GBT 40087-2021 地球空間網(wǎng)格編碼規(guī)則

地球空間網(wǎng)格編碼規(guī)則2021-04-30發(fā)布2021-04-30實(shí)施國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)GB/T40087—2021前言 I Ⅱ1范圍 2規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 4總則 24.1基本要求 24.2坐標(biāo)系 5地球空間網(wǎng)格剖分 25.1剖分方法 25.2剖分范圍 25.3剖分起點(diǎn) 35.4級(jí)剖分 35.5地球參考橢球面網(wǎng)格 5.6高度域剖分 85.7網(wǎng)格定位及邊界面歸屬 6地球空間網(wǎng)格編碼 96.1編碼構(gòu)成 96.2橢球面編碼 96.3高度域編碼 附錄A(資料性附錄)地球參考橢球面網(wǎng)格規(guī)格與數(shù)目 附錄B(資料性附錄)大地高方向不等距剖分范圍與方法 附錄C(規(guī)范性附錄)網(wǎng)格定位及邊界面歸屬 附錄D(資料性附錄)地球參考橢球面經(jīng)緯度坐標(biāo)到網(wǎng)格編碼轉(zhuǎn)換示例 參考文獻(xiàn) I本標(biāo)準(zhǔn)按照GB/T1.1—2009給出的規(guī)則起草。本標(biāo)準(zhǔn)由中華人民共和國(guó)自然資源部提出。本標(biāo)準(zhǔn)由全國(guó)地理信息標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)(SAC/TC230)歸口。本標(biāo)準(zhǔn)起草單位：自然資源部測(cè)繪標(biāo)準(zhǔn)化研究所、北京大學(xué)、國(guó)家基礎(chǔ)地理信息中心、戰(zhàn)略支援部隊(duì)信息工程大學(xué)、武漢大學(xué)、建設(shè)綜合勘察研究設(shè)計(jì)院有限公司、星際(天津)空間科技發(fā)展有限公司、浙江省測(cè)繪科學(xué)技術(shù)研究院、寧波市測(cè)繪和遙感技術(shù)研究院(寧波市自然資源和規(guī)劃調(diào)查監(jiān)測(cè)中心)、廣州市城市規(guī)劃勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院、北京建筑大學(xué)、北京旋極伏羲科技有限公司。Ⅱ隨著信息技術(shù)的發(fā)展，地理信息在社會(huì)服務(wù)和應(yīng)用中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。為滿足大數(shù)據(jù)時(shí)代信息的統(tǒng)一組織、融合共享、高效檢索與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)全球多尺度空間位置的統(tǒng)一標(biāo)識(shí)，使全球地理空間信息在統(tǒng)一框架下有效運(yùn)行、操作和分析，急需建立統(tǒng)一的地球空間數(shù)據(jù)組織參考框架。地球空間網(wǎng)格基于GeoSOT(GeographicalcoordinateglobalSubdivisionbasedonOne-dimension-integerandTwoton"power)地球剖分模型，將地球空間統(tǒng)一剖分成不同尺度的網(wǎng)格單元，并按統(tǒng)一編碼規(guī)則進(jìn)行標(biāo)識(shí)和表達(dá)，構(gòu)建了網(wǎng)格化的地球空間數(shù)據(jù)組織參考框架。該框架支持地球表面空間和地球立體空間與地理空間信息的聚合，可有效解決物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算中海量空間信息在標(biāo)識(shí)和表達(dá)破了地理空間信息跨行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)壁壘，推動(dòng)地球系統(tǒng)科學(xué)的發(fā)展。1地球空間網(wǎng)格編碼規(guī)則本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了地球空間網(wǎng)格剖分要求和編碼方法。本標(biāo)準(zhǔn)適用于作為空間單元與空間信息組織的地球空間網(wǎng)格剖分和代碼標(biāo)識(shí)。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB/T16831基于坐標(biāo)的地理點(diǎn)位置標(biāo)準(zhǔn)表示法GB22021國(guó)家大地測(cè)量基本技術(shù)規(guī)定3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。地球空間geospatial涵蓋陸海、太空、地下人類活動(dòng)空間點(diǎn)的集合。注：從大地高約一6302.106722602182km至528680.1711252437km。地球空間剖分geospatialsubdivision將地球空間劃分成形狀近似、尺度連續(xù)、無(wú)縫無(wú)疊的多層次空間單元集合的過(guò)程。地球空間剖分形成的離散化的空間區(qū)域單元。地球空間網(wǎng)格編碼geospatialgridencode按照一定規(guī)則，對(duì)地球空間網(wǎng)格賦予代碼標(biāo)識(shí)。基礎(chǔ)網(wǎng)格basicgrid初始剖分范圍遞歸剖分形成的1°級(jí)空間區(qū)域單元。定位點(diǎn)positionpoint地球空間網(wǎng)格中起定位作用的位置點(diǎn)。大地高geodeticheight一點(diǎn)沿橢球法線到橢球面的距離。[GB/T17159—2009,定義4.30]2大地高相等的點(diǎn)構(gòu)成的曲面。地球空間網(wǎng)格在地球表面和大地高方向遞歸剖分的深度。地球空間網(wǎng)格在大地高方向從地球表面起算的網(wǎng)格分段計(jì)數(shù)。經(jīng)線和緯線方向上的網(wǎng)格跨度。4總則4.1基本要求地球空間網(wǎng)格剖分和編碼應(yīng)符合以下要求：a)地球空間上無(wú)縫無(wú)疊剖分；b)網(wǎng)格剖分按級(jí)遞歸進(jìn)行，不同級(jí)網(wǎng)格具有嵌套性；c)網(wǎng)格具有空間唯一性；d)網(wǎng)格代碼與網(wǎng)格一一對(duì)應(yīng)；e)支持地球空間三維區(qū)域位置標(biāo)識(shí)；f)網(wǎng)格與代碼便于計(jì)算機(jī)索引、計(jì)算和表達(dá)；g)網(wǎng)格代碼可直接與大地坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。4.2坐標(biāo)系地球空間網(wǎng)格坐標(biāo)系按GB22021規(guī)定采用2000國(guó)家大地坐標(biāo)系(CGCS2000)。5地球空間網(wǎng)格剖分5.1剖分方法5.1.1地球空間網(wǎng)格剖分從經(jīng)度(L)、緯度(B)和大地高(H)三個(gè)方向逐級(jí)遞歸二分，在地球參考橢球面形成地球表面剖分，加大地高方向形成立體剖分。5.1.2地球表面剖分在經(jīng)線、緯線方向?qū)⒖臻g剖分區(qū)域擴(kuò)展為2的整數(shù)次冪，形成整度、整分、整秒的等經(jīng)緯度網(wǎng)格。網(wǎng)格剖分在初始空間、1°、1'所對(duì)應(yīng)的第0級(jí)、第9級(jí)和第15級(jí)上有三次擴(kuò)展。5.1.3立體剖分時(shí)地球參考橢球面向上或向外為正，向下或向內(nèi)為負(fù)。5.2剖分范圍地球空間網(wǎng)格剖分的范圍從—6302.106722602182km(地下)至528680.1711252437km(太空)。35.3剖分起點(diǎn)地球空間網(wǎng)格剖分以地球參考橢球面、本初子午面與赤道面三個(gè)面的交點(diǎn)(O點(diǎn))為起始位置，其示例見(jiàn)圖1。說(shuō)明：PM——本初子午面；RE——參考橢球面；E——赤道面。圖1剖分起始位置示意圖地球空間網(wǎng)格分為4類33級(jí)，分別是：a)度網(wǎng)格包括0～9共10級(jí)；b)分網(wǎng)格包括10～15共6級(jí)；c)秒網(wǎng)格包括16～21共6級(jí)；d)秒以下網(wǎng)格包括22～32共11級(jí)。5.5地球參考橢球面網(wǎng)格地球參考橢球面網(wǎng)格剖分時(shí)將緯度從一90°~90°擴(kuò)展為-256°~256°,將經(jīng)度從—180°~180°擴(kuò)展為-256°~256°,形成512°×512°的0級(jí)網(wǎng)格，0級(jí)網(wǎng)格用G標(biāo)識(shí)。1級(jí)網(wǎng)格在0級(jí)網(wǎng)格基礎(chǔ)上按等經(jīng)差和緯差二分，其剖分示例見(jiàn)圖2。4256°圖21級(jí)網(wǎng)格示例5.5.1.22級(jí)至9級(jí)網(wǎng)格剖分2級(jí)至9級(jí)網(wǎng)格在上級(jí)網(wǎng)格基礎(chǔ)上按等經(jīng)差和緯差逐級(jí)遞歸二分。每一級(jí)網(wǎng)格沒(méi)有實(shí)際地理意義時(shí)不再向下剖分。其中3級(jí)網(wǎng)格剖分示例見(jiàn)圖3。接近地球南極、北極時(shí)緯線長(zhǎng)度急劇收縮，南緯和北緯88°~90°范圍的8級(jí)和9級(jí)網(wǎng)格應(yīng)合并處313-210--0137211-213圖33級(jí)網(wǎng)格示例5分網(wǎng)格剖分時(shí)將每一個(gè)經(jīng)緯度為1°×1°(60'×60',9級(jí)網(wǎng)格)的網(wǎng)格擴(kuò)展成為64'×64'的網(wǎng)格。網(wǎng)格擴(kuò)展方向由該網(wǎng)格所在的位置決定。當(dāng)網(wǎng)格分別在東北半球、西北半球、東南半球、西南半球時(shí)，其擴(kuò)展方向見(jiàn)圖4至圖7。圖4西北半球擴(kuò)展方向圖5東北半球擴(kuò)展方向圖6西南半球擴(kuò)展方向6圖7東南半球擴(kuò)展方向5.5.2.210級(jí)至15級(jí)網(wǎng)格剖分南緯和北緯0°~88°的10級(jí)至15級(jí)網(wǎng)格，在上級(jí)網(wǎng)格(10級(jí)網(wǎng)格在9級(jí)網(wǎng)格擴(kuò)展后)基礎(chǔ)上按等經(jīng)差、等緯差逐級(jí)二分。每一級(jí)網(wǎng)格沒(méi)有實(shí)際地理意義時(shí)不再向下剖分。南緯和北緯88°~90°的10級(jí)至15級(jí)網(wǎng)格在合并的上級(jí)網(wǎng)格上剖分，其剖分應(yīng)符合5.5.5的規(guī)定。5.5.3秒網(wǎng)格5.5.3.1秒網(wǎng)格擴(kuò)展秒網(wǎng)格剖分時(shí)將每一個(gè)經(jīng)緯度為1'×1'(60"×60",15級(jí)網(wǎng)格)的網(wǎng)格擴(kuò)展成為64"×64"的網(wǎng)格。網(wǎng)格擴(kuò)展方向與分級(jí)網(wǎng)格一致，見(jiàn)5.5.2.1的規(guī)定。5.5.3.216級(jí)至21級(jí)網(wǎng)格剖分南緯和北緯0°~88°的16級(jí)至21級(jí)網(wǎng)格，在上級(jí)網(wǎng)格(16級(jí)網(wǎng)格在15級(jí)網(wǎng)格擴(kuò)展后)基礎(chǔ)上按等經(jīng)差、等緯差逐級(jí)二分。每一級(jí)網(wǎng)格對(duì)沒(méi)有實(shí)際地理意義的網(wǎng)格不再向下剖分。南緯和北緯88°~90°的16級(jí)至21級(jí)網(wǎng)格在合并的上級(jí)網(wǎng)格上剖分，其剖分應(yīng)符合5.5.5的規(guī)定。5.5.4秒以下網(wǎng)格南緯和北緯0°~88°的22級(jí)至32級(jí)網(wǎng)格，在上級(jí)網(wǎng)格基礎(chǔ)上按等經(jīng)差、等緯差逐級(jí)二分。南緯和北緯88°~90°的22級(jí)至32級(jí)網(wǎng)格需要在合并的上級(jí)網(wǎng)格上剖分，其剖分應(yīng)符合5.5.5的規(guī)定。南緯和北緯88°~90°之間的8級(jí)及以下網(wǎng)格需要進(jìn)行網(wǎng)格合并處理，其合并規(guī)則如下：a)8級(jí)網(wǎng)格：將南(北)緯88°~90°所剖分的180個(gè)2°×2°網(wǎng)格合并成一個(gè)網(wǎng)格P,其合并示例見(jiàn)b)9級(jí)網(wǎng)格：將南(北)緯89°~90°所剖分的360個(gè)1°×1°網(wǎng)格合并成一個(gè)網(wǎng)格P0;將南(北)緯88°~89°所剖分的360個(gè)1°×1°網(wǎng)格合并成三個(gè)網(wǎng)格P1、P2、P3,其合并示例見(jiàn)圖9。c)10級(jí)網(wǎng)格：將南、北緯89°32'～90°所剖分的網(wǎng)格合并成一個(gè)網(wǎng)格，89°~89°32'所剖分的網(wǎng)格合并成三個(gè)網(wǎng)格。88°~89°的網(wǎng)格在9層網(wǎng)格合并基礎(chǔ)上按四叉樹(shù)剖分，其示例見(jiàn)圖10。其中合并后網(wǎng)格的經(jīng)緯度為：7d)10級(jí)以下網(wǎng)格：擴(kuò)展規(guī)則與南緯和北緯0°~88°區(qū)域一致，分網(wǎng)格擴(kuò)展規(guī)則見(jiàn)5.5.2.1,秒網(wǎng)格擴(kuò)展規(guī)則見(jiàn)5.5.3.1。其合并規(guī)則與9級(jí)網(wǎng)格合并規(guī)則一致，形成南緯和北緯88°~90°地區(qū)的逐次四叉樹(shù)剖分。圖888°~90°地區(qū)8級(jí)網(wǎng)格圖988°~90°地區(qū)9級(jí)網(wǎng)格說(shuō)明：E——東經(jīng)；W——西經(jīng)；PM—-0°經(jīng)線。圖1088°~90°地區(qū)10級(jí)網(wǎng)格地球參考橢球面剖分形成的地球空間網(wǎng)格規(guī)格與數(shù)目參見(jiàn)附錄A。85.6高度域剖分5.6.1剖分方法與要求高度域剖分的級(jí)數(shù)與地球參考橢球面剖分的級(jí)數(shù)一致。任意剖分級(jí)數(shù)m,高度域剖分成2”層，地下為2"-l層，地上為2"-1層。同一級(jí)各網(wǎng)格在相同層高度(大地高方向粒度)應(yīng)相等，高度與該層對(duì)應(yīng)等高面赤道處相應(yīng)級(jí)剖分形成的網(wǎng)格緯線方向粒度匹配。同一級(jí)相同層網(wǎng)格高度與對(duì)應(yīng)等高面赤道處網(wǎng)格緯線粒度關(guān)系見(jiàn)圖11。L;——網(wǎng)格在等高面上的長(zhǎng)度，赤道方向粒度；H;——網(wǎng)格大地高；圖11高度域網(wǎng)格粒度與對(duì)應(yīng)等高面赤道網(wǎng)格粒度關(guān)系示意圖5.6.2網(wǎng)格參數(shù)計(jì)算高度域剖分的網(wǎng)格距地心距離、大地高、網(wǎng)格高度(大地高方向粒度),等高面上的長(zhǎng)度(赤道面上的粒度)計(jì)算公式的推導(dǎo)參見(jiàn)附錄B。地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格參數(shù)計(jì)算公式如下：a)網(wǎng)格距地心距離(以赤道面上來(lái)計(jì)算)r,,見(jiàn)公式(1)。式中：θ?——初始剖分范圍定義的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)θ——該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);n——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;r?——地球長(zhǎng)半軸，單位為米(m)(r?=6378137)。b)網(wǎng)格大地高H,見(jiàn)公式(2)。式中：θ?——初始剖分范圍定義的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)9GB/T40087—2021θ——該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);”——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;r?——地球長(zhǎng)半軸，單位為米(m)(r?=6378137)。c)網(wǎng)格高度(大地高方向粒度)h,見(jiàn)公式(3)。h=(1+θ)“)r?[(1+0?)-1]…(3)θ?——初始剖分范圍定義的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)θ該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);n——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;r?——地球長(zhǎng)半軸，單位為米(m)(r?=6378137)。d)網(wǎng)格在等高面上的長(zhǎng)度(赤道方向上粒度)L。見(jiàn)公式(4)。L?=(1+0?))ro·θ…(4)式中：θ?——初始剖分范圍定義的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)Q該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);n——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;r?——地球長(zhǎng)半軸，單位為米(m)(r?=6378137)。5.7網(wǎng)格定位及邊界面歸屬地球空間網(wǎng)格定位及邊界面歸屬見(jiàn)附錄C。6地球空間網(wǎng)格編碼6.1編碼構(gòu)成地球空間網(wǎng)格編碼由地球參考橢球面網(wǎng)格編碼(簡(jiǎn)稱“橢球面編碼”)、高度域編碼和擴(kuò)展編碼構(gòu)成。擴(kuò)展編碼可根據(jù)需求自定義，如擴(kuò)展時(shí)間編碼。6.2橢球面編碼6.2.1編碼規(guī)則橢球面網(wǎng)格編碼采用四進(jìn)制1維變長(zhǎng)編碼，規(guī)則如下：b)編碼長(zhǎng)度應(yīng)等于該網(wǎng)格的級(jí)數(shù)，從1位到32位，即：1級(jí)網(wǎng)格編碼長(zhǎng)度為1位四進(jìn)制數(shù)字、2級(jí)網(wǎng)格編碼長(zhǎng)度為2位四進(jìn)制數(shù)字……32級(jí)網(wǎng)格編碼長(zhǎng)度為32位四進(jìn)制數(shù)字。c)編碼最長(zhǎng)為32級(jí)，由32位四進(jìn)制數(shù)字組成。d)編碼分為四段，分別是9位度網(wǎng)格編碼、6位分網(wǎng)格編碼、6位秒網(wǎng)格編碼和11位秒以下網(wǎng)格編碼。最短編碼為1級(jí)網(wǎng)格編碼，只有最高1位度編碼。各級(jí)網(wǎng)格編碼分段見(jiàn)圖12。GB/T40087—20219位度級(jí)編碼6位分級(jí)編碼-niimmmm11位秒級(jí)以下編碼6位秒級(jí)編碼圖12網(wǎng)格編碼長(zhǎng)度與分段e)網(wǎng)格編碼與上級(jí)網(wǎng)格編碼關(guān)系：N級(jí)網(wǎng)格編碼長(zhǎng)度為N位四進(jìn)制數(shù)字，N級(jí)網(wǎng)格編碼包含該網(wǎng)格所在的所有上級(jí)網(wǎng)格編碼，即該網(wǎng)格所在1級(jí)網(wǎng)格、2級(jí)網(wǎng)格、……N—1級(jí)網(wǎng)格編碼。f)網(wǎng)格編碼包含網(wǎng)格的定位信息和級(jí)信息。定位信息指網(wǎng)格的定位角點(diǎn)和其余角點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)，見(jiàn)附錄C。級(jí)信息指網(wǎng)格的級(jí)數(shù)，網(wǎng)格的級(jí)數(shù)等于其編碼長(zhǎng)度。6.2.2編碼順序地球空間網(wǎng)格編碼順序采用Z序進(jìn)行。1級(jí)網(wǎng)格按東北、西北、東南、西南的Z序進(jìn)行編碼，即G0網(wǎng)格對(duì)應(yīng)地球表面空間區(qū)域位置是東北半球、Gl網(wǎng)格對(duì)應(yīng)西北半球、G2網(wǎng)格對(duì)應(yīng)東南半球、G3網(wǎng)格對(duì)應(yīng)西南半球。每一級(jí)網(wǎng)格編碼在上一級(jí)網(wǎng)格編碼基礎(chǔ)上采用Z序繼續(xù)編碼。2級(jí)至7級(jí)網(wǎng)格、南北緯88°之間的8級(jí)及以下網(wǎng)格Z序編碼方向由其所在1級(jí)網(wǎng)格位置決定，不同位置網(wǎng)格Z序編碼順序見(jiàn)圖13。圖13網(wǎng)格Z序編碼方向6.2.3編碼計(jì)算6.2.3.1計(jì)算步驟地球參考橢球面上經(jīng)緯度坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為相應(yīng)級(jí)網(wǎng)格編碼時(shí)根據(jù)轉(zhuǎn)換網(wǎng)格級(jí)(網(wǎng)格大小)選擇位數(shù)，進(jìn)行莫頓交叉，形成二進(jìn)制編碼，再轉(zhuǎn)換成四進(jìn)制數(shù)后，根據(jù)所在半球位置加上半球代碼，形成該點(diǎn)對(duì)應(yīng)橢球面網(wǎng)格的編碼。編碼計(jì)算步驟如下：a)將該點(diǎn)經(jīng)、緯度坐標(biāo)表示成GB/T16831規(guī)定的形式，即A°B'C.D";b)將該點(diǎn)的坐標(biāo)按度、分、秒、秒小數(shù)部分分別轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)。即將度|A|由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成8bit定長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)(A)?,將分B由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成6bit定長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)(B)?,將秒C由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成6bit定長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)(C)。,將秒以下數(shù)D由十進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換成11bit定長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)(E)?,即(E)?=(A)?(B)?(C)?(D)?,分別得到兩個(gè)31bit定長(zhǎng)數(shù)經(jīng)度(EL)。和緯度(Eg)?;d)將緯度(Eg)?前置、經(jīng)度(EL)?后置，采用莫頓交叉的方式生成62bit的混合代碼(F)?,例如若(Eg)?為100111,(EL)2為011010,則(E)?在前，(E)。在后的莫頓交叉運(yùn)算結(jié)果為(F)?為100101101110;e)將二進(jìn)制混合代碼(F)2轉(zhuǎn)成四進(jìn)制編碼(F)?;f)根據(jù)待求網(wǎng)格的級(jí)別m,將(F)?中后32-m位四進(jìn)制的碼元去掉得到(F'):;地球參考橢球面上某一經(jīng)緯度坐標(biāo)的網(wǎng)格編碼計(jì)算參見(jiàn)附錄D。南緯和北緯88°~90°之間的8級(jí)及以下橢球面網(wǎng)格編碼規(guī)則如下：a)8級(jí)網(wǎng)格編碼：南緯88°~90°合并的8級(jí)網(wǎng)格編碼為G20202200;北緯88°~90°合并的8級(jí)網(wǎng)b)9級(jí)網(wǎng)格編碼：南緯和北緯88°~90°之間的9級(jí)網(wǎng)格編碼為其定位點(diǎn)位置網(wǎng)格編碼。網(wǎng)格定位點(diǎn)位置規(guī)定見(jiàn)附錄C。南緯和北緯88°~90°之間的9級(jí)網(wǎng)格編碼見(jiàn)圖14。P2(東經(jīng)128°~G002022000G002022002G102022000G202022000P2(東經(jīng)128°~G302022000G202022002圖14南緯和北緯88°~90°之間的9級(jí)網(wǎng)格編碼c)10級(jí)網(wǎng)格編碼：南緯和北緯88°~90°之間的10級(jí)網(wǎng)格編碼在9級(jí)網(wǎng)格編碼基礎(chǔ)上，南緯和北緯89°~90°之間按照第9級(jí)網(wǎng)格編碼規(guī)則進(jìn)行編碼；南緯緯0°~88°之間的規(guī)則進(jìn)行編碼，其順序見(jiàn)圖13。南緯和北緯88°~90°之間的10級(jí)網(wǎng)格編碼1)北緯88°~90°之間的網(wǎng)格編碼分別為：P02(G0020220021)、P03(G1020220020)、P10(G0020220000)、P11(G0020220001)、P12(G0020220002)、P13(G0020220003)、P20(G0020220010)、P21(G1020220010)、P22(G0020220012)、P23(G1020220012)、P30(G1020220000)、P31(G1020220001)、P32(G1020220002)、P33(G1020220003);2)南緯88°~90°之間的網(wǎng)格編碼分別為：P00(G2020220022)、P01(G2020220020)、P02(G2020220021)、P03(G3020220020)、P10(G2020220000)、P11(G2020220001)、P12(G2020220002)、P13(G2020220003)、P20(G2020220010)、P21(G3020220010)、P22(G2020220012)、P23(G3020220012)、P30(G3020220000)、P31(G3020220001)、P32(G3020220002)、P33(G3020220003)。d)10級(jí)以下網(wǎng)格編碼：網(wǎng)格編碼的排序方式分成南(北)極點(diǎn)地球參考橢球面網(wǎng)格的I類型、P1、P3四分的Ⅱ類型、P2四分的Ⅲ類型共3種類型。其中Ⅱ類型按照整體的東、西半球Z序排類型兩極極點(diǎn)處10級(jí)以下地球參考橢球面網(wǎng)格編碼順序見(jiàn)圖15。說(shuō)明：E——東經(jīng)；W——西經(jīng)；PM——0°經(jīng)線。圖15南(北)極10級(jí)與以下橢球面網(wǎng)格編碼順序6.3高度域編碼高度域編碼采用二進(jìn)制1維變長(zhǎng)編碼，其編碼規(guī)則如下：a)編碼取值為二進(jìn)制數(shù)字0、1。b)編碼長(zhǎng)度等于剖分的級(jí)數(shù)，從1位到32位，即1級(jí)剖分的編碼長(zhǎng)度為1位二進(jìn)制數(shù)字、2級(jí)剖分的編碼長(zhǎng)度為2位二進(jìn)制數(shù)字……32級(jí)剖分的編碼長(zhǎng)度為32位二進(jìn)制數(shù)字。c)高度域N級(jí)剖分編碼長(zhǎng)度為N位二進(jìn)制數(shù)字，N級(jí)剖分編碼包含該級(jí)剖分所在的所有上級(jí)剖分編碼，即該剖分所在1級(jí)剖分、2級(jí)剖分、……N—1級(jí)剖分編碼。d)橢球面與大地高方向剖分所形成的立體網(wǎng)格編碼由橢球面和高度域編碼共同構(gòu)成。e)網(wǎng)格編碼包含該網(wǎng)格的定位信息和級(jí)信息。定位信息指網(wǎng)格的定位點(diǎn)的大地高，見(jiàn)附錄C。級(jí)信息指網(wǎng)格的級(jí)數(shù)，該網(wǎng)格的級(jí)數(shù)等于高度域編碼的長(zhǎng)度。高度域大地高為H的m級(jí)網(wǎng)格編碼計(jì)算步驟如下：a)獲取m級(jí)網(wǎng)格在大地高為H處高度域?qū)訑?shù)，其計(jì)算見(jiàn)公式(5)。n——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;0?！跏计史址秶x的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)θ——該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);b)去掉層數(shù)n高位的0形成的編碼即為高度域編碼。(資料性附錄)地球參考橢球面網(wǎng)格規(guī)格與數(shù)目地球參考橢球面上地球空間網(wǎng)格按照四叉樹(shù)遞歸剖分方案，形成大到全球、小到厘米、均勻的多層級(jí)網(wǎng)格。地球參考橢球面上各級(jí)網(wǎng)格的數(shù)量和大致尺度大小見(jiàn)表A.1。表A.1地球參考橢球面地球空間網(wǎng)格規(guī)格與數(shù)目級(jí)網(wǎng)格單元規(guī)格赤道附近大致尺度地球表面數(shù)量級(jí)網(wǎng)格單元規(guī)格赤道附近大致尺度地球表面數(shù)量0512°網(wǎng)格全球116”網(wǎng)格494.7m36497415681256°網(wǎng)格1/4地球48"網(wǎng)格247.4m2128°網(wǎng)格84”網(wǎng)格364°網(wǎng)格2"網(wǎng)格20528640萬(wàn)432°網(wǎng)格1"網(wǎng)格82114560萬(wàn)516°網(wǎng)格1/2”網(wǎng)格328458240萬(wàn)68°網(wǎng)格1/4"網(wǎng)格74°網(wǎng)格1/8"網(wǎng)格82°網(wǎng)格1/16”網(wǎng)格21021327360萬(wàn)91°網(wǎng)格1/32"網(wǎng)格84085309440萬(wàn)32'網(wǎng)格1/64"網(wǎng)格336341237760萬(wàn)16'網(wǎng)格1/128"網(wǎng)格1345364951040萬(wàn)8'網(wǎng)格40555521/256”網(wǎng)格5381459804160萬(wàn)4'網(wǎng)格1/512”網(wǎng)格21525839216640萬(wàn)2'網(wǎng)格1/1024"網(wǎng)格86103356866560萬(wàn)1'網(wǎng)格2281088481/2048"網(wǎng)格344413427466240萬(wàn)32”網(wǎng)格989.5m912435392(資料性附錄)大地高方向不等距剖分范圍與方法B.1地球大地高方向剖分范圍就劃分了512×512個(gè)，當(dāng)然部分網(wǎng)格是在地球之外的虛擬網(wǎng)格，但是整個(gè)剖分是在一256°~256°的虛擬經(jīng)緯度空間開(kāi)始剖分的。因此，為了保證地上、地下大地高方向范圍與地球參考橢球面的剖分范圍一因?yàn)閳D11中，地表向上第1個(gè)網(wǎng)格的下標(biāo)r-256=76.03027739781714H-2ss=-6302.106722602182h-2s?=1.304215811725356L-256=1.326978671796536r2s5=525879.9711582395H?ss=519501.8341582395hzss=9020.892688127176Lzss=9178.336967004097kmkmkm因?yàn)榫W(wǎng)格都是以網(wǎng)格下底面起算的，因此第255個(gè)網(wǎng)格的上頂面才是整個(gè)空域的劃分范圍，即H25g=計(jì)算，整個(gè)空域的高度劃分范圍從大地高-6302.106722602182km～528680.1711252437km的范圍，涵蓋目前為止最高的靜止軌道人造衛(wèi)星系統(tǒng)甚至月球系統(tǒng)。B.2高程剖分推導(dǎo)在圖11中，L?表示地球表面對(duì)應(yīng)地心角0。是地球表面赤道上的弧長(zhǎng)，L;,i=1,2,3,…,n表示不同高度層處，對(duì)應(yīng)同樣的地心角0?,赤道面與等高面表示不同高度層對(duì)應(yīng)的地心距離。高程方向采用不等距劃分方式，為了滿足在不同高度層上的網(wǎng)格為近似的方體，避免出現(xiàn)由于高程變化，導(dǎo)致L;逐漸變大，如果仍然采用等距離劃分方式，將會(huì)帶來(lái)網(wǎng)格隨著高程增大，變得越來(lái)越扁。由此，需要滿足每一高度層(第i層)上的網(wǎng)格高度h;與該高度層的L;相等的初始約束條件，即：L?=r?·θ?,r?=h?+r?L?=r?·θ?,r?=h?+rLn=r·θ,rn=hn-1+rx-1將約束條件帶入，上式累計(jì)，得到：S=(1+0?)S-1+ro=(1+θ?)[(1+θ?)S,-2+r?]+r?=(1+0?)2Sm-2+[(1+0?)+1]r。=(1+θ?)3S,-3+[(1+θ?)2+(1+θ?)+1]ro……………=(1+θ?)"S?+[(1+θ?)"-1+…+(1+θ?)2+(1+θ?)+1]r?rn=Sn-Sn-1L=r,θ?=(1+0?)"r?θ。對(duì)于任意剖分級(jí)數(shù)m,高度域劃分成2”層(地下2"-1層，地上2"-1層),此時(shí)地表網(wǎng)格的經(jīng)緯度跨度為θ時(shí)。為了保證不同剖分級(jí)別，整體的地球空域高度剖分范圍的一致性，因此對(duì)于任意剖分級(jí)數(shù)式(B.1)的基礎(chǔ)上，對(duì)角度θ進(jìn)行劃分，得到地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的地心距離r,(以赤道面上來(lái)計(jì)算),見(jiàn)公式(B.3)。在此基礎(chǔ)上，地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的大地高H,見(jiàn)公式(B.4);地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的高度(縱向粒度)h,等于H。+1-H,,見(jiàn)公式(B.5);地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格在等高面上的長(zhǎng)度(橫向粒度)L,等于r,,θ,見(jiàn)公式(B.6)。H,=(1+0?)”)ro-ro………………(B.4)L=(1+θ?)”)ro·θ………………(B.6)從r。的表達(dá)式(B.3)中，可以得到大地高方向的網(wǎng)格計(jì)數(shù)，上下標(biāo)n就是大地高方向的網(wǎng)格計(jì)數(shù)，見(jiàn)公式(B.7):為了滿足地球位置網(wǎng)格在大地高方向上的剖分，大地高需要滿足等距離的要求，將不等距離的真實(shí)大地高變換成等距的虛擬大地高。大地高變換的方式根據(jù)公式(B.4)得到公式(B.8)。式中：GB/T40087—2021初始剖分范圍定義的基礎(chǔ)網(wǎng)格(1°網(wǎng)格)對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad)θ——該網(wǎng)格對(duì)應(yīng)的經(jīng)(緯)跨度差，單位為弧度(rad);n——從地面向上(或向下)數(shù)第n層立體網(wǎng)格，n為整數(shù)，地面以上n≥0,地面以下n<0;r。——地球長(zhǎng)半軸，單位為米(m)(r?=6378137);r——地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的地心距離(以赤道面上來(lái)計(jì)算),單位為米(m);H——地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的大地高，單位為米(m);h,——地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格的高度(赤道方向粒度),單位為米(m);L,——地球表面上空(或地下)第n層網(wǎng)格在等高面上的長(zhǎng)度(大地高方向粒度),單位為米(m)。(規(guī)范性附錄)網(wǎng)格定位及邊界面歸屬C.1普通網(wǎng)格定位地球空間剖分所形成網(wǎng)格定位點(diǎn)在角點(diǎn)上。各網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于網(wǎng)格所有角點(diǎn)中最靠近原點(diǎn)(剖分起始位置O)的那個(gè)角點(diǎn)位置。設(shè)不同層級(jí)n等高面、赤道面、本初子午面的交點(diǎn)為O。,處于該等高面上網(wǎng)格的定位角點(diǎn)是橫向上靠近O。,縱向上(大地高方向)靠近地表的網(wǎng)格角點(diǎn)。定位具體位置如下：a)東北半球地下系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的西南角，東北半球地球上空系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的西南角；b)東南半球地下系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的西北角，東南半球地球上空系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的西北角；c)西北半球地下系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的東南角，西北半球地球上空系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的東南角；d)西南半球地下系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的東北角，西南半球地球上空系列網(wǎng)格定位點(diǎn)應(yīng)位于靠近地球表面網(wǎng)格面的東北角。地球空間網(wǎng)格定位點(diǎn)位置見(jiàn)圖C.1。圖C.1地球空間網(wǎng)格定位點(diǎn)位置C.2南北極地區(qū)合并網(wǎng)格定位南緯和北緯88°~90°的南北極區(qū)域合并網(wǎng)格定位規(guī)則如下：a)8層網(wǎng)格定位：南(北)極區(qū)域網(wǎng)格以本初子午線和±88°緯線相交的點(diǎn)作為定位點(diǎn)，大地高方向不變。例如：南極區(qū)域地球參考橢球面8級(jí)網(wǎng)格的定位點(diǎn)為(0°,-88°,0);北極區(qū)域地球參考橢球面8級(jí)網(wǎng)格的定位點(diǎn)為(0°,88°,0)。b)9層網(wǎng)格定位：北極區(qū)域地球參考橢球面C.3網(wǎng)格邊界面歸屬地球空間網(wǎng)格中包括定位點(diǎn)的三個(gè)邊界面屬于本網(wǎng)格，不包括定位點(diǎn)的三個(gè)邊界面則不屬于本網(wǎng)格。地球空間網(wǎng)格邊界面歸屬示例圖C.2。圖C.2地球空間網(wǎng)格邊界面歸屬00(資料性附錄)地球參考橢球面經(jīng)緯度坐標(biāo)到網(wǎng)格編碼轉(zhuǎn)換