扩展菱形球体网络构建与示范研究

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1、NanjingNormalUniversityADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceConstructionanddemonstrationofExtend．DiamondBallGridCandidate：HanYuSupervisor：Prof．LvGuonianDr．ZhouLiangchenCollege：CollegeofGeographicScienceDiscipline：GeographySpeciality：Cartographyan

2、dGISDateFinished：May23th，2012DateApproved：May26th，2012学位论文独创性声明本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果。本论文中除引文外，所有实验、数据和有关材料均是真实的。本论文中除引文和致谢的内容外，不包含其他人或其它机构已经发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究所做的贡献均己在论文中作了声明并表示了谢意。学位论文作者签名：日期：2口f久．<．多学位论文使用授权声明研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属南京师范大学。学校有权保存本学位论文的电子和纸质文档，可以借阅或上网公布本学位论文的部分

3、或全部内容，可以采用影印、复印等手段保存、汇编本学位论文。学校可以向国家有关机关或机构送交论文的电子和纸质文档，允许论文被查阅和借阅。(保密论文在解密后遵守此规定)保密论文注释：本学位论文属于保密论文，保密期限为年。学位论文作者签名：日期：指导教师签名：弋日期：项目支持国家自然科学基金青年基金项目“基于共形几何代数的三维空间数据模型研究”(编号：41001224)摘要当前，全球变化问题日益突出，地球系统科学的研究日益深入，越来越多的宏观应用(如全球环境与资源监测、气候与海洋变化、国防安全乃至战争等)涉及全球尺度，甚至涉及地球多个圈层，对地理信息系统和数字地球提出了新的挑战。地球系统是一个

4、多圈层相互作用的复杂系统，设计一种多领域普适的球体网格，并基于此构建支持大尺度和跨圈层操作的多领域普适的地球系统空间框架，有助于促进地球系统各学科之间的合作交流与数据共享。本文综合分析现有的球面网格和球体网格，针对现有球体网格的不足，构建了一种多领域普适的球体网格一扩展菱形球体网格，并探索了扩展菱形球体网格的特性，为基于扩展菱形球体网格构建多领域普适的地球系统空间框架奠定基础。本文首先借鉴菱形球面网格的构建方法，设计了扩展菱形球体网格构建方法，并分析了扩展菱形球体网格的特点。然后从体积变化和角度变化两方面分析了扩展菱形球体网格的形变特征。随后借鉴栅格数据中的数据矩阵编码，设计了扩展菱形球

5、体网格编码方法，并设计了网格编码与地理坐标系的转换方法、基于网格编码的邻近搜索方法、基于网格编码的级联搜索方法以及数据存储方法。最后以全球板块为例，基于多源异构的全球板块数据，采用扩展菱形球体网格，实现了全球板块在球体空间中的三维可视化，验证了扩展菱形球体网格构建方法、编码方法、转换方法和数据存储方法的可行性与准确性，并分析了扩展菱形球体网格特点和实用价值。扩展菱形球体网格是一种性能均衡的多领域普适的球体网格，具有多级分辨率、满足层次嵌套性、网格单元呈圈层式分布、网格粒度近似均等、网格之间邻近关系简单、球面方向上拓扑关系一致，可以支持大尺度和跨圈层数据操作。扩展菱形球体网格与栅格数据类似

6、，具有三大特点：属性明显、定位隐含和空间分析简单高效。基于扩展菱形球体网格构建的多领域普适的地球系统空间框架，可以作为大尺度数据的动态模拟可视化平台，可以作为海量大尺度多源异构数据的统一管理平台，还可以作为空间分析和大规模数值模拟计算平台。关键词：扩展菱形球体网格，地球系统空间框架，地理信息系统，数字地球AbstractAtpresent，globalchangehasbecomeanincreasinglyimportantissue，andtheresearchfieldoftheearthsystemsciencebecomemoreandmorewidely．Anumberofm

7、acroapplication(suchasmonitoringofglobalenvironmentandsimulationofseismicwaveandSOon)relatestooperationsintheglobalscale．eveninvolvesmorethanonecirclingoftheearth．Thispresentsnewchallengesongeographicinformationsystema