地球格線別稱地球空間參考格線，指採用地球剖分技術，對地球表面進行剖分，形成形狀近似、空間無縫不重疊、尺度連續的多層次格線，通過對剖分格線進行有序的地理遞歸編碼，使得大到地球尺度、小到厘米尺度的格線都有一個唯一的地理編碼。地球格線是一個科學的、簡明的、全球統一的剛性定位格線參照系統，是對現有測繪參照系統和其他專用定位系統的補充。
基本介紹
- 中文名：地球格線
- 外文名：Earth Grid
- 別稱：地球空間參考格線
- 套用技術：地球剖分
- 特點：多層次
- 套用：減災、國土資源等領域
釋義,發展,設計要求,套用及展望,
釋義
地球格線別稱地球空間參考格線，指採用地球剖分技術，對地球表面進行剖分，形成形狀近似、空間無縫不重疊、尺度連續的多層次格線，通過對剖分格線進行有序的地理遞歸編碼，使得大到地球尺度、小到厘米尺度的格線都有一個唯一的地理編碼。地球格線是一個科學的、簡明的、全球統一的剛性定位格線參照系統，是對現有測繪參照系統和其他專用定位系統的補充。
發展
隨著科學技術的快速發展，地球空間信息涉及的範圍已經從地球表面擴展到了地下、水下、空中，乃至太空。如何在海、陸、空、天各種空間上準確描述空間實體的位置與覆蓋的區域範圍，實現區域位置（簡稱區位）的標識，從而統一組織管理海陸空天的海量數據，已成為亟待解決的問題。地球格線將地球空間劃分為形狀相近、大小規則的多層次體元（或面片），可以為解決該項問題提供空間劃分與標識的參考基礎。
發展全球性的空間參考格線，一直是學術界關注的重點。如美國國家格網USNG（UnitedStatesNationalGrid）、英國國家格網BNGR（BritishNationalGridReference）和中國國家地理格線等，都在試圖建立有關國家或地區的統一參考格線，部分已在相應區域內使用。在軍事套用中，空間參考格線體系也有重要的發展，如美軍發展的軍用全球格線參考系統MGRS（TheMilitaryGridReferenceSystem，在美國國土範圍內MGRS與USNG完全一致）、Georef（WorldGeographicReferenceSystems）、GARS（GlobalAreaReferenceSystem）等，目前已作為美軍空地坐標表達的全球地理位置編碼標準，滿足作戰系統與指揮機構協同運作的需要。這些格線都是通過定義一定大小的經緯度面片作為參考格線單元，從而對地球表面位置進行描述。
地球格線除用於對地球位置進行描述外，國外許多研究部門與行業正積極探索採用統一的地球格線進行多源異構數據的統一組織與管理。美軍正在建立基於MD-Hbase技術的資料庫管理系統，利用空間格線將各類數據關聯起來，從而將n維空間數據降為一維，有效地利用關係型資料庫的結構優勢。Google設計了全球遙感數據的金字塔瓦片系統，實際上也是一種全球格線劃分，由此建立了GoogleMaps的遙感數據統一組織、GoogleEarth的影像存貯架構、以及索引大表BigTable，建立了統一的空間數據索引體系。NASA的EOS則定義了一種統一的地理空間數據格線，作為遙感數據存儲組織格式與交換標準。這些格線系統設計目標主要是管理特定行業的數據，與國內外主要地理信息格線及我國的地理信息格線（如國家地理格線、地圖圖幅體系等）缺少對應關係，用其來承載地理信息產品需要大量數據轉換工作。另外，這些格線對應的地球空間尚局限在地球表面，難以描述地球立體空間信息。
目前，國內外對具有立體空間概念的地球格線研究已取得了一定的進展。球體經緯度格網體系在經緯、緯度、高度三個維度上按照一定的間隔對球體進行遞歸剖分，具有經緯一致性及正交性等優點；為了解決高緯度地區粒度差異變大並導致數據冗餘的問題，球體退化八叉樹格網對兩極地區的局部格網分別合併以獲得更為近似粒度的三維格網；以及具有正交性優點、有效解決兩極格網收縮問題的Yin-Yang格網，主要針對地震波提出的Ballard格網，將單位球體投影到一個立方體的六個面後進行格網劃分形成的Cube-sphere格網等。然而，這些格線大多局限在某一個具體的專業套用領域，並存在二三維不統一，格網的地理一致性缺乏（未考慮兼容現有不同規格數據產品等問題），仍難以滿足空、天、地、地（水）下一體化數據管理需求。
發展一套能對三維地球球體空間直接進行遞歸剖分，與現有地球表面格線體系具有一致性，且能完整組織空、天、地、地（水）下數據的地球格線是目前學術界關注的熱點。
設計要求
人類主要活動的空間稱為地球空間，主要包括地表及地下（水下）空間、地表至20km的航空空間、20~100km的臨近空間、100~50000km的衛星空間。本文提出的地球格線定義為將地心至地球外圍50000km的地球空間進行某種方式的剖分，構成空天地一體化的格線框架。
根據地球格線的定義及其實際套用需求，對於地球格線體系具有以下3點設計要求：
1）立體性。地球格線覆蓋整個地球立體空間，包括自地心至50000km高空的地球空間。地球格線應該對整個地球立體空間進行格線劃分及編碼。
2）二三維一致性。地球格線與地球球面參考格線具有一致的映射關係。二維地球球面參考格線是三維地球格線框架的特例，地球格線能夠直接承載已有的地球二維球面上的空間信息。
3）包容性。地球格線應與國內外傳統的經緯度標準格線具有包容關係，從而能夠方便地的套用於已有標識體系。
套用及展望
地球空間格線系統在減災、公安、建築、國土資源、軍事等多個領域具有極為廣闊的套用前景，目前已與多個部門形成合作關係，並在此基礎上產生減災格線、警用地址編碼、建築物編碼等多種套用產品。以減災領域為例，已發展出一套減災套用格線和編碼，納入到減災資料庫建設中，用於多部門、多源異構減災數據的快速查詢檢索，並將在以下幾個方面進行套用探索。
1）在減災用手持終端加入格線編碼，定位信息通過格線編碼形式展示，在與其他救援隊員和救援直升機進行溝通時，口頭報送格線編碼，估算與他人的方位和距離。
2）在減災用採集終端加入格線編碼，數據從採集時即具有格線編碼，將傳統的以行政區為單位的報送方式改變為以格線為單位進行報送，由此實現以格線為單位的數據統計分析能力，並有可能形成以格線為單位的災害空間計算分析體系。
3）在虛擬地球上以三維格線場形式表達氣象、地磁場等信息，輔助減災人員掌握災區信息。地球空間格線參考系統提供了一個全新的、以格線為基礎的全球通用區域參考框架，有助於空地聯合行動中各行動單元的相互協調，以及多部門、多源地理空間數據的集成共享，將建立起一套新的基於格線的地理空間計算體系，在未來的空間大數據套用中發揮重大作用。
