在地球空間信息學的研究領域，多類型、多尺度、多時相、覆蓋全球的空間數據獲取手段日新月異，構建具有連續性、層次性和動態性的全球數據模型已成為廣受關注的重要研究方向。本書圍繞如何利用全球離散格網系統（Discrete Global Grid Systems，DGGS）組織、管理和處理地球空間信息這一主題開展研究，重點論述了格網構建、格網編碼、格網索引、全球擴展、空間數據建模、格網數據可視化與套用模式等內容，建立了一套完整的六邊形全球離散格網下空間信息剖分組織的理論與方法。
本書可供地球空間信息科學、遙感科學與技術、地理信息系統、對地觀測、信息資源開發、空間信息系統集成、資源與環境、國土資源調查、測繪、衛星套用技術、地理影像情報等學科領域的研究開發者、管理者閱讀參考，也可作為相關專業大學高年級學生和研究生的教學用書或參考用書。
基本介紹
- 中文名：空間信息剖分組織的全球離散格網理論與方法
- 外文名：The Principles and Methods of Discrete Global Grid Systems for Geospatial Information Subdivision Organization
- 關鍵字：全球離散格網系統、剖分組織
- 作者：童曉沖、賁進
- 出版時間：2016.06
- ISBN：978-7-5030-3576-0
- 定價：56.00元
- 出版社：測繪出版社
隨著對地觀測手段的不斷進步，在廣大區域甚至全球範圍套用遙感數據和其它類型空間信息的機率大大增加。在這種套用背景下，以傳統平面數據模型為基礎，分區域進行局部空間數據組織的模式，已不能合理、有效地滿足全球空間信息管理與套用的需要。構建具有連續性、層次性和動態性的全球數據模型已成為廣受關注的重要研究方向，其中構建“全球離散格網系統”（Discrete Global Grid Systems，DGGS），正是針對該問題提出的一種有效的解決方案。
全球離散格網採用特定方法將地球均勻剖分，形成無縫無疊的多解析度格網層次結構，採用單元地址編碼代替傳統地理坐標參與數據操作，其優勢體現在：1）以整個地球為研究對象，更適合處理全球尺度的問題；2）單元圖形與地面位置一一對應，有助於建立以位置為對象的多源數據處理模式；3）單元大小隨格網層次不斷變化，在結構上支持多解析度數據處理；4）單元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）單元運算可完全藉助編碼實現，有利於提高數據計算和處理效率。因此，我們認為全球離散格網為海量空間數據的統一建模、處理與分析提供了新的途徑，有望彌補當前各類數據共享、使用過程中的不足。
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。其中,六邊形格網由於其幾何與拓撲屬性的特殊性，受到許多學者的關注，與傳統矩形格網相比，它具有更多的優秀屬性，這些屬性有助於提高類似空間分析、系統模擬、模式識別、特徵提取、影像匹配等套用的效果與精度。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。
本書圍繞全球六邊形離散格網的空間數據組織、管理與套用進行展開，在結構體系上採取的是漸近式的結構，首先是對現有國內外全球離散格網的研究現狀進行綜述，尤其是對六邊形格網發展進行了系統的梳理；其次，從數學空間定義的角度深入研究了六邊形格網數學空間的構建，基本運算與操作等內容，並將平面無限空間中的數學定義擴展到球面有限空間上，實現了球面六邊形格網數學空間的設計，在此基礎上，通過啟發式算法最佳化設計了球面幾何屬性更優異的全球格網。完成了格網空間的各類定義後，本書將重點放在格網上的空間數據模型，探討了傳統矢量、柵格數據模型在全球六邊形離散格網上的構建、設計與表達方法，並通過全球格網可視化的方式進行顯示。最後，本書針對全球格網下的典型空間運算與操作進行了討論，並給出了部分有益的結論。
全球離散格網系統是解決全球空間數據無縫集成、共享與動態模擬的關鍵和基礎，是下一代地球空間信息系統數據模型發展的一個重要方向，涉及許多理論與方法且處於加速發展階段，本書只是對該領域中一個方面的縮影，遠未涵蓋其所有細節。另外，限於作者的研究深度和學術水平，雖然歷經數稿的修改，書中錯誤與疏漏之處在所難免，敬請讀者不吝賜教。
目錄
第一章 緒 論
1.1 引言
1.1.1 從平面數據模型到球面數據模型
1.1.2 全球離散格網系統的基本思想
1.2 全球離散格網系統的研究現狀
1.2.1 國外研究現狀
1.2.2 國內研究現狀
1.2.3 存在問題的分析
1.3 本書的研究意義
1.4 本書的結構安排
第二章 平面六邊形格網層次結構HQBS與空間運算
2.1 引言
2.2 六邊形格網層次結構HQBS的建立
2.3 HQBS單元的標識
2.3.1 格點系統的標識
2.3.2 格網系統的標識
2.4 HQBS的運算
2.4.1 運算的定義
2.4.2 運算的性質
2.4.3 運算的實現
2.5 HQBS的空間索引
2.6 HQBS與其它坐標系的快速轉換
2.6.1 從編碼到標準笛卡爾坐標的轉換
2.6.2 從標準笛卡爾坐標到編碼的轉換
2.7 實驗與分析
2.8 本章小結
第三章 六邊形層次格網結構HQBS在球面的擴展
3.1 引言
3.2 HQBS結構在二十面體上的排布
3.3 HQBS結構在二十面體上的擴展
3.3.1 編碼的擴展
3.3.2 運算的擴展
3.3.3 索引的擴展
3.4 適用於HQBS結構的高精度全球離散格網生成
3.4.1 基本思路及坐標系的建立
3.4.2 球面直接剖分與同名控制點的生成
3.4.3 地圖投影變換構建全球離散格網
3.5 實驗與分析
3.6 本章小結
第四章 全球離散格網上的空間數據建模
4.1 引言
4.2 全球離散格網上的矢量數據建模
4.2.1 格網層數與數據記錄方式
4.2.2 平面格網上的矢量表達
4.2.3 全球格網上的矢量表達
4.3 全球離散格網上的柵格數據建模
4.3.1 格網上的圖像數據建模
4.3.2 格網上的DEM數據建模
4.4 實驗與分析
4.5 本章小結
第五章 離散格網數據的空間可視化方法
5.1 引言
5.2 可視化區域裁減與格網動態生成
5.2.1 可視區域裁減
5.2.2 六邊形離散格網的坐標計算
5.2.3 六邊形離散格網的動態生成順序
5.3 離散格網數據的實時顯示
5.4 從平面格網到球面格網的可視化
5.5 空間數據的格網化調度與尺度綜合
5.5.1 空間數據的格網化調度
5.5.2 矢量數據的格網尺度綜合
5.6 實驗與分析
5.7 本章小結
第六章 全球離散格網的空間域操作與若干套用
6.1 引言
6.2 全球離散格網的空間域操作
6.2.1 六邊形格網上的距離
6.2.2 鄰域的定義
6.2.3 卷積操作與邊緣提取
6.2.4 骨架提取
6.3 全球離散格網的若干套用
6.3.1 形態學處理
6.3.2 全球離散格網上的Voronoi圖
6.3.3 基於離散格網的空間數據拓撲關係計算
6.3.4 全球離散格網上量測問題的進一步思考
6.4 本章小結
第七章 總結與展望
7.1 總結7.2 展望
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