当前，全球变化问题日益突出，地球系统科学的研究日益深入，越来越多的宏观应用(如全球环境与资源监测、气候与海洋变化、国防安全乃至战争等)涉及全球尺度，甚至涉及地球多个圈层，对地理信息系统和数字地球提出了新的挑战。地球系统是一个多圈层相互作用的复杂系统，设计一种多领域普适的球体网格，并基于此构建支持大尺度和跨圈层操作的多领域普适的地球系统空间框架，有助于促进地球系统各学科之间的合作交流与数据共享。　　本文综合分析现有的球面网格和球体网格，针对现有球体网格的不足，构建了一种多领域普适的球体网格-扩展菱形球体网格，并探索了扩展菱形球体网格的特性，为基于扩展菱形球体网格构建多领域普适的地球系统空间框架奠定基础。本文首先借鉴菱形球面网格的构建方法，设计了扩展菱形球体网格构建方法，并分析了扩展菱形球体网格的特点。然后从体积变化和角度变化两方面分析了扩展菱形球体网格的形变特征。随后借鉴栅格数据中的数据矩阵编码，设计了扩展菱形球体网格编码方法，并设计了网格编码与地理坐标系的转换方法、基于网格编码的邻近搜索方法、基于网格编码的级联搜索方法以及数据存储方法。最后以全球板块为例，基于多源异构的全球板块数据，采用扩展菱形球体网格，实现了全球板块在球体空间中的三维可视化，验证了扩展菱形球体网格构建方法、编码方法、转换方法和数据存储方法的可行性与准确性，并分析了扩展菱形球体网格特点和实用价值。　　扩展菱形球体网格是一种性能均衡的多领域普适的球体网格，具有多级分辨率、满足层次嵌套性、网格单元呈圈层式分布、网格粒度近似均等、网格之间邻近关系简单、球面方向上拓扑关系一致，可以支持大尺度和跨圈层数据操作。扩展菱形球体网格与栅格数据类似，具有三大特点：属性明显、定位隐含和空间分析简单高效。基于扩展菱形球体网格构建的多领域普适的地球系统空间框架，可以作为大尺度数据的动态模拟可视化平台，可以作为海量大尺度多源异构数据的统一管理平台，还可以作为空间分析和大规模数值模拟计算平台。