全球离散格网系统借助特定方法对地球表面进行递归剖分,形成无缝无叠、形状一致、彼此嵌套的多分辨率格网层次结构,为统一描述和表达复杂多样的地理现象提供了可靠的理论基础。全球离散格网按照维度分为了球面离散格网和球体离散格网。球面离散格网的研究停留在地球表面,只支持地表的空间数据表达和模式计算研究,而实际上地球内部和地表之外的大气层、电离层、岩石圈等空间的实体和现象也需要组织、管理、表达及可视化等应用。所以,球体格网的研究应运而生,它是三维全球离散格网,可以弥补球面格网对地球系统空间研究的不足。但是,各种各样的球体格网层出不穷,造成了不同格网间数据的相互孤立,因此目前需要研究一种通用的数据模型,来支持不同球体格网上场数据的相互交换和应用,提升球体格网间场数据的共享、分析和可视化的能力。本文分析了球体格网场数据的组成部分,对球体格网的构成进行了详细描述,引用分页思想,构建球体格网上场数据的分页组织方式,设计了基于球体格网的场数据通用数据模型,利用金字塔型数据组织方式在数据库中实现了格网场数据的存储和管理。然后通过设计格网数据传输服务和可视化方法形成了原型系统,验证了本文的通用数据模型对不同格网场数据的表达能力。本文的研究内容和成果包括:(1)球体格网场数据概念模型的构建分析球体格网场数据的组成部分。其组成部分之一——球体格网框架的描述,是在开放地理空间联盟(OGC)创建的格网系统数据模型的定义基础上,进行补充和完善,扩展为球体格网的构成框架。然后对格网场数据进行分页划分,分页场数据为球体格网场数据的另一组成部分,最后与格网场数据元数据一起组成了球体格网场数据概念模型。(2)球体格网通用场数据模型和数据组织在球体格网场数据概念模型的基础上,并总结出球体格网场数据的概念模型。根据概念模型进一步抽象为逻辑模型和物理模型。将分页作为金字塔块,使用金字塔嵌套模型对球体格网场数据进行组织,并利用填充曲线对金字塔数据块进行编码,在文档型数据库中实现金字塔嵌套型数据的存储和管理,以适应高效的数据分层渐进传输和格网数据可视化。(3)格网场数据的调度服务和可视化根据前文设计的数据组织方式,设计服务接口,实现数据库中金字塔状的格网场数据的调度;然后利用视锥体裁剪方法,根据客户端实际的需求获取相应尺度的格网场数据,实现数据的分层渐进传输服务。然后使用Web GL技术,实现格网瓦片的分级分块渲染。实验结果表明,本文提出的基于格网分页场数据的球体格网通用数据模型支持多种球体格网上场数据的表达,克服了不同格网系统彼此独立、互不相通的局限,是对现有格网数据模型的扩展;针对海量格网场数据的存储,在文档型数据库中实现了格网分页场数据的金字塔嵌套存储,然后设计了格网场数据传输服务;使用Web GL技术的格网场数据可视化表明这种基于分页的金字塔嵌套组织方式与服务方法具有较高并发效率,基于服务的原型系统架构模式为全球离散格网应用的发展提供了新的思路。