美國(guó)公共土地測(cè)量系統(tǒng)（PLSS）剖析與啟示

葛瑩，宋飛鳳，李愛(ài)國(guó)，朱國(guó)慧

（河海大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210098）

0 引言

近年來(lái)，隨著基于位置的服務(wù)和應(yīng)用的深入，地理格網(wǎng)系統(tǒng)的重要性也日益突出，成為3S領(lǐng)域共同關(guān)注的焦點(diǎn)［1］。由于它能為各類海量空間信息提供一種統(tǒng)一定位的基礎(chǔ)框架，增加空間信息之間的互操作性，包括我國(guó)在內(nèi)的許多國(guó)家都以經(jīng)緯網(wǎng)為基礎(chǔ)制定了相應(yīng)的國(guó)家地理格網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)［2］。雖然基于經(jīng)緯度的地理格網(wǎng)系統(tǒng)便于地理信息的存儲(chǔ)、檢索和使用，但這種系統(tǒng)因建立在曲面空間上，所以在地理一致性、格網(wǎng)變形與誤差、分級(jí)與編碼等方面，還有許多關(guān)鍵技術(shù)需要研究和解決［3］。

美國(guó)公共土地測(cè)量系統(tǒng)（Public Land Survey System，PLSS）由美國(guó)聯(lián)邦政府負(fù)責(zé)建立與維護(hù)，目的是為公共土地測(cè)量和權(quán)屬登記提供科學(xué)、簡(jiǎn)明的地籍層級(jí)框架（http：／／en.wikipedia.org／wiki／Public＿Land＿Survey＿System）。該系統(tǒng)將美國(guó)中、西部30個(gè)州的土地由粗到細(xì)逐級(jí)劃分，依據(jù)一定的規(guī)則為每個(gè)格網(wǎng)單元建立統(tǒng)一編碼，并在各格網(wǎng)單元的角點(diǎn)上設(shè)置永久性界標(biāo)，采用天文測(cè)量方法，精確測(cè)定其坐標(biāo)值，構(gòu)成以縱橫等間距為基礎(chǔ)的多級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)地理空間定位和地理特征描述的集成。

根據(jù) Goodchild［4］和 Kimerling等［5］提出的地理格網(wǎng)建立標(biāo)準(zhǔn)來(lái)評(píng)判，PLSS具有以下特點(diǎn)：1）具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)，能按照等間隔經(jīng)緯度差分實(shí)現(xiàn)對(duì)各州地表遞歸剖分，并保證每個(gè)格網(wǎng)單元所包含的土地面積有限且相等，方便地籍信息的存儲(chǔ)、檢索和使用；2）具有統(tǒng)一的球體定位方式，能在全州范圍內(nèi)按照經(jīng)緯度直接計(jì)算對(duì)應(yīng)層次的剖分單元位置，支持地理數(shù)據(jù)的共建共享，方便多源、多尺度地理空間信息的整合和應(yīng)用；3）具有不依附地物的永久性界標(biāo)，能保證空間參照點(diǎn)不會(huì)隨時(shí)間的流逝或人文環(huán)境的變化而破壞或消失，進(jìn)而為土地所有權(quán)人提供明晰、可靠的土地權(quán)屬依據(jù)。另外，PLSS還能為普通測(cè)繪提供基本控制點(diǎn)，以及為研究地球的形狀和大小提供科學(xué)資料。

總之，PLSS在美國(guó)地理格網(wǎng)系統(tǒng)中具有極其特殊的重要地位，迄今仍在美國(guó)的許多領(lǐng)域中發(fā)揮著基礎(chǔ)性作用。本文試圖通過(guò)對(duì)PLSS的剖析，詳細(xì)敘述PLSS如何處理解決這些問(wèn)題，以期為中國(guó)地理格網(wǎng)系統(tǒng)的建立提供新思路。

1 PLSS產(chǎn)生的歷史背景

PLSS的建立已有相當(dāng)長(zhǎng)的歷史［6］。1776年美國(guó)獨(dú)立戰(zhàn)爭(zhēng)剛剛結(jié)束，聯(lián)邦政府亟須籌措資金償還巨額的戰(zhàn)爭(zhēng)債務(wù)，但按照美國(guó)的《邦聯(lián)條例（Articles of Confederation）》，國(guó)會(huì)不能通過(guò)向美國(guó)居民直接征稅的方式增加國(guó)家的財(cái)政收入。另一方面，為了獎(jiǎng)勵(lì)在戰(zhàn)爭(zhēng)中給國(guó)家做出貢獻(xiàn)的部隊(duì)官兵，聯(lián)邦政府需要專設(shè)軍功保留地，以解決部隊(duì)官兵的軍功授地問(wèn)題。與此同時(shí)，東部移民為尋求工作機(jī)會(huì)，又源源不斷地涌向西部地區(qū)拓荒和占地。鑒于此，聯(lián)邦政府將目光投向西部連片的國(guó)有土地，決定將國(guó)有土地出讓給私人，以滿足籌措資金、軍功授地和安置移民的需要。

1785年，美國(guó)正式頒布了《土地法令（Land Ordinance）》，以法律的形式承認(rèn)聯(lián)邦政府有權(quán)出讓西部拓荒的土地，并且規(guī)定任何公共土地在出讓前必須進(jìn)行土地測(cè)量，隨之還出臺(tái)了土地測(cè)量的行動(dòng)綱領(lǐng)——“矩形測(cè)量體系 （Rectangular Survey System）”，為土地出讓和交易提供一種公正、經(jīng)濟(jì)和簡(jiǎn)便的土地調(diào)查方法［7］。按照Mendinghall的說(shuō)法，它是“現(xiàn)代國(guó)家中第一個(gè)運(yùn)用數(shù)學(xué)設(shè)計(jì)的國(guó)家級(jí)地籍測(cè)量系統(tǒng)”，并時(shí)常作為“一種土地改革的基本方法為外國(guó)官員所研讀”［8］。

美國(guó)曾經(jīng)是英國(guó)的殖民地，所以它的地籍測(cè)量一直沿用的是英式自然界標(biāo)法（Metes and Bounds）。該方法通常以明顯的地物（河流、湖泊、道路、建筑物等）確定土地權(quán)屬界限的界址點(diǎn)，并借助人文環(huán)境描述和說(shuō)明界址點(diǎn)位（http：／／en.wikipedia.org／wiki／Metes＿and＿bounds）。然而，隨著歲月的流逝，土地周圍的地物不可避免地會(huì)受到某種程度的破壞，甚至有可能徹底毀滅。一旦界址點(diǎn)依附的地物遭到破壞，就會(huì)出現(xiàn)依據(jù)文字描述無(wú)法在實(shí)地找到相應(yīng)界址點(diǎn)位置的尷尬局面，導(dǎo)致地籍資料延續(xù)或者變更上的困難。

再者，當(dāng)時(shí)美國(guó)的測(cè)量技術(shù)很落后，無(wú)法開展大規(guī)模的土地測(cè)量。如果繼續(xù)沿用以往的地籍測(cè)量方式，不僅測(cè)出的土地形狀不規(guī)整，而且界標(biāo)也不容易維護(hù)，這可能會(huì)為日后留下大量的邊界糾紛［9］，另外緩慢的測(cè)量速度也跟不上當(dāng)時(shí)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和土地管理的需要。鑒于此，美國(guó)聯(lián)邦政府認(rèn)識(shí)到建立新的地籍測(cè)量系統(tǒng)迫在眉睫。隨著1785年《土地法令》的頒布，PLSS成為美國(guó)建國(guó)后一種重要的地籍測(cè)量方法。此后，經(jīng)過(guò)各級(jí)土地管理部門的努力，1973年美國(guó)政府重新修訂了《美國(guó)公共土地測(cè)量規(guī)范（Manual of Instructions for the Survey of the Public Lands of the United States）》，全面指導(dǎo)美國(guó)地籍調(diào)查工作（www.blm.gov／cadastral／Manual／73man／id1.htm）。

PLSS對(duì)美國(guó)社會(huì)的影響巨大，它給美國(guó)社會(huì)帶來(lái)的不僅僅是地籍測(cè)量方法的改變，更有城市規(guī)劃理念、生活方式的突破［10］。譬如，在美國(guó)廣大的農(nóng)村地區(qū)，道路是沿著PLSS定義的土地權(quán)屬界線走向修建的，道路的具體位置也用PLSS描述，有時(shí)甚至采用PLSS命名。再如，PLSS元素大量出現(xiàn)在美國(guó)各類地圖上，它不僅幫助人們了解土地的劃分、位置及所有權(quán)，還具有地理定位功能。從空中俯視發(fā)現(xiàn)美國(guó)鄉(xiāng)村的農(nóng)田布局整齊劃一，其原因主要是美國(guó)采用了PLSS方法劃分地類界。

總之，PLSS因其簡(jiǎn)單、直觀的表現(xiàn)形式，在美國(guó)已實(shí)施了200多年。無(wú)論是從土地權(quán)屬確立的角度，還是從地籍測(cè)量的方式看，該系統(tǒng)都已形成比較完整的測(cè)量體系，且迄今美國(guó)中、西部仍有30個(gè)州（覆蓋美國(guó)將近72%的土地）將它作為土地資源管理的基礎(chǔ)框架。

2 PLSS及其測(cè)量基準(zhǔn)

如同北美大地基準(zhǔn)NAD27和NAD83一樣，PLSS可作為美國(guó)中、西部大地測(cè)量、地圖制圖等產(chǎn)品的國(guó)家空間參考系，在實(shí)際測(cè)量工作中，它充當(dāng)著一個(gè)國(guó)家測(cè)量控制網(wǎng)，被稱為PLSS基準(zhǔn)（PLSS Datum）［11］。因此，美國(guó)土地管理局迄今仍在采用先進(jìn)的測(cè)繪技術(shù)，一直對(duì)PLSS進(jìn)行更新與維護(hù)，以滿足日益增長(zhǎng)的測(cè)量精度和坐標(biāo)數(shù)據(jù)服務(wù)的需要。由于當(dāng)時(shí)美國(guó)的測(cè)量技術(shù)相當(dāng)落后，無(wú)法為大規(guī)模的土地買賣、繼承和轉(zhuǎn)移等提供地產(chǎn)界線和面積測(cè)量，必須采用直線劃分和測(cè)量土地這種簡(jiǎn)捷而有效的方式，于是，“逐級(jí)劃分”和“矩形格網(wǎng)”成為美國(guó)PLSS的兩個(gè)鮮明特征。

2.1 PLSS的基本組成

按照1785年《土地法令》的規(guī)定，美國(guó)西部的土地，無(wú)論是高山峽谷地區(qū)，還是平原丘陵地區(qū)，一律按照縱橫等間距由大到小逐級(jí)劃分，從而把各州的土地分割成一系列“矩形”格網(wǎng)單元，最終實(shí)現(xiàn)了土地的“方塊化”。就地理格網(wǎng)系統(tǒng)的本質(zhì)而言，PLSS同中國(guó)古代的“井田制”可能有些類似［12］。PLSS的基本組成是：

（1）各州自行選定坐標(biāo)系的大地原點(diǎn)（Initial Point），并將其作為全州測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)［13］，建立局部的平面直角坐標(biāo)系。經(jīng)過(guò)原點(diǎn)的子午線為起始子午線（Principal Meridian）、緯線的平行線為基線（Base Line），分別作為坐標(biāo)系的Y軸和X軸。各州內(nèi)的地面某點(diǎn)位置就由相對(duì)于該坐標(biāo)系的坐標(biāo)值給出。以伊利諾斯州為例，大地原點(diǎn)設(shè)在北緯40°00′50″，西經(jīng)90°27′11″處，即伊利諾伊河右岸與第四條起始子午線（Fourth Principal Meridian）的交點(diǎn)。

（2）先按Township劃分各州的土地。從起始子午線出發(fā)，分別向東或向西，每隔大約6mi（約9.7 km）做一組與基線正交的經(jīng)線，稱為范圍線（Range Line），采用1E、2E……和1W、2W……編號(hào)。從基線出發(fā)，分別向南或向北，每隔6mi做一組與起始子午線正交的緯線，稱為鎮(zhèn)區(qū)線（Township Line），采用1N、2N……和1S、2S……編號(hào)。由Township Line和Range Line構(gòu)成的區(qū)域稱為Township。它的面積大約36mi2（約93km2），按統(tǒng)一編碼進(jìn)行標(biāo)識(shí)。如編號(hào)為T4NR3E4th PM表示：自第4條起始子午線起，向北4個(gè)單元，向東3個(gè)單元的矩形區(qū)域。實(shí)際上，Township是一種處理和出售土地的單位［14］。

（3）再按Section劃分Township。通常規(guī)定將Township按縱橫各1mi分為36個(gè)矩形區(qū)域。每個(gè)區(qū)域稱為Section，面積大約為1mi2（640acre，約2.6km2），它是美國(guó)聯(lián)邦政府規(guī)定的最小土地劃分單位，其編號(hào)從每個(gè)Township右上角起，自東向西，由北往南，按“弓”字形方向，用自然序數(shù)1，2，…，36表示。

（4）上述劃分體系僅限于美國(guó)聯(lián)邦層面上。如果州政府需要，可以在Section基礎(chǔ)上繼續(xù)細(xì)分，但劃分方法與前述稍有不同。一般而言，將每個(gè)Section四等分，形成4個(gè) Quarter－Sections。每個(gè) Quarter－Section的面積大約是0.25mi2（160acre，約0.65km2）。依次類推，在Quarter－Section基礎(chǔ)上還可以再細(xì)分，直到滿足需要為止。

（5）當(dāng)土地權(quán)屬界線劃定后，需將權(quán)屬界線的界址點(diǎn)（Corner）在實(shí)地設(shè)置永久性界標(biāo)（Monument），采用地下的或地上的標(biāo)志長(zhǎng)期標(biāo)定。按照美國(guó)聯(lián)邦政府的規(guī)定，分別設(shè)置3類界標(biāo)：①Township Corner，位于Township和Range的交點(diǎn)處；②Section Corner，位于Section與Section的交點(diǎn)處；③ Quarter Corners，位 于 Section 與 Quarter－Section的交點(diǎn)處。

美國(guó)土地管理局負(fù)責(zé)PLSS的界標(biāo)維護(hù)、測(cè)定以及坐標(biāo)數(shù)據(jù)的對(duì)外發(fā)布（www.geocommunicator.gov）。這些界標(biāo)的主要作用是：作為土地權(quán)屬在實(shí)地的法律憑證，以保護(hù)土地財(cái)產(chǎn)或出讓的安全；作為國(guó)家級(jí)土地信息系統(tǒng)框架，以保證地籍測(cè)量的精度；作為平面測(cè)量（即地籍測(cè)量、地形測(cè)量、工程測(cè)量）的控制點(diǎn)，以限制測(cè)量誤差的傳遞和積累。通過(guò)野外測(cè)量和內(nèi)業(yè)計(jì)算，準(zhǔn)確地測(cè)定這些界標(biāo)的平面位置和高程。內(nèi)業(yè)計(jì)算軟件（Cadastral Measurement Management）由美國(guó)土地管理局和緬因州立大學(xué)聯(lián)合開發(fā)（www.cadastral.com／cadbalt1.htm）。

2.2 PLSS的測(cè)量基準(zhǔn)

PLSS與一般的地理格網(wǎng)系統(tǒng)不同之處在于，它本身是一種美國(guó)經(jīng)典的大地測(cè)量基準(zhǔn)，被稱為PLSS Datum［11］。該基準(zhǔn)的大地原點(diǎn)由各州自行規(guī)定，用單點(diǎn)天文測(cè)量數(shù)據(jù)定義。各州內(nèi)任一界址點(diǎn)的平面位置，均可直接從地面長(zhǎng)度和角度測(cè)量中求得。

兩點(diǎn)間的距離，在PLSS測(cè)量時(shí)，直接用岡特式測(cè)釬（Gunter′s chain）丈量其長(zhǎng)度（http：／／en.wikipedia.org／wiki／Gunter%27s＿chain）。測(cè)釬通常由銅桿制成，長(zhǎng)度為100link。一般固定以10根為一組，采用銅環(huán)套攏固定。所以，chain既指量距工具，又指度量單位，其最小刻度為link，1link約為7.92 feet，每10link為1dc（decimalized chain），全長(zhǎng)為66feet。測(cè)釬法測(cè)量水平距離，方法簡(jiǎn)便、快捷，適宜性強(qiáng)，但只適合直線段的測(cè)距。

兩點(diǎn)間的方位角，在測(cè)量?jī)x器匱乏但又需要大范圍測(cè)量的年代，只能采用天文測(cè)量方法確定，由觀測(cè)恒星確定的真方位角（即垂線與真子午線方向的水平夾角）來(lái)描述［15］。在天文坐標(biāo)系中，地面上任一點(diǎn)的觀測(cè)量，經(jīng)旋轉(zhuǎn)均可變換成真北方向。然而，除赤道外，地面上經(jīng)度不同的點(diǎn)，其真子午線方向是不平行的，它們均向地球的兩極收斂［16］。在美國(guó)，真子午線收斂速度是南北相差1Township的兩地，緯度的弧度相差20～50feet。由此看來(lái)，每個(gè)格網(wǎng)單元的面積并不相等。

由于地球是曲面的，且地球（大陸和海底）表面的形狀極不規(guī)則。很顯然，這種近似的平面坐標(biāo)，只有在較小的范圍內(nèi)才能有較高的準(zhǔn)確度。還由于測(cè)量誤差的積累，導(dǎo)致范圍越大誤差也越大，特別是在兩極地區(qū)，格網(wǎng)單元的變形很大。為了限制測(cè)量誤差的傳播和積累，以達(dá)到預(yù)定的精度，PLSS在界址點(diǎn)上平均布設(shè)控制點(diǎn)，采用單點(diǎn)天文測(cè)量法，精確地確定其平面位置和高程；再以這些點(diǎn)為基礎(chǔ)，測(cè)定其周圍的地理位置。所以，界址點(diǎn)除了能確定土地權(quán)屬界址外，還能起到控制點(diǎn)的作用，由它們構(gòu)成了州級(jí)控制網(wǎng)。

如圖1所示，當(dāng)A、B兩點(diǎn)間相距較遠(yuǎn)，需要穿越一組真子午線時(shí)，直線AB（line 1）與每根真子午線的夾角，即真方位角均不同（line 2）。地面上任意兩點(diǎn)間的水平距離，其前向方位角、后向方位角處不等。為了解決直線定向方位角的改正問(wèn)題，PLSS給出了“rhumb line”的概念，即直線AB以90°方位角穿過(guò)每根真子午線。從圖1可以清晰地看到，它是一根弧線（line 3），非直線?！皉humb line”因其不變的方位角，保證了導(dǎo)線測(cè)量的精度，即在“rhumb line”上任意兩點(diǎn)間的導(dǎo)線邊c1、c2、c3和c4，它們的方位角等于該線的方位角［9］。

圖1 子午線收斂角的變換Fig.1 The transformation of the convergence of meridians

一般采用岡特式測(cè)釬測(cè)量閉合導(dǎo)線時(shí)，因子午線收斂角的緣故，會(huì)出現(xiàn)“cardinal square”現(xiàn)象，即南、北子午線的長(zhǎng)度不等。具體而言，在美國(guó)大陸緯度40°的地區(qū)，北子午線將縮短1.12inch；在緯度70°的地區(qū)，北子午線將縮短3.65inch。為了補(bǔ)償子午線收斂，保證Township尺寸一致，自起始子午線起，分別向東或向西，每隔24mi做一組與基線正交的經(jīng)線，稱為參考子午線（Guide Meridian）；再自基線起，分別向南或向北，每隔24mi做一組與起始子午線正交的緯線，稱為標(biāo)準(zhǔn)平行線（Standard Parallel），即改正線（correction lines）（http：／／www.landsurveyinghistory.ab.ca／township.htm）（圖2）。

圖2 子午線的改正線說(shuō)明Fig.2 The illustration of the correction lines of meridian

在每根改正線（標(biāo)準(zhǔn)平行線）上，為了改正子午線收斂角，自起始子午線，向西平移Range Lines若干jog（http：／／en.wikipedia.org／wiki／Dominion＿Land＿Survey）。例如，橫穿Edmonton北部Namco的第14根改正線，在第10根Range Line東北界址點(diǎn)上，向西平移子午線1jog，約等于36.23chain（2 390.8feet＝728.7m）；位于相同改正線，但在第25根Range Line東北界址點(diǎn)上，向西平移子午線1jog，約等于96.60chain（6 375.6feet＝1 943.3 m）。

界址點(diǎn)觀測(cè)量的處理包括：真子午線（true meridian）的確定、子午線收斂角（convergence of the meridians）的變換、沿著真平行圈（true parallels of latitude）的弧長(zhǎng)測(cè)量以及界址線方向的變換。通過(guò)處理和計(jì)算，最終得到每個(gè)界址點(diǎn)坐標(biāo)的精確值。

3 PLSS對(duì)中國(guó)地理格網(wǎng)系統(tǒng)建立的啟示

本文從歷史背景到理論原理全面剖析了PLSS，作為一種美國(guó)地籍的空間數(shù)據(jù)框架，它對(duì)國(guó)家級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)的建立具有重要的啟示作用，可概括為：

第一，PLSS從理論與實(shí)踐上證明了地理格網(wǎng)系統(tǒng)的存在。最常見(jiàn)的地理格網(wǎng)系統(tǒng)主要是經(jīng)緯網(wǎng)和球面剖分三角網(wǎng)［1］。經(jīng)緯網(wǎng)作為一種空間數(shù)據(jù)定位框架，主要用于地形圖的分幅管理，而球面剖分三角網(wǎng)主要用于我國(guó)測(cè)量基礎(chǔ)控制網(wǎng)的建設(shè)。雖然從幾何形式上經(jīng)緯網(wǎng)仍算得上是矩形格網(wǎng)系統(tǒng)，但這種格網(wǎng)逐步向兩極收斂，導(dǎo)致粒度不夠均勻，格網(wǎng)單元的變異性較大。至于球面剖分三角網(wǎng)，它因幾何形式與現(xiàn)代空間測(cè)量所采用的“柵格式”像元不同，導(dǎo)致這兩類地理格網(wǎng)幾何形狀不一致。無(wú)論是早期的經(jīng)緯網(wǎng)，還是球面剖分三角網(wǎng)，以及現(xiàn)代球面剖分菱形網(wǎng)和六邊形網(wǎng)，均不像PLSS既保留了地理空間數(shù)據(jù)的管理功能，又能為普通地形圖實(shí)測(cè)提供具有控制意義的點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)兩種格網(wǎng)系統(tǒng)的相互融合。

第二，PLSS從國(guó)家控制點(diǎn)提供上說(shuō)明了地理格網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)用性。如上所述，作為一種實(shí)用的而不僅僅是科學(xué)的、合理的地理格網(wǎng)系統(tǒng)，PLSS既解決了數(shù)學(xué)模型與誤差分析、統(tǒng)一編碼與快速檢索以及坐標(biāo)轉(zhuǎn)換與空間計(jì)算等理論問(wèn)題，也按照美國(guó)國(guó)家測(cè)繪等級(jí)精度要求，采用從整體到局部、分級(jí)布施、逐級(jí)控制的原則建立了國(guó)家各級(jí)控制網(wǎng)，將地理空間基礎(chǔ)框架和國(guó)家基礎(chǔ)控制網(wǎng)合二為一，歸屬于同一個(gè)地理格網(wǎng)系統(tǒng)下。但不難看出，現(xiàn)有全球離散格網(wǎng)（Discrete Global Grid，DGG）的研究在過(guò)去一段時(shí)間里基本上還停留在地理格網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模上，而關(guān)于地理格網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)用性方面卻少有涉及。因此，尋求建立一種地理格網(wǎng)系統(tǒng)，既能為地球系統(tǒng)科學(xué)研究提供空間基礎(chǔ)框架，又能為測(cè)繪全國(guó)各種比例尺的地形圖提供基本控制網(wǎng)，成為DGG研究的重點(diǎn)。PLSS歷史表明，一個(gè)國(guó)家級(jí)地理格網(wǎng)系統(tǒng)的投入使用，除了大量學(xué)者們的努力外，還需要國(guó)家法律的支持。

第三，PLSS從數(shù)學(xué)模型上解決了地理格網(wǎng)系統(tǒng)的誤差改正。通過(guò)現(xiàn)有的DGG和PLSS的誤差改正方法比較，PLSS的特點(diǎn)可以得到充分的體現(xiàn)。Fuller剖分模型、QTM模型、ESSG模型等是當(dāng)今GIS學(xué)者提出的全球離散格網(wǎng)模型，它們均符合Goodchild提出的地理格網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)有DGG（如ESSG模型）可通過(guò)控制最大、最小格網(wǎng)單元體積比不超過(guò)8.89、曲面面積比不超過(guò)2.21來(lái)保證粒度均勻性［3］。就目前筆者所收集到的文獻(xiàn)看，從大地測(cè)量基準(zhǔn)出發(fā)，分析和處理網(wǎng)格分割數(shù)學(xué)模型的誤差改正文獻(xiàn)較為鮮見(jiàn)。另一方面，PLSS的建立與1785年美國(guó)出臺(tái)的《土地法令》有關(guān)。為了解決聯(lián)邦政府所面臨的土地分配、出售、轉(zhuǎn)讓和贈(zèng)與等問(wèn)題，該法令以國(guó)家法律的形式確定了6mile2的村鎮(zhèn)測(cè)量制度，于是這種矩形格網(wǎng)系統(tǒng)的土地測(cè)量成為當(dāng)時(shí)美國(guó)土地制度的最重要特征。盡管當(dāng)時(shí)的測(cè)量技術(shù)很落后，美國(guó)的測(cè)量工作者從天文大地測(cè)量學(xué)出發(fā)，研究和建立了一整套處理地理格網(wǎng)模型的變形誤差及其傳播的嚴(yán)密理論及其算法，以保證每塊村鎮(zhèn)的實(shí)地位置精準(zhǔn)、面積相等。

第四，PLSS從歷史背景上說(shuō)明了地理格網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。PLSS的建立與完善經(jīng)歷了200多年的歷史，它摒棄了一般使用的自然界標(biāo)法，取而代之采用現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置界標(biāo)來(lái)確定宗地界線在實(shí)地的地理位置，今天才能較為完整地繼續(xù)保留原有的土地權(quán)屬界址，為將來(lái)可能產(chǎn)生的土地產(chǎn)權(quán)糾紛提供法律依據(jù)，同時(shí)界標(biāo)的測(cè)量成果還能為普通測(cè)量提供控制點(diǎn)服務(wù)。盡管PLSS的出現(xiàn)歸結(jié)為美國(guó)早期實(shí)施的矩形土地測(cè)量制度，期間日新月異的現(xiàn)代測(cè)量技術(shù)使它的影響力有所減弱，但最終該系統(tǒng)不僅以其固定的形式維護(hù)了土地產(chǎn)權(quán)制度的嚴(yán)肅性，而且以測(cè)量成果的持續(xù)維護(hù)和長(zhǎng)久服務(wù)給GIS學(xué)界帶來(lái)了更深層次的思考。

綜上所述，現(xiàn)代遙感技術(shù)的發(fā)展和海量空間信息的應(yīng)用，讓地理格網(wǎng)系統(tǒng)的價(jià)值重新得到了體現(xiàn)。本文通過(guò)對(duì)PLSS的深入剖析，在地理格網(wǎng)的分割方式、格網(wǎng)單元的變形和誤差處理、地理格網(wǎng)編碼與檢索機(jī)制方面，對(duì)我國(guó)地理格網(wǎng)系統(tǒng)的建立和研究具有重要啟發(fā)意義。

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