作者簡介：李濱，地理空間信息學者，北京大學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)格理論與應用等。

　　編碼是用預先規(guī)定的方法將文字、數(shù)字或其他對象編成數(shù)碼，或?qū)⑿畔?、?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成規(guī)定的電脈沖信號。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)格編碼為大到整個地球、小到厘米級的區(qū)域都賦予了全球唯一的地理標識。通過編碼，可使計算機識別地理網(wǎng)格所表征的地理空間的各種區(qū)位要素并進一步實現(xiàn)基于編碼的高效計算。

　　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，一個是將地理網(wǎng)格的理論符號化，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行直觀的表達，便于公眾記憶、識別、記錄和應用。另一個作用是為了建立適合計算機表示和處理的地理網(wǎng)格數(shù)字空間，通過地理網(wǎng)格編碼可以實現(xiàn)空間分析的編碼化高效計算。基于網(wǎng)格編碼的編碼代數(shù)是計算機編程實現(xiàn)算法的基礎。地理網(wǎng)格的編碼代數(shù)運算包括了基本運算(層級運算、前綴運算、后綴運算)、編碼轉(zhuǎn)換(整形編碼、經(jīng)緯度坐標、二進制編碼)、四則運算(編碼加法、編碼減法、編碼差值、編碼乘法、編碼除法)、空間運算(判斷地理含義、四領域運算、八領域運算、子編碼運算、父編碼運算、祖先編碼運算、柵格距離運算)、集合運算(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)計算機的運算的基本原理，發(fā)展基于二進制位運算機制的地理網(wǎng)格編碼代數(shù)計算方法，可實現(xiàn)空天信息組織、存儲、傳輸、分發(fā)、服務等應用的高效“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)方式實現(xiàn)數(shù)字化的編碼以便于后期的計算是全球地理網(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、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這十個數(shù)字進行編碼，比如郵政編碼、電話區(qū)號、中國的行政區(qū)劃代碼等;字母碼是用A-Z這二十六個英文字母進行編碼，單純用字母進行網(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

　　在對地理網(wǎng)格進行編碼的過程中，既要重視編碼的可讀性、簡潔性，也要考慮網(wǎng)格編碼在空間拓撲、空間語義、空間關(guān)系計算上可能的優(yōu)勢。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

　　對每一個地球上的區(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).擴展性

　　除了滿足常見的導航、定位等應用之外，編碼要考慮便于擴展到其他類型的空間對象編碼，例如：不動產(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)有的測繪、國土、電信、海洋、氣象、救災等現(xiàn)有的標準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

　　因為地理網(wǎng)格編碼是在很大程度上是面向?qū)Ш降热粘９姂?，因此，考慮公眾的日常需求，編碼所表達的空間尺度要具有適用性，一般在米級是符合日常的地理位置服務需求;對于專業(yè)的行業(yè)應用，可以適當?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，但表達孔徑較大，碼元可用較多。因此在實際應用中一般需要綜合考慮、相互結(jié)合。

　　地理網(wǎng)格編碼的應用

　　地理網(wǎng)格可以承載各種空間信息，因此成為導航定位、城市管理、災害救援、商業(yè)分析、物流管理等的一種參考體系，地理網(wǎng)格編碼也廣泛應用到上述領域。在導航應用方面，以美國為例，GNSS接收機在輸出經(jīng)緯度坐標點的同時，還輸出US Navigation Grid網(wǎng)格碼，用于導航定位位置標識和應用，二者相互補充，各有應用側(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、準確地表示地理位置。在日常生活中，很多地點由于缺乏地圖或地圖標注不夠細致，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，但經(jīng)緯度的表達方法非常復雜，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通過對經(jīng)緯度進行轉(zhuǎn)換和簡化進行應用。OLC的另一種使用方式是與傳統(tǒng)地址進行混搭，這樣一些地址的描述也可變得簡短簡單。因為通常情況下，人們使用地址的時候很少用到國家級的編碼，很多時候用到的是在省級和城市級內(nèi)的編碼，因此Google也提出了一種簡化的地址表達方法，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)來存儲地圖網(wǎng)格文件，在請求地圖網(wǎng)格服務時，采用網(wǎng)格行列號和縮放級別進行編碼，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)絡地圖檢索與柵格顯示的性能。此外像一些導航軟件企業(yè)如凱立德使用了自己的K碼，這是以文本為基礎對空間地理坐標賦予一定的編碼規(guī)則而得到的編碼。其優(yōu)點是可以讓用戶便捷的對空間位置(如駕駛?cè)藛T或圖上選取的點)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。很多時候使用者是無法準確的知道自己所在的位置或語言描述存在歧義性。這時傳送一個與語言無關(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方式，已經(jīng)逐步深入到了我們的日常生活和各個行業(yè)的專業(yè)應用之中，并為信息共享問題提供了新的技術(shù)解決途徑。