常见的地理空间架构及其编码

🔹 1. 行政区划框架

• 原理：以国家规定的行政层级（省、市、县、乡、村）为地理空间划分单元。

• 编码方式：采用国家标准的 行政区划代码，如 GB/T 2260。

  • 例：陕西省西安市长安区 → 610116。
  • 前两位 61 = 陕西省，中间两位 01 = 西安市，后两位 16 = 长安区。

• 应用：人口普查、统计制图、政策分析。

• 特点：层级分明，但不规则，不适合直接做空间索引。

🔹 2. 格网框架

• 原理：将地球表面划分为规则的网格（矩形、六边形等），便于空间索引和数据分块。

• 编码方式：

  • 经纬网格编码：把经度、纬度按一定分辨率划分成整数格，如 1°×1° 格网，用 (lat_index, lon_index) 表示。

    • 例：西安 (34.3°N, 108.9°E)，若以 1° 分辨率 → (lat=34, lon=108)。

  • 优势：简单直观、适合全球格网统计。

  • 不足：高纬度格网面积差异大。

🔹 3. 地籍框架

• 原理：以宗地（每一块土地权属单元）为划分单元。

• 编码方式：地籍号（宗地号），通常由“区号 + 地块号 + 子号”组成。

  • 例：610116001002-3 → 陕西省西安市长安区第 1 街道第 2 宗地第 3 子地块。

• 应用：土地管理、产权登记。

• 特点：法律意义强，但不适合全国性空间索引。

🔹 4. 地理格网编码（经纬网格编码）

• 原理：将经纬度小数转换为整数格网 ID。

• 方法：例如 WGS84 下，将经纬度放大 $10^n$ 倍取整，$n$ 表示精度。

  • 例：坐标 (34.2567°N, 108.9543°E)，若保留 3 位 → (lat=34257, lon=108954)。

• 应用：气象格点数据、全球统计网格（如 1km × 1km 人口格网）。

🔹 5. 四叉树编码

• 原理：把二维空间递归划分为 4 个象限（四叉树），每次细分给每个子格赋一个编码（0,1,2,3）。

• 过程：

  1. 初始区域 = 1 个大方块；
  2. 第一次划分 → 左下=0，右下=1，左上=2，右上=3；
  3. 递归下去，编码就是路径。

• 例：编码 203 表示 → 第 1 层在象限 2 → 第 2 层在象限 0 → 第 3 层在象限 3。

• 应用：空间数据库（如 Oracle Spatial）、影像金字塔。

🔹 6. GeoHash

• 原理：一种 基于二进制交错的经纬度编码方法。

  • 经纬度逐次二分（类似二分查找），生成二进制串；
  • 经度和纬度的二进制交错，得到一个整体二进制码，再转为 Base32 字符串。

• 例：西安 (34.2567, 108.9543) → wm4k3b7。

• 特点：前缀相同的 GeoHash 表示空间上接近的区域。

• 应用：搜索附近地点（LBS）、分布式数据库（Elasticsearch）。

🔹 7. Quadkey（微软 Bing Maps, Google 瓦片地图常用编码）

• 原理：地图瓦片（Tile）采用 金字塔分层 + 四叉树编码。

  • 每一级地图分辨率增加一倍，把世界分成 $2^n\times 2^n$ 瓦片。
  • 每个瓦片由一个 quadkey 表示，即一个数字字符串（0~3）。

• 例：某点在第 3 级缩放下落在象限 021 → quadkey=021。

• 特点：适合快速地图瓦片索引，广泛用于 WebGIS（Google Maps、Bing Maps）。

总结：

• 行政区划编码 → 层级化管理（人文边界）。
• 格网编码 → 全球统计、遥感。
• 地籍编码 → 土地管理。
• 地理格网/四叉树/GeoHash/Quadkey → 空间索引、WebGIS。