全球离散格网变形的可靠性评价体系及误差控制建模研究

Non-uniformity and irregular distribution of deformation of the grids have greatly incresed uncertainty of the DGG (Disrete Global Grid) in the spatial data expression, analysis, and policy decision. It can not meet requirment in the large area, high-accuracy applications and the spatial comprehensive analysis. So, it is needed urgently to construct a reliability assessment model and the quality control method, which to provide the reliability assurance of the DGG in multi-domain applications. In view of this international academic front and the practical application demand, some basic theories and key technologies of the deformation evaluation and error control modeling of DGG will be researched in this project. The main contents include the quality evaluation system and quantitative model of the grids based on the geographical features, a scale correlation and fusion calculation algrothm of grids deformation in DGG, and the nonlinear propagation mechanism and control technology. A relative experment system is designed and developed by using multi-resolution data of DEM, images, and map in the global Earth or some China local areas. it is hope to provide a new mode of quality evaluation and error control for environment monitoring, hazards urgent early warning, national defense safety, and national geographical condition monitoring in large scale (or global scale), and to increase the accuracy and reliability of the scientific decision in the national huge projects and transactions.

全球离散格网单元的非均匀性以及变形分布的不规则性，大大增加了全球离散格网模型在空间数据表达、分析与决策的不确定性，无法满足大范围、高精度的应用与空间综合分析的需求。因此，急需构建一套(椭)球面格网系统的可靠性评估模型与质量控制方法，为全球离散格网模型在多领域的应用提供可靠性保障。本项目针对这一国际学术前沿和实际应用需求，对全球离散格网变形评价及误差控制建模的若干基本理论和关键技术进行研究，主要内容包括：顾及地理特征的空间格网质量评价体系与量化模型、全球离散格网变形的尺度关联及融合计算、全球离散格网变形的非线性传播机理与控制技术，并应用全球和我国部分地区多分辨率地形、影像和矢量地图数据，设计和开发相应的实验。有望为大范围（或全球）环境变化监测、灾害应急预警、国防安全和地理国情监测等应用，提供一个新的质量评价体系与误差控制模式，以提高国家大型工程及事务决策的准确性和可靠性。

全球离散格网单元的非均匀性以及变形分布的不规则性，大大增加了全球离散格网模型在空间数据表达、分析与决策的不确定性，无法满足大范围、高精度的应用与空间综合分析的需求。因此，急需构建一套(椭)球面格网系统的可靠性评估模型与质量控制方法，为全球离散格网模型在多领域的应用提供可靠性保障。本项目针对这一国际学术前沿和实际应用需求，对全球离散格网变形评价及误差控制建模的若干基本理论和关键技术进行研究，主要成果包括：①引入格网基元（格点、格边、格元）思想，重新构建了一套全球离散格网质量评估体系模型，新指标体系基本覆盖原“Goodchild准则”内容，且指标相互独立，简洁易操作；②提出一种基于分形编码的球面三角格网面积计算模型，并根据层次分形特征，构建了球面离散格网单元面积变形的层次控制方法，以保障全球离散格网模型在多领域的应用中质量评估的可靠性；③针对现有格网构建算法“以平代曲”导致格网等积性较弱、空间分布均匀性不足等问题，提出基于最优传输映射的球面均匀点集构建算法，优化了不同层次点集、格网的几何变形规律与空间分布特征。为不同领域的地理统计计算提供可靠性保障；④设计了矢量数据在球面离散网模式的转换与表达算法库，包括格网码与经纬度的高效转换算法、格网离散线降维生成算法以及基于格网的边界跟踪填充算法；⑤应用全球和我国局部区域多分辨率地形、影像和矢量数据，开发完成了人口网格密度分布、区域PM2.5空间模拟、全球地表覆盖数据的网格表达及精度评估等应用示范。目前，已发表期刊论文14篇[SCI收录3篇、EI收录5篇]、国际会议口头报告4篇，另有2篇被录用、3篇投国际期刊在审；1部专著预计明年6月完成；获得发明专利1项；培养博士后1名、博士生8名、硕士生9名。该成果有望为大范围（或全球）环境变化监测、灾害 应急预警、国防安全和地理国情监测等应用，提供一个新的质量评价体系与误差控制模式，以提高国家大型工程及事务决策的准确性和可靠性。