地球空间网格编码规则与GeoSOT网格技术详解

地球空间网格编码规则与GeoSOT网格技术详解

中国国家标准《地球空间网格编码规则》（GB/T 40087-2021）于2021年4月30日实施，该标准规定了地球空间网格剖分要求和编码方法，适用于空间单元与空间信息组织的地球空间网格剖分和代码标识。

编码规则

地球空间网格编码采用四进制编码方式，最长为32级，分为四段：

• 9位度网格编码：表示地球表面的度级网格
• 6位分网格编码：表示地球表面的分级网格
• 6位秒网格编码：表示地球表面的秒级网格
• 11位秒以下网格编码：表示地球表面的秒级以下网格

编码顺序采用Z序进行，即每一级网格编码在上一级网格编码基础上采用Z序继续编码。以地球参考椭球面经纬度坐标(39°54'37.0″N,116°18'54.8″E)为例，其6级别编码为G0001310。

解码方法

以编码G0001310为例，解码过程如下：

• G0：东北半球
• 1：纬度->[0,256] 经度->[0,256]
• 00：纬度->[0,128] 经度->[0,128]
• 001：纬度->[0,64] 经度->[64,128]
• 00013：纬度->[32,64] 经度->[96,128]
• 00131：纬度->[32,48] 经度->[112,128]
• 001310：纬度->[32,40] 经度->[112,120]

因此，G0001310对应的坐标范围为纬度3240，经度112120之间的区域。

GeoSOT网格技术

GeoSOT网格（Geographic Coordinate Subdividing Grid with One Dimension Integral Coding on 2n-Tree）是一种基于2n一维整型数组的全球经纬剖分网格技术。通过三次空间扩展实现整度、整分、整秒的四叉树剖分网格，具体如下：

第1次扩展

将地球表面的180°×360°扩展为512°×512°，作为第0级剖面，以本初子午线与赤道为交点为中心点，递归四叉剖分，直到1°网格单元。第0级网格编码为G，意为全球（Globe）。第1级网格编码为Gd，其中d为0、1、2或3。第2级网格编码为Gdd，其中d为0、1、2或3。第3级网格编码为Gddd，其中d为0、1、2或3。

第2次扩展

将1°网格单元从60′扩展为64′，然后递归四叉剖分，直到1′网格单元。第10级网格定义为在分级网格根节点基础上平均分为四份，每个网格大小为32′×32′；第10级网格编码为Gddddddddd-m，其中d、m取值0、1、2或3的四进制数。

第3次扩展

将1°网格单元从60″扩展为64″，然后递归四叉剖分，直到1″网格单元。秒级剖分网格是从第16级到第21级剖分，其秒级网格根节点与第15级网格（1′网格或60″网格）一一对应，且编码相同，网格大小从60″扩展到64″。第16级网格编码形式为：Gddddddddd-mmmmmm-s，其中d、m、s取值0、1、2或3的四进制数。秒以下22级-32级网格严格按照四分方法进行剖分和编码。

GeoSOT网格编码

GeoSOT网格采用64位编码对各级剖分网格进行标识，最长的编码位为32位四进制数值编码。编码形式为“Gddddddddd-mmmmmm-ssssss.uuuuuuuuuuu”，其中d、m、s、u取值均为0、1、2、3。具体编码规则是，距赤道和本初子午线的交点最近的剖分网格为0，最远的为3，然后按照先沿纬线方向再沿经线方向对其他两个剖分网格分别为1和2。

通过这种编码方式，实现对每个GeoSOT网格单元进行编码且该编码全球唯一。同时，由于GeoSOT网格中每个网格在地球上具有确定的地理空间范围，因此GeoSOT网格单元剖编码具有了准确的地理空间含义，可在某种程度上具有地理空间坐标的意义。

应用实例

以SuperMap示例数据中的World_Google地图为例，生成0-3级、全球范围的GeoSOT网格。结果共生成4级网格图，每级网格图层属性表中将记录单个网格的编码、GeoSOT层级，以Code编码做单值专题图，叠加至地图。

部分区域落在实际地理区域范围之外，程序会对这部分网格进行裁剪，只保留有效地理区域范围内的数据，如第2级剖分网格中的G11、G01、G21、G31，以及第3级剖分网格中的G112、G103、312 G303等边缘网格。

GeoSOT全球剖分网格技术体系

GeoSOT全球剖分网格技术体系包括：

• 一套网格：GeoSOT全球剖分网格，通过三次地球扩展，实现整度、整分、整秒的四叉树剖分，形成一个大至地球、小至厘米级面元（32级）的多尺度四叉树网格；网格具有可标识、可定位、可索引、多尺度和自动空间关联等优点，可作为战场空间管控和大数据管理的空间参考框架。

• 一个体系：“1+4+N”全球时空编码体系，包括1套通用编码、4套基础编码和N套专用编码。4套基础编码来源于1套通用编码，N套专用编码来源于4套基础编码和1套通用编码，同根同源，虽形式不同但一一映射，由此实现空间信息基础设施各要素之间的统一关联和映射。

• 一组算法：二进制编码代数算法，发展了一套基于二进制位运算机制的地理空间网格编码代数计算方法，实现空天信息组织、存储、传输、分发、服务等应用的高效“编码化操作”。