O grilă globală discretă (DGG) este o pavare care acoperă întreaga suprafață a Pământului. Matematic, este o compartimentare formata dintr-un set de regiuni care nu sunt goale și formează o partiție a suprafeței Pământului. Într-o strategie obișnuită de modelare a grilei, pentru a simplifica calculele poziției, fiecare regiune este reprezentată de un punct, abstractizând grila ca un set de puncte de regiune. Fiecare regiune sau punct de regiune din grilă se numește „celulă”.
Când fiecare celulă a unei grile este supusă unei partiții recursive, rezultând o „serie de grile globale discrete cu rezoluție progresiv mai fină”, formând o grilă ierarhică, aceasta este numită DGG Ierarhică (uneori „sistem DGG”).
Grilele globale discrete sunt utilizate ca bază geometrică pentru construirea structurilor de date geospațiale. Fiecare celulă este legată de obiecte sau valori de date, sau (în cazul ierarhic) poate fi asociată cu alte celule. DGG-urile au fost propuse pentru utilizarea într-o gamă largă de aplicații geospațiale, incluzând reprezentarea locațiilor vectoriale și raster, fuziunea de date și baze de date spațiale.
Cele mai obișnuite grile sunt pentru reprezentarea poziției orizontale, folosind un sistem de coordonate standard, cum ar fi WGS84 . În acest context, este comună utilizarea unei DGG specifice ca bază pentru standardizarea geocodificării .
În contextul unui index spațial, un DGG poate atribui identificatori unici fiecărei celule de grilă, folosindu-l în scopuri de indexare spațială, în baze de date spatiale sau pentru geocodare .
Model de referință al globului „Globul”, în conceptul DGG, nu are o semantică strictă, dar în Geodezie, așa-numitul „Sistem de referință grilă ” este o grilă care împarte spațiul cu poziții precise în raport cu un datum, care este aproximare "modelului geoid-ului standard". Deci, în rolul Geoid-ului, „globul” acoperit de un DGG poate fi oricare dintre următoarele obiecte:
Suprafața topografică a Pământului, când fiecare celulă a grilei are coordonatele sale de poziție a suprafeței și altitudinea în raport cu Geoidul standard . Exemplu: grilă cu coordonate (φ, λ, z) unde z este altitudinea. O suprafață standard Geoid . Coordonata z este zero pentru toată grila, deci poate fi omisă, (φ, λ) . Standardele antice, înainte de 1687 (publicația Principia lui Newton), foloseau o „sferă de referință”; în zilele noastre Geoidul este abstractizat matematic ca elipsoid de referință . Un Geoid simplificat: uneori un standard geodezic vechi (de ex SAD69 ) sau o suprafață non-geodezică (de exemplu, o suprafață perfect sferică) trebuie adoptată și va fi acoperită de grilă. În acest caz, celulele trebuie să fie etichetate cu precizie, (φ ', λ'), iar transformarea (φ, λ) ⟾ (φ ', λ') trebuie cunoscută. O suprafață de proiecție . De obicei, coordonatele geografice (φ, λ) sunt proiectate (cu o oarecare distorsiune) pe planul de cartografiere 2D cu coordonate carteziene 2D (x, y).
Ca un proces de modelare globală, DGG-urile moderne, atunci când includ procesul de proiecție, tind să evite suprafețele precum cilindrul sau solidele conice care duc la întreruperi și probleme de indexare. Poliedrele obișnuite și alte echivalente topologice ale sferei au dus la cele mai promițătoare opțiuni cunoscute care trebuie acoperite de DGG, deoarece „proiecțiile sferice păstrează topologia corectă a Pământului - nu există singularități sau discontinuități de a face față”.
Atunci când lucrăm cu o DGG, este important să specificăm care dintre aceste opțiuni a fost adoptată. Deci, caracterizarea modelului de referință a globului unui DGG poate fi rezumată prin:
Obiectul recuperat: tipul de obiect în rolul de glob. Dacă nu există proiecție, obiectul acoperit de grilă este Geoidul, Pământul sau o sferă; altfel este clasa de geometrie a suprafeței de proiecție (de exemplu, un cilindru, un cub sau un con). Tipul proiecției: absent (fără proiecție) sau prezent. Când este prezent, caracterizarea acesteia poate fi rezumată prin sistemul de proiecte (de exemplu, suprafață egală, conformală etc.) și clasa funcției corective (de exemplu, trigonometrice, liniare, cvadractice etc. ).
NOTĂ: când DGG acoperă o suprafață de proiecție, într-un context de proveniență a datelor, metadatele despre Geoid de referință sunt, de asemenea, importante — informând, de regulă, valoarea CRS ISO 19111, fără confuzie cu suprafața de proiecție.
Tipuri și exemple Principala caracteristică distinctivă pentru clasificarea sau compararea DGG este utilizarea sau nu a structurilor ierarhice de grilă:
În sistemele de referință „ierarhice”, fiecare celulă este o „referință în cutie” la un subset de celule, iar identificatorii de celule pot exprima această ierarhie în logica sau structura sa de numerotare. În sistemele de referință care nu sunt ierarhice, fiecare celulă are un identificator distinct și reprezintă o regiune la scară fixă a spațiului. Discretizarea sistemului Latitude/Longitudine este cea mai populară, iar referința standard pentru conversii.
Alte criterii uzuale pentru clasificarea unei DGG sunt forma de grila și granularitatea (rezoluția grilei):
Regularitatea și forma plăcilor : există grilă regulată, semi-regulată sau neregulată. La fel ca în învelișurile generice realizate de poligoane regulate, este posibilă greșirea cu fața obișnuită (cum ar fi plăcile de perete pot fi dreptunghiulare, triunghiulare, hexagonale etc.), sau cu același tip de față, dar schimbându-și dimensiunea sau unghiurile, rezultând forme semi-regulate.Uniformitatea formei și regularitatea valorilor metrice oferă algoritmi mai buni de indexare a grilei. Deși are o utilizare mai puțin practică, sunt posibile grile total neregulate, cum ar fi într-o acoperire Voronoi. Granulație fină sau grosieră (dimensiunea celulelor): DGG-urile moderne sunt parametrizabile în rezoluția sa de rețea, deci este o caracteristică a instanței finale DGG, dar nu este utilă pentru a clasifica DGG-urile, cu excepția cazului în care tipul DGG trebuie să utilizeze o rezoluție specifică sau să aibă o limită de discretizare. O grilă de granulație „fină” este nelimitată și „grosieră” se referă la limitarea drastică. Din punct de vedere istoric, principalele limitări sunt legate de mediile digitale/analogice, de reprezentările de compresie/extinse ale grilei într-o bază de date și de limitările de memorie pentru stocarea grilei. Când este necesară o caracterizare cantitativă, se poate adopta aria medie a celulelor grilă sau distanța medie între centrele celulare.
Grile neierarhice Cea mai obișnuită clasă de grile globale discrete sunt cele care plasează punctele centrale ale celulelor pe meridianele longitudinale/latitudine și paralele sau care folosesc meridianele longitudinale/latitudine și paralele pentru a forma limitele celulelor dreptunghiulare. Exemple de astfel de rețele, toate bazate pe Latitudine/Longitudine:
+UTMÎmparte Pământul în șaizeci de zone (benzi), fiecare fiind o bandă are șase grade de longitudine. Media digitală elimină zona suprapusă. Folosiți proiecția Mercator transversală secantă în fiecare zonă. Definiți 60 de cilindri secanți, 1 pe zonă.
„Zonele UTM” au fost îmbunătățite de Sistemul de referință militar (MGRS), prin adăugarea de Benzi de latitudine.initiat: 1940acoperire: cilindriva (60 optiuni)proiecte: UTM sau lat longplăci neregulate: dungi poligonalegranularitate: grosieră UTM (MGRS)Este o discretizare a rețelei UTM continue, cu un fel de ierarhie pe 2 niveluri, în care primul nivel (bob gros) corespunde „zonelor UTM cu benzi de latitudine” (MGRS), folosiți aceiași 60 de cilindri ca obiecte de proiecție de referință.
Fiecare celulă cu granulație fină este desemnată printr-un ID structurat compus din „desemnarea zonei de rețea”, „identificatorul pătrat de 100.000 de metri” și „locația numerică”. Rezoluția grilei este o funcție directă a numărului de cifre din coordonate, care este, de asemenea, standardizată. De exemplu, celula 17N 630084 4833438 este un pătrat de ~ 10mx10m.
NOTA: acest standard utilizează 60 de cilindri distincți pentru proiecții. Există, de asemenea, standardele „Regional Transverse Mercator” (RTM sau UTM Regional) și „Local Transverse Mercator” (LTM sau UTM Local), cu cilindri mai specifici, pentru o mai bună potrivire și precizie la punctul de interes.initiat: 1950acoperire: (60 optiuni)proiecte: UTMplăci neregulate: unghi (conformat)granularitate: fină ISO 6709Discretizează reprezentarea tradițională "graticule" și locațiile moderne bazate pe celule cu coordonate numerice. Granularitatea este fixată printr-o convenție simplă a reprezentării numerice, exemplu: reticulă de un grad, reticulă de .01 grade etc. are ca rezultat celule care nu au suprafețe egale peste grilă. Forma celulelor este dreptunghiulară, cu excepția poliilor, unde sunt triunghiulare. Reprezentarea numerică este standardizată prin două convenții principale: grade (anexa D) și zecimală (anexa F). Rezoluția grilei este controlată de numărul de cifre (Anexa H).initiat: 1983obiect acoperire: (oricare ISO 1911 CRS)proiecte: farăplăci neregulate: formă sferică uniformăgranularitate: fină
ISO 6709Discretizează reprezentarea tradițională "graticule" și locațiile moderne bazate pe celule cu coordonate numerice. Granularitatea este fixată printr-o convenție simplă a reprezentării numerice, exemplu: reticulă de un grad, reticulă de .01 grade etc. are ca rezultat celule care nu au suprafețe egale peste grilă. Forma celulelor este dreptunghiulară, cu excepția poliilor, unde sunt triunghiulare. Reprezentarea numerică este standardizată prin două convenții principale: grade (anexa D) și zecimală (anexa F). Rezoluția grilei este controlată de numărul de cifre (Anexa H).initiat: 1983obiect acoperire: (oricare ISO 1911 CRS)proiecte: farăplăci neregulate: formă sferică uniformăgranularitate: fină Grila ArakawaA fost folosit pentru modelele de sistem Pământ pentru meteorologie și oceanografie de exemplu, Global Environmental Multiscale Model (GEM) (Sistemul global de mediu multiscalar) folosește rețelele Arakawa pentru Global Climate Modeling (Modelul global de climat). Numitul „A-grid” este DGG de referință, pentru a fi comparat cu alte DGG. Folosit în anii 1980 cu rezoluții de spațiu de ~ 500x500.initiat: 1977obiect acoperire: geoidproiecte: plăci neregulate: parametric, spațiu-timpgranularitate: medie
Patrate WMOO grilă specializată, utilizată în mod unic de NOAA, împarte o diagramă a lumii cu linii de rețea latitudine-longitudine în celule de rețea de 10° latitudine cu 10° longitudine, fiecare cu un identificator numeric unic din 4 cifre (prima cifră identifică cadranele NE/SE/SW/NW).initiat: 2001obiect acoperire: geoidproiecte: plăci neregulate: celulegranularitate: grosieră
Patrate de retea globalaSunt o extensie compatibilă a rețelelor japoneze de rețea standardizate în standardele industriale japoneze (JIS X0410) la nivel mondial. Codul World Grid Square, poate identifica pătratele de rețea care acoperă lumea pe baza a 6 straturi. Putem exprima un pătrat grilă folosind secvența de la 6 la 13 cifre, în conformitate cu rezoluția sa.
Grile ierarhice miniatura|380x380px| Partiționarea spațiului succesivă. Grila gri și verde din a doua și a treia hărți este ierarhizată. Ilustrația din partea dreaptă arată 3 hărți de graniță ale coastei Marii Britanii. Prima hartă a fost acoperită de un nivel de rețea-0 cu celule de 150km. Doar o celulă gri din centru, fără a fi nevoie de zoom pentru detalii, rămâne nivelul-0; toate celelalte celule ale celei de-a doua hărți au fost partiționate în grilă cu patru celule (nivel de rețea-1), fiecare cu 75 km. În a treia hartă, 12 celule de nivel 1 rămân gri, toate celelalte au fost partiționate din nou, fiecare celulă de nivel 1 transformată într-o grilă de nivel 2.
Exemple de DGG-uri care utilizează un astfel de proces recursiv, generând grile ierarhice, sunt: