GIS技术讨论：03-全球离散格网系统.pptx

全球离散格网系统Discrete Global Grid System基本理论基础主要的格网模型主要的编码方法 全球离散格网动因地球表面小范围区域：传统的平面坐标系统，相对成熟 较大的浏览跨度下：地球的曲面特征显著，平面地理坐标的地理格网划分，会导致空间数据的重叠或者断裂、几何变形以及空间关系的不一致 全球离散格网离散球面格网系统 (Discrete Global Grid System, DGGS) (Sahr2003)全球地理格网剖分按照一定剖分规则，将地球（或球面）离散化为一系列等面积和等形状的层次平面单元评价指标(Goodchild1992)格网能以任意分辨率无缝覆盖全球不同分辨率的格网能形成一个高度一致的层次结构格网系统对应一套有效的编码方案格网系统与地理坐标之间的转换关系较简单单元形状和结构完全一致 全球离散格网相关应用研究领域全球性研究：气候、土地、资源与环境、洋流和水气运输与交换等地图编制与制图综合野生物生态监控地磁场重力场数字地球 全球离散格网模型（1）经纬度格网等间隔经纬度格网经线和纬线按固定间隔在地球上相互交织所构成的格网从赤道到两极，格网的面积变化越来越大，格网形状也发生变化Virtual GIS (Koller 1995)将地球按经纬度分成32个45度*45度的区域，每个区域作为一个四叉树的根节点逐层细分，细分后的每个区域建立一个局部坐标系统，区域内的数据用投影后建立的规则格网表达变间隔经纬网使同一层次经纬格网的面积近似相等，或限制在同一数量级DTED (Digital Terrain Elevation Data) (NIMA 2005，Bjorke 2003,2004，Seong 2005)纬度间隔不变的情况下，经度间隔从赤道到两级逐渐增大。保证面积相等退化四叉树格网划分 (赵学胜2009, 崔马军2007) 全球离散格网模型（2）球面自适应格网模型基于Voronoi剖分的格网模型很难进行递归剖分，层次之间关联困难，数据存储和操作复杂，算法比较复杂基于Voronoi的全球地形TIN模型 (Lukatela 2000)在Hipparchus系统中提出根据球面点集分布所定义的Voronoi单元剖分全球海量DEM的LOD模型 (Kolar 2004)Voronoi格网的多层次剖分全球海洋潮汐的流动模拟模型 (Mostafavi 2004)利用球面Voronoi的自适应格网的动态稳定性特征 全球离散格网模型（3）球面正多面体格网模型基于柏拉图立体的球面剖分，是一种层次性的、面片近似规则的、相似大小与形状、全域可寻址的、与数据无关的树状结构模型格网剖分比较规则、格网点分布较均匀、具有层次性、具有连续性、全球坐标标准统一缺点：没有顾及地球的真实形状，在表达地形时还不够精确 主要模型Goodchild和Shiren Yang提出的基于正八面体的HSDS模型Dutton提出的正八面体地球剖分的QTM模型Fekete提出的基于正二十面体大圆弧剖分的SQT模型 全球离散格网模型（4）基于椭球面的格网模型针对基于球面剖分模型存在的不能考虑地球真实形状的问题，有学者提出了基于椭球面的QTM剖分模型 基于椭球面三角格网的层次剖分方法 (白建军,陈军 2005 )模型几何系统建立在椭球面的基础上，避免了地图投影带来的问题格网点位比较规则、分布均匀、空间关系可以隐含表达、数据存储量小格网剖分具有层次性，便于多分辨率层次表达存在运算复杂、数据模型不尽完善等问题由于其本身的复杂性，目前尚未见到理论完善、结构完整并可以投入大规模实际应用的模型体系其他压缩球面剖分数据为目的的小波方法等剖分方法 (Schroder 1995) 基于多面体的球面格网系统主要研究内容剖分方法编码模型邻近兄弟寻址坐标转换地物表示基本构成要素 (Sahr 2003)理想多面体多面体的定位多面体的层次剖分平面与球面的对应关系点在格网单元中的分布 理想多面体理想多面体柏拉图立体 (Plato Polyhedron)理想多面体投影到球面上能够产生形状相同的球面多边形，且顶点所在多边形的数目相等 (White1992)多面体的面越小，在和球面转换过程中的变形就越小(White1998)5种理想多面体正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体、正二十面体四面体和六面体：能方便的剖分成矩形四叉树八面体：顶点能定位在南北极点和赤道上经度为0 °、东西经90 °、东西经180 °的四个点上。给定任意点的地理坐标，能准确计算出它落在八面体的哪个面上其他去顶二十面体菱形三十面体 多面体的定位给出理想多面体与地球的相对位置正四面体一个顶点在北极正六面体中点放置在南北两极 (Alborzi 2000)正八面体顶点沿赤道依次排列 (Dutton 1984,1989,1999; Goo