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1、網(wǎng)格技術(shù)與空間地理信息網(wǎng)格王俊①②李小榮③江帆②①解放軍軍事經(jīng)濟(jì)學(xué)院武漢430035；②解放軍信息工程大學(xué)測(cè)繪學(xué)院鄭州450052③景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院江西333000Email:jsjjwangjun@shou.com摘要：空間地理信息網(wǎng)格是網(wǎng)格技術(shù)在地理空間信息領(lǐng)域的具體應(yīng)用，本文介紹了網(wǎng)格的概念、網(wǎng)格發(fā)展現(xiàn)狀和網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)；并給出了具體的應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞：網(wǎng)格網(wǎng)格計(jì)算空間地理信息網(wǎng)格1.引言從上世紀(jì)60年代末開始研究計(jì)算機(jī)分組交換（PacketSwitch）技術(shù)到今天，Internet已經(jīng)走過兩代歷程。第一代是20世紀(jì)70～80年代，主要
2、的成就是把分布在世界各地的計(jì)算機(jī)用TCP/IP協(xié)議連接起來，主要的應(yīng)用是e-mail。第二代是20世紀(jì)90年代，主要成就是把成千上萬(wàn)個(gè)網(wǎng)站上的網(wǎng)頁(yè)連接起來，主要的應(yīng)用是Web信息瀏覽以及電子商務(wù)等信息服務(wù)。目前正處于從第二代Internet向第三代Internet過渡的轉(zhuǎn)型期。第三代Internet可稱為信息服務(wù)網(wǎng)格（InformationServiceGrid），其主要特點(diǎn)是不僅僅包括計(jì)算機(jī)和網(wǎng)頁(yè)、而且包括各種信息資源，例如數(shù)據(jù)庫(kù)、軟件以及各種信息獲取設(shè)備等，它們都連接成一個(gè)整體，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)如同一臺(tái)巨大無(wú)比的計(jì)算機(jī)，向每個(gè)用戶提供一體化的服
3、務(wù)。在平常所接觸的信息中，空間地理信息的比例可以占到80％左右，然而空間地理信息在網(wǎng)上傳送的信息中所占的比例卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)數(shù)字，空間地理信息的共享也嚴(yán)重滯后于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的速度?；赥CP/IP協(xié)議的萬(wàn)維網(wǎng)并不能很好地解決人們?cè)诳臻g地理信息共享方面所出現(xiàn)的問題，主要是由于分布式數(shù)據(jù)環(huán)境中TCP/IP協(xié)議的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(Peer-to-peer)傳輸優(yōu)點(diǎn)變成了缺點(diǎn)，使萬(wàn)維網(wǎng)上出現(xiàn)了大量的信息孤島。在這種情況下，網(wǎng)格技術(shù)的優(yōu)勢(shì)便顯示出來。2.網(wǎng)格與網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格就是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境，或者說是一個(gè)計(jì)算資源池。網(wǎng)格能夠充分吸收各種計(jì)算資源，包括計(jì)算
4、機(jī)資源、通信資源、軟件資源、信息資源和知識(shí)資源等，并將它們轉(zhuǎn)化成一個(gè)隨處可得的、可靠的、標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還是經(jīng)濟(jì)的計(jì)算能力。網(wǎng)格問題的求解就是網(wǎng)格計(jì)算。根據(jù)求解問題的特點(diǎn)，人們提出了多種名稱的網(wǎng)格，比如以數(shù)據(jù)密集型問題的處理為核心的數(shù)據(jù)網(wǎng)格，以解決科學(xué)問題為核心的科學(xué)網(wǎng)格，以全球地球系統(tǒng)模型問題求解為主要目的的地球系統(tǒng)網(wǎng)格等等。網(wǎng)格借鑒電力網(wǎng)（electricpower815grid）的概念提出來的，網(wǎng)格的最終目的是希望用戶在使用網(wǎng)格計(jì)算能力時(shí)，就如同現(xiàn)在使用電力一樣方便。我們?cè)谑褂秒娏r(shí)，不需要知道它是從哪個(gè)地點(diǎn)的發(fā)電站產(chǎn)生的，也不需要知道發(fā)電
5、的具體方式是電力、水力、風(fēng)力還是核力，只要連接到電源線上就可以獲取源源不斷的電能。網(wǎng)格也希望給用戶在使用網(wǎng)格計(jì)算能力時(shí)，如同使用電力一樣方便，為使用者提供與地理位置無(wú)關(guān)、與具體計(jì)算設(shè)施無(wú)關(guān)的通用的計(jì)算能力。下圖對(duì)電力網(wǎng)與網(wǎng)格做簡(jiǎn)單對(duì)比。風(fēng)力（地點(diǎn)A）電力網(wǎng)水力（地點(diǎn)C）火力（地點(diǎn)B）核力（地點(diǎn)D）電力電力電力電力數(shù)據(jù)（地點(diǎn)E）網(wǎng)格存儲(chǔ)（地點(diǎn)G）儀器（地點(diǎn)F）大型機(jī)（地點(diǎn)H）計(jì)算計(jì)算計(jì)算計(jì)算圖1電力網(wǎng)與網(wǎng)格組成的對(duì)比網(wǎng)格概念的核心就是突破了以往強(qiáng)加在計(jì)算資源之上的種種限制，使人們可以以一種全新的、更自由的、更方便的方式使用計(jì)算資源，解決更復(fù)雜
6、的問題。首先是突破計(jì)算能力的限制。以前大部分的用戶無(wú)法得到足夠的計(jì)算能力，使得許多問題的解決不能或不完全能靠計(jì)算來完成，對(duì)模型以及算法的化簡(jiǎn)是常見的近似方法，而網(wǎng)格將各種計(jì)算資源連接起來，組成一臺(tái)“超級(jí)計(jì)算機(jī)”，提供給用戶足夠的計(jì)算能力，從而可以做以前認(rèn)為無(wú)法完成或難以想象的工作。另外，當(dāng)用戶本身缺少計(jì)算資源時(shí)，也可以通過網(wǎng)格將計(jì)算遷移到適合的計(jì)算資源中求解，故而從另一個(gè)角度突破了計(jì)算能力的限制。其次是突破地理位置的限制。計(jì)算資源是分布在各地的。有時(shí)候，有些稀缺的資源無(wú)法與特定的地理位置分開，使用這樣的資源必須要到相應(yīng)的地方，給用戶增加了成
7、本，有時(shí)甚至“到某地去”是難以實(shí)現(xiàn)的，這很大程度限制了這些資源的使用。網(wǎng)格把資源全面整合，不存在地理上的差異，只要資源在網(wǎng)格上，就可以訪問。最后是突破傳統(tǒng)的共享或協(xié)作方面的限制。以前對(duì)資源的共享往往停留在數(shù)據(jù)文件傳輸?shù)膶哟?，而網(wǎng)格資源的共享允許對(duì)其它的資源進(jìn)行直接的控制，而且共享資源的各方在協(xié)作時(shí)可以以多種方式進(jìn)行廣泛的交流。比如研究人口統(tǒng)計(jì)模型，可以通過網(wǎng)格將社會(huì)學(xué)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)專家、GIS專家和數(shù)據(jù)庫(kù)專家等充分結(jié)合起來。有了網(wǎng)格平臺(tái)，許多需要協(xié)作的各方可以按需建立不同層次和級(jí)別的工作關(guān)系。3.網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)就是網(wǎng)格計(jì)算資源的
8、提供者，它包括高端服務(wù)器、集群系統(tǒng)、MPP系統(tǒng)大型存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫(kù)等。這些資源在地理位置上是分布的，系統(tǒng)具有異構(gòu)特性。寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)815寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中，提供高性能
