Question

GeoSOT全球剖分网格地理编码包含的三次剖分扩展指的是什么？坐标点：北纬39°54′20″，东经116°25′29″，在第10级GeoSOT网格的四进制编码是多少？

Answer 1

对自地心至地球外围5万km的地球立体空间，进行八叉树剖分，并且将地球经纬度空间进行三次剖分 （将地球及其邻近经纬度空间扩展为512°×512°×512°，将1°扩展为64′，将1′扩展为64″），从而实现整分整度整秒的剖分网格，形成一个大到整个地球空间（0级）、小到厘米级体元（32级）的多尺度八叉树网格树，同时涵盖4˚、2˚、1˚、2′、1′、2″、1″、0.5″八个基本体元或面片。这种网格最大的有点就是和现有的经纬网格兼容性比较好。

Answer 2

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。

随着空间信息行业的发展，不同行业的空间数据内容专业、种类繁多、关系，其生产和维护往往分散于不同的单位，导致不同的部门之间及不同的系统之间所采用的数据网格标准各异。虽然不同部门建立各自独立的数据组织和索引方式，可很好地满足本部门的业务需求，但在进行跨部门数据应用时，不同的数据组织和记录方式则带来极大的不变，不利于空间信息的交流和共享。

GeoSOT全球经纬剖分网格是基于地理坐标系统划分的网格系统，可以无缝覆盖全球，并且网格之间连接较为均匀、稳定，其剖分网格具有可标识性、层次性、聚合性和关联性等特点，可实现层次之间的有机关联，为地图多尺度表达提供基础。该网格通过经纬网进行划分，因此与国家标准图幅很好地聚合和关联，能够方便地与现在主要的多种类型数据进行转换，有利于多源数据的兼容以及跨部门、跨系统之间的空间数据的整合和共享。

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0级网格是以本初子午线与赤道为交点为中心点的512°×512°单元格，第0级网格编码为G，意为全球（Globe），如图a所示。
  • 第1级网格在第0级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为256°×256°；第1级网格编码为Gd，其中d为0、1、2或3。如图b中，G0就对应空间信息区域位置为东北半球。
  • 第2级网格在第1级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为128°×128°。 第2级网格编码为Gdd，其中d为0、1、2或3。如图c中，G00就对应空间信息区域位置为东北半球大部。第2级剖分网格中，部分网格没有实际地理意义，例如G02与G03，不再进行划分；其它第2级网格作为一个整体进入下一级网格的划分，以下层级网格的划分相同。
    部分2级网格没有实际地理意义，不再向下划分，如图c所示。其他2级网格虽然有部分区域落在实际地理区域范围之外，仍然可以作为一个整体进行下一级网格划分，这种原则同样适用于以下网格的划分。
  • 第3级网格是第2级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为64°×64°；第3级网格编码为Gddd，其中d为0、1、2或3。如图d中，G001就对应空间信息区域位置为中国、印度与东南亚。
  • 下层网格剖分原则以此类推。
    
• 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。

Answer 3

GeoSOT剖分框架的全称是基于2ⁿ及整型一维数组全球经纬度剖分格网（Geographiccoordinate Subdivision grid with One dimension integer coding on 2ⁿTree），是全球立体空间范围内的一套二维与三维统一的剖分框架结构。

该剖分框架的核心思想是在对地球表面进行网格剖分时，巧妙的通过三次地球经纬度空间扩展（将地理空间扩展为东西512度和南北512度、将1°拓展为64′、将1′拓展为64″），从而完成了整度分、分、秒的整数型四叉树剖分网格。GeoSOT剖分方案的详细内容可参考文献《空间信息剖分组织导论》。

GeoSOT格网基于经纬度，实现对空间信息的层次性剖分。该系统有如下主要特点，包括：实现全球范围的多尺度剖分、格网覆盖全面并无缝无叠、计算上有二进制一维整形编码。

GeoSOT的全球空间基准选择的是国家大地坐标系CGCS2000，因此依据大地测量的理论与技术体系，GeoSOT可以最大限度地继承现存的历史数据；GeoSOT剖分框架中含有基础的4°、2°、1°、2′、1′、2″、1″、0.5″八个网格，与现有的测绘分幅体系兼容，能够聚合生成现有的以经纬度为基础的主要标准网格。

由于GeoSOT 二维剖分方案兼顾了现有的主要空间信息格网，因此与我国测绘、海洋、气象、国家地理格网以及美国的Google Earth，NASA的WorldWind等空间数据组织和管理的方法具有良好的聚合与关联关系。

Answer 4

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，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。

G001310322-230230-310312

Answer 5

GeoSOT剖分的第1级网格在第0级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为256°×256°；第1级网格编码为Gd，其中d为0、1、2或3。如图1（b）中，G0就对应空间信息区域位置为东北半球。GeoSOT剖分的第2级网格在第1级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为128°×128°。

        第2级网格编码为Gdd，其中d为0、1、2或3。如图1（c）中，G00就对应空间信息区域位置为东北半球大部。第2级剖分网格中，部分网格没有实际地理意义，例如G02与G03，不再进行划分；其它第2级网格作为一个整体进入下一级网格的划分，以下层级网格的划分相同。

        GeoSOT剖分的第3级网格是第2级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为64°×64°；第3级网格编码为Gddd，其中d为0、1、2或3。如图1（d）中，G001就对应空间信息区域位置为中国、印度与东南亚。下层网格剖分原则以此类推。

Answer 6

GeoSOT剖分的第1级网格在第0级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为256°×256°；第1级网格编码为Gd，其中d为0、1、2或3。G0就对应空间信息区域位置为东北半球。GeoSOT剖分的第2级网格在第1级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为128°×128°。

        第2级网格编码为Gdd，其中d为0、1、2或3。G00就对应空间信息区域位置为东北半球大部。第2级剖分网格中，部分网格没有实际地理意义，例如G02与G03，不再进行划分；其它第2级网格作为一个整体进入下一级网格的划分，以下层级网格的划分相同。

        GeoSOT剖分的第3级网格是第2级剖分网格基础上平均分为四份，每个网格大小为64°×64°；第3级网格编码为Gddd，其中d为0、1、2或3。G001就对应空间信息区域位置为中国、印度与东南亚。下层网格剖分原则以此类推

Answer 7

三次扩展指的是将地球地理空间扩展为512°、将1°扩展为64′、将1′扩展为64″。

Answer 8

第1次空间扩展是将整个地球表面扩展为512度×512度，面片中心与赤道和本初子午线的交点重合，然后递归4叉剖分，直到1度网格单元；第2次空间扩展是将1度网格单元从60扩展为64度，然后递归4叉剖分，直到1度网格单元；第3次空间扩展是将1度网格单元从60度扩展为64度，然后递归4叉剖分，直到1度网格单元。

Answer 9

第一次剖分扩展:将地球表面扩展为521°×521°，面片中心与赤道和本初子午线的交点重合，然后递归四叉剖分，直到1°网格单元。

第二次剖分扩展：将1°网格单位从60′扩展为64′，然后递归四叉部分，直到1°网格单元。

第三次剖分扩展：将1°网格单位从60″扩展为64″，然后递归四叉部分，直到1″网格单元。

四进制编码:G020301023－0

                       G221211032－1

Answer 10

第1次空间扩展的是将整个地球表面扩展为512°x512°，面片中心与赤道和本初子午线的交点重合，然后递归四叉剖分，直到1°网格单元;第2次空间扩展是将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;第3次空间扩展是将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。