本文以大范围地球空间信息的管理为应用背景，探讨了球面离散网格数据模型的理论和方法。研究了从网格构建到多分辨率实时显示所需解决的一系列理论和技术问题，重点在球面网格生成、网格选择、网格数字空间构建、网格单元多分辨率管理等方面进行了较为系统的分析和实验，得出了部分结论。本文完成的主要工作有： 1．将传统平面网格扩展到球面，设计并实现了适合大范围遥感影像和地形数据表达的球面瓦片四叉树模型。详细探讨了基于TIFF和XML开放标准的数据组织方案，论述了与球面地形实时显示相关的数据简化及处理方法。 2．提出了先确定边界、再逐步精化的研究思路，形象、直观地阐述了施奈德等积多面体投影的基本原理并推导了严密计算公式，在此基础上给出了详细算法，分析了单个投影面上长度和角度的变形规律。 3．设计并实现了一种能够生成球面等积三角形、四边形和六边形网格的通用算法，结合实验分析了网格单元的最大／最小边长比、最大／最小夹角比、周长均方差等多项指标随剖分层次及单元位置的变化关系，结果表明H4-CI网格的性质最优。 4．提出六边形网格上边界四元组的概念，利用QTM编码成功构建了H4-CI网格的数字空间，将六边形网格的空间分析进一步分解到四元三角形及子单元中处理。 5．探讨了H4-CI网格中地理坐标与单元地址码的转换问题，设计并实现了基于三轴坐标系的转换算法，解决了“行列逼近法”易出现错误编码的问题，保证了计算的准确性和可靠性。 6．提出了子单元检索分析与邻近搜索算法，以此为基础研究了H4-CI网格的可视范围剪裁和视点相关LOD显示技术，通过实验证明了该方法的正确性和可行性。 7．研究了基于H4-CI网格的球面Voronoi图膨胀算法，实验结果表明该算法不仅适用于球面上的点、线、面集，而且具有较高精度。 8．利用地图投影理论研究了椭球面上离散网格的生成算法，建立了球面与椭球面的四种对应关系。实验结果表明，如果无需保持网格特性，采用地心纬度生成椭球面网格是较理想的一种方案。若要保证网格单元的面积相等，可以采用等积投影生成椭球面网格，此时原球面网格的各种特性得以保留。 9．在以上研究的基础上，设计并实现了一个多线程的全球地形浏览原型系统（GlobalView 1.01），借鉴网络通信原理设计了具有一定灵活性的球面网格应用模式，实现了基于这一模式的原型系统（GridView 1.0）。