作者簡介：李濱，地理空間信息學(xué)者，北京大學(xué)GIS博士，曾任職于NTT DATA、Leica 和Trimble 公司。主要研究興趣包括空間信息三維建模、環(huán)境遙感、全球空天信息剖分網(wǎng)格理論與應(yīng)用等。

　　編碼是用預(yù)先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對(duì)象編成數(shù)碼，或?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號(hào)。地理網(wǎng)格編碼是將地理網(wǎng)格所表征的空間位置信息從一種形式或格式轉(zhuǎn)換為另一種形式的過程。地理網(wǎng)格編碼為大到整個(gè)地球、小到厘米級(jí)的區(qū)域都賦予了全球唯一的地理標(biāo)識(shí)。通過編碼，可使計(jì)算機(jī)識(shí)別地理網(wǎng)格所表征的地理空間的各種區(qū)位要素并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)基于編碼的高效計(jì)算。

　　地理網(wǎng)格編碼的作用

　　地理網(wǎng)格的編碼的作用主要有兩個(gè)，一個(gè)是將地理網(wǎng)格的理論符號(hào)化，形成日常公眾生活中能夠方便使用的形式。地理網(wǎng)格的理論需要通過編碼的形式進(jìn)行直觀的表達(dá)，便于公眾記憶、識(shí)別、記錄和應(yīng)用。另一個(gè)作用是為了建立適合計(jì)算機(jī)表示和處理的地理網(wǎng)格數(shù)字空間，通過地理網(wǎng)格編碼可以實(shí)現(xiàn)空間分析的編碼化高效計(jì)算?；诰W(wǎng)格編碼的編碼代數(shù)是計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)算法的基礎(chǔ)。地理網(wǎng)格的編碼代數(shù)運(yùn)算包括了基本運(yùn)算(層級(jí)運(yùn)算、前綴運(yùn)算、后綴運(yùn)算)、編碼轉(zhuǎn)換(整形編碼、經(jīng)緯度坐標(biāo)、二進(jìn)制編碼)、四則運(yùn)算(編碼加法、編碼減法、編碼差值、編碼乘法、編碼除法)、空間運(yùn)算(判斷地理含義、四領(lǐng)域運(yùn)算、八領(lǐng)域運(yùn)算、子編碼運(yùn)算、父編碼運(yùn)算、祖先編碼運(yùn)算、柵格距離運(yùn)算)、集合運(yùn)算(編碼集的包含、求交、求并、求差、編碼集格式化、編碼集面積)等。尤其是根據(jù)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算的基本原理，發(fā)展基于二進(jìn)制位運(yùn)算機(jī)制的地理網(wǎng)格編碼代數(shù)計(jì)算方法，可實(shí)現(xiàn)空天信息組織、存儲(chǔ)、傳輸、分發(fā)、服務(wù)等應(yīng)用的高效“編碼化操作”。

　　常見的地理網(wǎng)格編碼方法

　　地理網(wǎng)格如何通過代數(shù)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的編碼以便于后期的計(jì)算是全球地理網(wǎng)格研究的核心問題之一。其研究內(nèi)容包括橢球或圓球空間參考系下的地理格網(wǎng)的系統(tǒng)構(gòu)建、模型表達(dá)、代數(shù)編碼。常見的地理網(wǎng)格的編碼方法主要有三類：數(shù)字碼、字母碼和字母數(shù)字混合碼。數(shù)字碼是僅用0-9這十個(gè)數(shù)字進(jìn)行編碼，比如郵政編碼、電話區(qū)號(hào)、中國的行政區(qū)劃代碼等;字母碼是用A-Z這二十六個(gè)英文字母進(jìn)行編碼，單純用字母進(jìn)行網(wǎng)格編碼的比較少見;通常使用比較多的是字母和數(shù)字組合搭配使用的字母數(shù)字混合碼，如美國的USNG，Google的Open Location Code，世界地理參考系統(tǒng)GeoRef，中國的全球?qū)Ш骄W(wǎng)格碼GNGC等。

　　地理網(wǎng)格編碼的考慮因素

　　在對(duì)地理網(wǎng)格進(jìn)行編碼的過程中，既要重視編碼的可讀性、簡潔性，也要考慮網(wǎng)格編碼在空間拓?fù)?、空間語義、空間關(guān)系計(jì)算上可能的優(yōu)勢(shì)。一般來說，地理網(wǎng)格在編碼的過程中要考慮以下若干方面的因素：

　　1).唯一性

　　對(duì)每一個(gè)地球上的區(qū)域能夠賦予唯一的編碼，不能出現(xiàn)空白區(qū)域或重復(fù)區(qū)域;

　　2).易讀性

　　通過編碼能夠直觀的獲得所在區(qū)域的基礎(chǔ)地理位置、范圍等信息;

　　3).簡潔性

　　能夠用盡可能短的編碼包含盡可能多的重要信息，編碼長度要適中，可參考USNG、GNGC的編碼長度;

　　4).擴(kuò)展性

　　除了滿足常見的導(dǎo)航、定位等應(yīng)用之外，編碼要考慮便于擴(kuò)展到其他類型的空間對(duì)象編碼，例如：不動(dòng)產(chǎn)編碼、戶籍編碼、商鋪編碼等等。

　　5).繼承性

　　地理網(wǎng)格編碼要與現(xiàn)有的測(cè)繪、國土、電信、海洋、氣象、救災(zāi)等現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)能夠具有繼承性和兼容性，這樣易于為使用者接受;

　　6).適用性

　　因?yàn)榈乩砭W(wǎng)格編碼是在很大程度上是面向?qū)Ш降热粘９姂?yīng)用，因此，考慮公眾的日常需求，編碼所表達(dá)的空間尺度要具有適用性，一般在米級(jí)是符合日常的地理位置服務(wù)需求;對(duì)于專業(yè)的行業(yè)應(yīng)用，可以適當(dāng)?shù)难娱L編碼長度和提高編碼的空間分辨率，但也要考慮行業(yè)應(yīng)用的適用性。

　　7).碼元的可用性

　　從編碼的三種常見的形式即數(shù)字碼(0-9)、字母碼(A-Z)和字母數(shù)字混合碼(0-9、A-Z、a-z)來看，數(shù)字碼易讀，但是位數(shù)有限。字母碼讀起來稍困難，但表達(dá)孔徑較大，碼元可用較多。因此在實(shí)際應(yīng)用中一般需要綜合考慮、相互結(jié)合。

　　地理網(wǎng)格編碼的應(yīng)用

　　地理網(wǎng)格可以承載各種空間信息，因此成為導(dǎo)航定位、城市管理、災(zāi)害救援、商業(yè)分析、物流管理等的一種參考體系，地理網(wǎng)格編碼也廣泛應(yīng)用到上述領(lǐng)域。在導(dǎo)航應(yīng)用方面，以美國為例，GNSS接收機(jī)在輸出經(jīng)緯度坐標(biāo)點(diǎn)的同時(shí)，還輸出US Navigation Grid網(wǎng)格碼，用于導(dǎo)航定位位置標(biāo)識(shí)和應(yīng)用，二者相互補(bǔ)充，各有應(yīng)用側(cè)重。2015年4月底，谷歌公司于發(fā)布了開放的位置代碼(Open Location Code，OLC)。該地理網(wǎng)格編碼可簡短、準(zhǔn)確地表示地理位置。在日常生活中，很多地點(diǎn)由于缺乏地圖或地圖標(biāo)注不夠細(xì)致，難以通過常規(guī)地址檢索系統(tǒng)找到或定位。而通過經(jīng)緯度雖然可以精確地表示地球上的任何區(qū)域和任何地點(diǎn)，但經(jīng)緯度的表達(dá)方法非常復(fù)雜，用戶友好性不夠。開放的位置代碼正是朝著解決這一問題而誕生。OLC通過對(duì)經(jīng)緯度進(jìn)行轉(zhuǎn)換和簡化進(jìn)行應(yīng)用。OLC的另一種使用方式是與傳統(tǒng)地址進(jìn)行混搭，這樣一些地址的描述也可變得簡短簡單。因?yàn)橥ǔＧ闆r下，人們使用地址的時(shí)候很少用到國家級(jí)的編碼，很多時(shí)候用到的是在省級(jí)和城市級(jí)內(nèi)的編碼，因此Google也提出了一種簡化的地址表達(dá)方法，比如Nairobi Youth Sports Organization and Information Centre，可以使用"MQPX9G Nairobi, Kenya"。如果是在Nairobi市內(nèi)，就可直接使用"MQPX9G"來發(fā)現(xiàn)準(zhǔn)確的位置。

　　國內(nèi)的一些圖商如百度、高德也采用基本的地圖網(wǎng)格數(shù)據(jù)集的形式，以數(shù)據(jù)集、層、行目錄結(jié)構(gòu)來存儲(chǔ)地圖網(wǎng)格文件，在請(qǐng)求地圖網(wǎng)格服務(wù)時(shí)，采用網(wǎng)格行列號(hào)和縮放級(jí)別進(jìn)行編碼，并確定網(wǎng)格區(qū)域。這種行列網(wǎng)格編碼有利于優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)地圖檢索與柵格顯示的性能。此外像一些導(dǎo)航軟件企業(yè)如凱立德使用了自己的K碼，這是以文本為基礎(chǔ)對(duì)空間地理坐標(biāo)賦予一定的編碼規(guī)則而得到的編碼。其優(yōu)點(diǎn)是可以讓用戶便捷的對(duì)空間位置(如駕駛?cè)藛T或圖上選取的點(diǎn))用語言或短消息、鏈接等方式和其他用戶完成位置信息的分享、交流和傳輸。很多時(shí)候使用者是無法準(zhǔn)確的知道自己所在的位置或語言描述存在歧義性。這時(shí)傳送一個(gè)與語言無關(guān)的K碼就很方便。而另一端的用戶在接受到K碼后可以在系統(tǒng)中直接解碼從而獲取位置信息。

　　總之，地理網(wǎng)格編碼作為地理網(wǎng)格的表現(xiàn)形式和空間位置信息的表達(dá)方式，已經(jīng)逐步深入到了我們的日常生活和各個(gè)行業(yè)的專業(yè)應(yīng)用之中，并為信息共享問題提供了新的技術(shù)解決途徑。