
此時需要增加下面的代碼
coef *= xco2 #xco2代表CO2的含量#若為純空氣環境，設定'air'=1，即可
HITRAN_units: 如果為True，單位 cm^2/molec ；如果為False， 單位cm-1 ， 為了后續計算其他光譜特性如光譜吸收系數，光譜透過率，光譜輻射亮度，必須將 HITRAN_units設為 False，
下左圖 是HITRAN_units=True，下右圖 是HITRAN_units=False.
完整的absorptionCoefficient_Lorentz引數如下：
absorptionCoefficient_Lorentz(SourceTables, Environment={'T':296.,'p':1.}, OmegaRange, OmegaStep, OmegaWing, IntensityThreshold, OmegaWingHW, GammaL='gamma_air', HITRAN_units, LineShift, File, Format, OmegaGrid, WavenumberRange, WavenumberStep, WavenumberWing, WavenumberWingHW, WavenumberGrid, Diluent={}, EnvDependences)
Environment={'T':296,'p':1}，默認溫度T=296K，p=1atm，可根據實際溫度和壓力進行設定；
5.2 光譜吸收率，光譜透過率，光譜輻射亮度
光譜吸收率，光譜透過率，光譜輻射亮度的計算必須設定傳輸路徑長度，默認的長度是1m，光譜吸收率和光譜透過率的默認引數是 Environment={'l': 100.0}，路徑長度單位是cm，
光譜輻射亮度的默認引數是Environment={'l': 100.0, 'T': 296.0}，除了路徑長度外，還有溫度，這里的溫度設定必須與之前在absorptionCoefficient設定的溫度保持一致，
nu,absorp = absorptionSpectrum(nu,coef)
nu,trans = transmittanceSpectrum(nu,coef)
nu,radi = radianceSpectrum(nu,coef)需要注意的是，HAPI用戶手冊中出現了筆誤，默認引數是Environment={'l': 100.0, 'T': 296.0}的應該為光譜輻射亮度而非光譜透過率，
計算結果如下：
光譜吸收率：
光譜透過率：
光譜輻射亮度：單位是W/cm^2/sr/cm^(-1)
希望能幫到需要的人，由于我接觸HAPI的時間也很短，很多地方的理解可能不到位，希望能和大家交流，促進我們共同進步，
更多關于HAPI的使用方法可以下載用戶使用手冊，
參考文章：
方巍：HAPI——HITRAN資料庫python介面 - 知乎 (zhihu.com)
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