全球離散格網系統，是指把地球表面按一定規則離散分割成不同尺度的許多區域，在每塊區域中都有一個單獨的點與之關聯，區域和點的組合定義為單元。根據套用目的不同，任何數據對象均可與區域、點或單元關聯。如果僅僅定義了區域的邊界，則其中心構成一組與之關聯的點集；如果只定義了點，則這些點的Voronoi圖同樣可以構成一組與之關聯的區域。適用於地球空間信息組織管理的則是規則格網，其基本原理是將球面或者參考橢球面遞歸剖分為面積、形狀近似或相等且具有多解析度層次結構的格網單元，同時採用每個單元對應的地址編碼代替地理坐標在球面上進行各種操作。因為不同層次的格網單元在記錄位置信息的同時也攜帶了比例尺和精度信息，所以具有處理多尺度空間數據的潛力。從數據質量的角度思考，任何地球空間數據都有一定精度，可用一系列解析度不同的格網與之匹配。
基本介紹
- 中文名：全球離散格網系統
- 外文名：Discrete Global Grid Systems
- 別名：地球剖分格網系統
全球離散格網系統是一種與存儲、處理、分發、可視化、聚合、轉換等空間計算系統具有天然關聯性的數學參考模型，它在全球表面無縫且同質，可以被用來整合各類空間數據。離散格網的單元就像地球表面多維的電子數據表格，既可以像資料庫一樣對空間數據作各種統計、計算，又可以利用格網間的集合運算元實現空間分析與處理。另外，現有的空間數據套用模式是對原始數據本身進行加工、處理、融合，形成數據產品後，疊加到全球格網上，進行數據的管理與顯示。隨著終端用戶對空間數據需求的多元化，在這種以產品為中心的數據組織模式下，在應對多用戶需求的過程中，用戶是被動方，並不參與數據組織的任何環節，無法滿足多用戶的不同種類的需求。而採用直接在全球格網上進行空間數據處理與分析的方式，數據在源頭就進行了格網化建模，數據與格網單元進行同構化處理，用戶可以依據個人的需求，動態地選擇相應的數據類型、區域、比例尺、波段，按需重組後進行數據融合、多解析度分析、特徵提取、分類識別、空間關係分析等相關操作，完成用戶自定義數據的製作。
按照構建格網的方法的不同，全球離散格網系統當前的研究可大致劃分為等經緯度全球格網、變經緯度全球格網、自適應全球格網和正多面體全球格網系統四類。
自適應格網
多面體格網（例：QTM）
多面體格網（例：ISEA 3H格網）全球離散格網系統系統的優勢：
1、以整個地球為研究對象，滿足全球海量空間數據處理的基本要求；
2、它將連續的地球分解成結構相同的單元，滿足異構空間數據統一建模、按需重組的需要；
3、它具有層次性，可滿足多尺度空間數據表達與處理的需要；
4、它具有嚴密的層次隸屬關係，是一個天然的全球空間索引結構；
5、它通過編碼運算進行數據操作，更適合計算機高效處理。
採用全球離散格網的方法，有利於空間數據檢索效率的提高，可以為全球空間信息的高效整合與發現服務提供一種新的技術思路。
全球離散格網系統的研究有望解決下面幾個問題：
（1）空間語義的一致性。原有空間數據由於用途不同、目的不同，缺少可以通用的空間語義。這種方式在原有的使用模式下本無問題，但隨著信息技術的發展，用戶需要關心更多相關的信息，傳統分散的數據存儲模式由於語義複雜，無法充分地體現這些空間數據信息的共性，因而較難勝任空間套用的新需求。全球離散格網實際上體現了空間數據的共性特徵，將多尺度的空間屬性作為關聯所有空間數據的統一標識。這種方法在空間上增加了不同類型數據的橫向聯繫，增加了不同尺度數據間的縱向關聯，在時間上便於描述不同時相數據間的差異，為不同用戶、不同時間、不同視角對感興趣區域的關注提供了一種高效的數據關聯與檢索方法。
（2）空間信息查詢的高效性。傳統方式僅通過不同資料庫數據排序、查詢範圍界定、範圍內數據遍歷、相關數據的查詢結果分析顯示等過程完成，對於數據海量、用戶眾多、跨多庫的空間數據服務，在上面的幾個步驟都存在瓶頸。而採用全球離散格網的方法不需要傳統的排序、範圍界定、數據遍歷過程，只需在給定範圍內找出最大覆蓋的格網單元，再採用格網的方法逐步精化區域邊緣即可以完成搜尋區域的任務，由於單元本身在數據統計方面具有優勢（數據本身是以編碼的方式統計記錄在格網單元中），可以快速完成每個單元中的信息數據空間統計等工作，大大簡化了空間數據查詢的過程，提高了效率。
（3）數據整合的合理性。目前以Google Earth為代表的全球三維瀏覽系統（或空間信息服務平台）呈現的只是預先整合好的空間數據，儘管添加了一些上傳地標和模型的輔助功能，但總體而言用戶只能被動地接收Google認為“有價值”的數據，得到的也是完全相同的數據視圖。然而，不同用戶關注的對象不盡相同，數據視圖的生成應該充分考慮用戶的需求，“一刀切”式的數據整合只能是一種目前暫時採用的方案。全球離散格網可以作為多源、異構空間數據整合、操作的基礎框架，從數據組織層面上對空間數據整合提供有力的支持。
（4）動態模擬的可行性。全球多解析度時空數據的動態模擬是一個新的課題，傳統的地理空間模型和組織方法對時變的空間數據幾乎無能為力，只能通過建立不同規則的方式來局部模擬時空變化，無論是粒度還是尺度上都十分有限，而全球離散格網系統的出現有望為多解析度全球時空數據的動態模擬提供一個有力的支持。採用高維的時空數據，結合元胞自動機的理論，對全球時空數據進行動態模擬，使得數字地球變成一個動態的模型而不僅僅是靜止的系統，更好地模擬氣象、海洋等動態過程，還可以將其引申到土地資源、環境監測等領域。另外，目前的各學科領域進行全球模擬方法只有單一解析度的模擬，而採用全球離散格網系統旨在建立一種從巨觀到微觀，動態的模擬方式，不同尺度之間的信息可以高效地交換與共享。
