在地球空间信息学的研究领域，多类型、多尺度、多时相、覆盖全球的空间数据获取手段日新月异，构建具有连续性、层次性和动态性的全球数据模型已成为广受关注的重要研究方向。本书围绕如何利用全球离散格网系统（Discrete Global Grid Systems，DGGS）组织、管理和处理地球空间信息这一主题开展研究，重点论述了格网构建、格网编码、格网索引、全球扩展、空间数据建模、格网数据可视化与应用模式等内容，建立了一套完整的六边形全球离散格网下空间信息剖分组织的理论与方法。
本书的独到之处是系统设计并讨论了全球六边形离散格网系统上数字空间的问题，各类空间数据以及操作，进入到格网空间以后，其本身和操作将进入一个全新的技术体制下进行运算，其基本原理和思路与传统欧式空间下的方法具有相当大的区别，但终导出的是用户所需要的正确结果。
随着对地观测手段的不断进步，在广大区域甚至全球范围应用遥感数据和其他类型空间信息的几率大大增加。在这种应用背景下，以传统平面数据模型为基础，分区域进行局部空间数据组织的模式，已不能合理、有效地满足全球空间信息管理与应用的需要。构建具有连续性、层次性和动态性的全球数据模型已成为广受关注的重要研究方向，其中构建全球离散格网系统（discrete global grid systems，DGGS），正是针对该问题提出的一种有效的解决方案。
全球离散格网采用特定方法将地球均匀剖分，形成无缝无叠的多分辨率格网层次结构，采用单元地址编码代替传统地理坐标参与数据操作，其优势在于：①以整个地球为研究对象，更适合处理全球尺度的问题；②单元图形与地面位置一一对应，有助于建立以位置为对象的多源数据处理模式；③单元大小随格网层次不断变化，在结构上支持多分辨率数据处理；④单元具有严密的层次隶属关系，是一个天然的全球空间索引结构；⑤单元运算可完全借助编码实现，有利于提高数据计算和处理效率。因此，我们认为全球离散格网为海量空间数据的统一建模、处理与分析提供了新的途径，有望弥补当前各类数据共享、使用过程中的不足。
全球离散格网系统是一种与存储、处理、分发、可视化、聚合、转换等空间计算系统具有天然关联性的数学参考模型，它在全球表面无缝且同质，可以被用来整合各类空间数据。离散格网的单元就像地球表面多维的电子数据表格，既可以像数据库一样对空间数据做各种统计、计算，又可以利用格网间的集合算子实现空间分析与处理。其中,六边形格网由于其几何与拓扑属性的特殊性，受到许多学者的关注，与传统矩形格网相比，它具有更多的优秀属性，这些属性有助于提高类似空间分析、系统模拟、模式识别、特征提取、影像匹配等应用的效果与精度。另外，现有的空间数据应用模式是对原始数据本身进行加工、处理、融合，形成数据产品后，叠加到全球格网上，进行数据的管理与显示。随着终端用户对空间数据需求的多元化，这种以产品为中心的数据组织模式，在应对多用户需求的过程中，用户是被动方，并不参与数据组织的任何环节，无法满足多用户不同种类的需求。而采用直接在全球格网上进行空间数据处理与分析的方式，数据在源头就进行了格网化建模，数据与格网单元进行同构化处理，用户可以依据个人的需求，动态地选择相应的数据类型、区域、比例尺、波段，并按需重组后进行数据融合、多分辨率分析、特征提取、分类识别、空间关系分析等相关操作，完成用户自定义数据的制作。
本书围绕全球六边形离散格网的空间数据组织、管理与应用进行展开，在结构体系上采取的是渐进式结构，首先是对现有国内外全球离散格网的研究现状进行综述，尤其是对六边形格网的发展，进行了系统的梳理；其次，从数学空间定义的角度深入研究了六边形格网数学空间的构建，基本运算与操作等内容，并将平面无限空间中的数学定义扩展到球面有限空间上，实现了球面六边形格网数学空间的设计。在此基础上，通过启发式算法优化设计了球面几何属性更优异的全球格网。完成了格网空间的各类定义后，本书将重点放在格网上的空间数据模型，探讨了传统矢量、栅格数据模型在全球六边形离散格网上的构建、设计与表达方法，并通过全球格网可视化的方式进行显示。最后，本书针对全球格网下的典型空间运算与操作进行讨论，并给出了部分有益的结论。
在本书出版之际，首先感谢导师张永生教授多年来的指导、培养与帮助，本书的写作倾注了导师大量的心血，不论是选题还是撰写与修改，都得到了导师多次耐心的点拨与指导。在本书的研究和整理过程中，解放军信息工程大学的高俊院士从战略的高度给予了前瞻性的指导；武汉大学的李德仁院士、肖志峰老师在SIMG网格模型方面给予了很多帮助；作者的博士后导师北京师范大学的吴立新教授以及北京大学的程承旗教授、中科院地理所的周成虎院士、中国矿业大学（北京）的赵学胜教授等也在全球离散格网的研究中给予了作者有力的支持。值此书稿完成之际，谨向各位导师表示衷心的感谢！同时，感谢佛罗里达大学（University of Florida）的郑煕强博士（Dr. Xiqing Zheng），他给作者提供了他的博士论文，并给予了帮助；感谢南俄勒冈大学（Southern Oregon University）的凯文·萨赫尔（Kevin Sahr）教授，在和他的交流中，作者受益匪浅；感谢加拿大罗盘新技术公司（PYXIS Innovation Inc）的首席执行官（CEO）佩里·彼得森（Perry Peterson），给作者提供了相关资料，并邀请作者参加国际开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）全球离散格网标准工作组（Discrete Global Grid Systems Standards Working Group，DGGS SWG）的相关工作。感谢解放军信息工程大学地理空间信息学院的秦志远教授、冯伍法教授、余旭初教授、张占睦教授、朱述龙教授、刘智教授、朱宝山教授、姜挺教授、万刚教授等师长及遥感技术教研室全体同事在作者研究过程中给予的大力支持与帮助；感谢本书所有参考文献的作者，他们的研究给予了作者很多启迪与灵感。
感谢国家自然科学基金（41201392、41271391、40671163）、国家“863”项目（2009AA12Z218）、国家“973”项目（61399）的资助，使得我们能够顺利进行相关课题的研究。本书的出版得到了测绘地理信息科技出版基金和解放军信息工程大学地理空间信息学院出版基金的资助。
全球离散格网系统是解决全球空间数据无缝集成、共享与动态模拟的关键和基础，是下一代地球空间信息系统数据模型发展的一个重要方向，涉及许多理论与方法且处于加速发展阶段，本书只是对该领域中一个方面的缩影，远未涵盖其所有细节。另外，限于作者的研究深度和学术水平，虽然历经数稿的修改，书中错误与疏漏之处仍在所难免，敬请读者不吝赐教。
童晓冲，男，博士，博士论文获得全国百篇优秀论文提名奖，获得过《孔径为4的六边形格网层次编码、运算与索引方法》专利，并在测绘学报等发表过多篇文章，他还是国际开放地理空间联盟（Open Geospatial Consortium，OGC）全球离散格网标准工作组（Discrete Global Grid Systems Standards Working Group，DGGS SWG）的成员。
第1章 绪 论
1.1 引 言
1.2 全球离散格网系统的研究现状
1.3 研究意义
1.4 结构安排
第2章 平面六边形格网层次结构HQBS与空间运算
2.1 引 言
2.2 六边形格网层次结构HQBS的建立
2.3 HQBS单元的标识
2.4 HQBS的运算
2.5 HQBS的空间索引
2.6 HQBS与其他坐标系的快速转换
2.7 实验与分析
2.8 本章小结
第3章 六边形层次格网结构HQBS在球面的扩展
3.1 引 言
3.2 HQBS结构在二十面体上的排布
3.3 HQBS结构在正二十面体上的扩展
3.4 适用于HQBS结构的高精度全球离散格网生成
3.5 实验与分析
3.6 本章小结
第4章 全球离散格网上的空间数据建模
4.1 引 言
4.2 全球离散格网上的矢量数据建模
4.3 全球离散格网上的栅格数据建模
4.4 实验与分析
4.5 本章小结
第5章 离散格网数据的空间可视化方法
5.1 引 言
5.2 可视化区域裁剪与格网动态生成
5.3 离散格网数据的实时显示
5.4 从平面格网到球面格网的可视化
5.5 空间数据的格网化调度与尺度综合
5.6 实验与分析
5.7 本章小结
第6章 全球离散格网的空间域操作与若干应用
6.1 引 言
6.2 全球离散格网的空间域操作
6.3 全球离散格网的若干应用
6.4 本章小结
第7章 总结与展望
7.1 总结
7.2 展望
参考文献
本书围绕全球六边形离散格网的空间数据组织、管理与应用进行展开，在结构体系上采取的是渐进式结构，首先是对现有国内外全球离散格网的研究现状进行综述，尤其是对六边形格网的发展，进行了系统的梳理；其次，从数学空间定义的角度深入研究了六边形格网数学空间的构建，基本运算与操作等内容，并将平面无限空间中的数学定义扩展到球面有限空间上，实现了球面六边形格网数学空间的设计。在此基础上，通过启发式算法优化设计了球面几何属性更优异的全球格网。完成了格网空间的各类定义后，本书将重点放在格网上的空间数据模型，探讨了传统矢量、栅格数据模型在全球六边形离散格网上的构建、设计与表达方法，并通过全球格网可视化的方式进行显示。最后，本书针对全球格网下的典型空间运算与操作进行讨论，并给出了部分有益的结论。
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