地球空间网格编码规则

标签：编码层级剖分 32 网格地球空间 GeoSOT

中国国家标准提出《地球空间网格编码规则》（GB/T 40087-2021）是2021年4月30日实施的一项中华人民共和国国家标准

外文名称：Geospatial grid encoding rule

规定了地球空间网格剖分要求和编码方法。该标准适用于作为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

1. 编码长度和分段

编码最长为32级，分为四段，分别是9位度网格编码、6位分网格编码、6位秒网格编码和11位秒一下网格编码。如下所示：

ddddddddd - mmmmmm - ssssss . uuuuuuuuuuu

9位度级编码 6位分级编码 6位秒级编码 11位秒级以下编码

2. 编码顺序

采用Z序进行，1级网格按东北、西北、东南、西南的Z序进行编码，即 G0 网格对应地球表面空间区域位置是东北半球、G1网格对应西北半球、G2网格对应东南半球、G3网格对应西南半球。具体如图所示：

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)求6级别编码为例：

东北半球:G0

1级：纬度小于256,经度小于256->0

2级：纬度小于128,经度小于128->00

3级：纬度小于64,经度大于64->001

4级：纬度大于32,经度大于96->00013

5级：纬度小于48,经度大于112->00131

6级：纬度小于40,经度小于120->001310

补上G0(东北半球)得到编码值G0001310

解码

G0001310

6级

G0->东北半球

1: 0，纬度->[0,256] 经度->[0,256]

2: 00，纬度->[0,128] 经度->[0,128]

3: 001，纬度->[0,64] 经度->[64,128]

4: 0013，纬度->[32,64] 经度->[96,128]

5:00131，纬度->[32,48] 经度->[112,128]

6:001310，纬度->[32,40] 经度->[112,120]

G0001310->对应坐标在纬度32~40，经度112~120之间的区域

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GeoSOT 网格

GeoSOT 网格，即GeoSOT（Geographic Coordinate Subdividing Grid with One Dimension Integral Coding on 2ⁿ-Tree）是基于2ⁿ一维整型数组全球经纬剖分网格。

GeoSOT 网格通过地球表面经纬度范围空间经过3次空间扩展（将地球地理空间扩展为512°、将1°扩展为64′、将1′扩展为64″），实现了整度、整分的整型四叉树剖分网格，具体网格划分方法如下：

第1次扩展：先将地球通过简单投影变换为平面，将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，如图1，又可称为度级剖分网格，此次剖分包含10级，即0~9级。
第2次扩展：是将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。又可称为分级剖分网格，此次剖分包含6级，即10~15级，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。下层网格剖分原则以此类推。
第3次扩展：是将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。1″以下剖分单元直接采用四叉分割，直到32级。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″，如图3所示。GeoSOT 秒级剖分在第16级网格开始，定义为在秒级网格根节点基础上平均分为四份。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。下层网格剖分原则以此类推。
秒以下22级-32级网格严格按照四分方法进行剖分和编码。

按照上述的剖分层级定义，GeoSOT网格一共分为32个层级，大到全球、小到厘米，均匀地将地球表面空间划分为多层次的网格，这些网格形成了全球四叉树系统。GeoSOT网格上下级别之间的面积之比大致都为4:1，是均匀变化的。各级GeoSOT网格的数量和在地面上大致的空间尺度大小如表1所示。

GeoSOT剖分框架层级特征

Geo网格单元剖分编码

依据GeoSOT网格剖分原理，将GeoSOT网格编码采用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。第1~9位是度级网格编码，第10~15位是分级网格编码，第16~21位是秒级网格编码，第22~32位是秒以下网格编码，编码长度即为网格层级。

GeoSOT 网格的四进制1维编码是以G开头，度、分、秒级编码以“-”隔开，秒以下的编码以“.”隔开，其形式为“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。

GeoSOT网格单元的编码

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。

功能入口

在当前工作空间中打开地图，地图选项卡->制图组->GeoSOT网格。
数据选项卡->数据处理组->地图制图->GeoSOT网格。

参数说明

开始层级：设置生成网格的起始层级，值域范围为[0,结束层级]，默认0，即起始层级为0级。
结束层级：设置生成网格的终止层级，值域范围为[开始层级,32]，支持开始层级与结束层级一致，方便用户只想生成一个级别网格。
范围类型：该范围仅支持地理坐标系下的范围，提供三种范围类型：全球范围、全国范围以及自定义，若选择“自定义范围”，可在左上右下四个文本框中输入四个角的坐标来定义图幅范围，也可通过右侧四个功能按钮来设置范围。