随着“数字地球”概念的提出,客观上要求对整个地球进行数字化的表达。同时,空间对地观测技术的不断发展,以及网格技术的日趋成熟,地理空间信息的研究范围已逐渐由区域扩展至全球。如何更好地表达、组织与处理全球多尺度空间数据,尤其是海量矢量数据,已成为GIS学者普遍关注的问题。目前,“离散全球网格系统”(Discrete Global GridSystems,DGGS)被认为是解决这一问题最有效的方案之一。所谓离散全球网格系统,就是利用离散化的规则网格对全球进行剖分,通过球面网格对空间数据进行组织与管理的技术框架。此外,Google Earth等虚拟地球软件的推出,对离散全球网格系统的研究也起到了促进作用。球面网格系统主要由球面网格构建和网格单元地址编码两个部分组成。本文通过构建基于截顶正二十面体投影的球面六边形网格系统,对球面六边形网格的地址编码机制进行了重点研究,包括网格的层次编码方案、网格单元位置关系研究和网格单元地址码与地理坐标之间的相互转换。并围绕球面六边形网格系统的应用,借鉴球面QTM网格的相关研究工作,对球面空间实体的表达以及索引机制进行了探讨,提出了球面网格索引的基本原理与基本操作。利用球面网格系统,可以解决传统平面网格模型的局限性。本文重点研究了球面六边形网格系统,构建了满足全球多尺度空间数据表达与组织的技术框架,丰富了离散全球网格系统的理论体系,有助于早日实现“数字地球”的战略目标。