空間信息網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展和方向探討

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1、空間信息網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展和方向探討1問題的提出???地理（地球）空間信息以地圖形式在紙介質(zhì)上表示已有幾千年的歷史。當(dāng)電子計(jì)算機(jī)問世后，由于電子計(jì)算機(jī)更方便、準(zhǔn)確、高效地處理空間信息，人們自然地想到了“地圖數(shù)字化”道路，開始以離散而且有拓?fù)潢P(guān)系的點(diǎn)串來描述點(diǎn)、線、面、體各種空間要素。1963年，加拿大測繪學(xué)家R.T．湯姆林森（H.T.Tomlinson）博士首次提出了地理信息系統(tǒng)這一術(shù)語，并且建立了世界上第一個(gè)GIS一加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS)，這標(biāo)志著地理信息系統(tǒng)的誕生。自誕生以來，GIS從不成熟走向成熟，從純粹的研究走向?qū)嶋H應(yīng)用。地理信息系

2、統(tǒng)在過去的10年里得到了很大的發(fā)展，在處理空間信息的拓?fù)潢P(guān)系、存儲非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)方面，傳統(tǒng)的GIS都已經(jīng)比較成熟。???然而，傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)沒能很好地解決空間信息的共享和利用問題。與一般的信息不一樣，空間信息具有關(guān)系復(fù)雜、非結(jié)構(gòu)化、數(shù)據(jù)量大、多比例尺、隨時(shí)間變化等特點(diǎn)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，由于不同行業(yè)、不同部門有不同內(nèi)容的專業(yè)信息，空間數(shù)據(jù)的生產(chǎn)、維護(hù)都分散在不同的單位進(jìn)行，很難進(jìn)行全部統(tǒng)一集中。因此，比較可行的辦法是各個(gè)行業(yè)、部門相對集中地分而治之，通過合理的技術(shù)途徑，為其他部門提供服務(wù)。???在現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上空間信息的研究與應(yīng)用已有較

3、多的成果。但事實(shí)證明，由于技術(shù)上的局限性，它們無法滿足對極端密集的空間數(shù)據(jù)進(jìn)行極其復(fù)雜的仿真、分析、共享、傳輸、訪問等操作的需求。當(dāng)前眾多的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用主要基于web技術(shù)（如IETF和W3C標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議TCP/IP、HTTP、SOAP等，信息交換語言有HTML、XML等）,web技術(shù)的普遍應(yīng)用已經(jīng)深得人心。但隨著更多種類和更加復(fù)雜的用戶交互模型的出現(xiàn)，傳統(tǒng)的B/S或C/S結(jié)構(gòu)的信息交互方式已經(jīng)不能滿足人們對快速、方便、安全、準(zhǔn)確地獲取信息的需求，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：①基于www的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)尚有大量的處理器、存儲能力和網(wǎng)絡(luò)帶寬的閑置；②web方式的信

4、息共享機(jī)制本身存在一些欠缺，造成了人們通過互聯(lián)網(wǎng)獲取信息的不便；③www方式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)缺乏有效的安全管理機(jī)制。???Web技術(shù)在這些方面的不足恰恰為網(wǎng)格技術(shù)提供了用武之地，例如提供超級計(jì)算能力、閑置帶寬利用、集成信息服務(wù)、“一步登錄”（singlesign-on）、提供有保障的服務(wù)質(zhì)量等。要解決空間信息的共享問題，必須從根本上研究適合于空間信息共享的基礎(chǔ)理論和方法，從空間信息的表示、數(shù)據(jù)的組織和管理、共享和服務(wù)模式上提出有別于目前空間信息系統(tǒng)的一套體系框架。網(wǎng)格技術(shù)與空間信息技術(shù)結(jié)合，有望解決共享和服務(wù)模式方面的問題。在地理空間信息技術(shù)中引入網(wǎng)

5、格概念和技術(shù)，建立面向服務(wù)的，以空間信息采集、集成、服務(wù)為日標(biāo)的體系結(jié)構(gòu)——空間信息網(wǎng)格，將是空間信息技術(shù)發(fā)展史上的一次重大革命。加快建立國家空間信息網(wǎng)格，整合有限的空間信息資源，實(shí)現(xiàn)資源共享與協(xié)同使用，最大程度地滿足當(dāng)今社會對空間信息服務(wù)的需求，將是擺在科技工作者面前的迫切需要解決的重大課題，也是空間信息技術(shù)發(fā)展賦予我們的重要?dú)v史使命。2空間信息網(wǎng)格的特點(diǎn)???網(wǎng)格是科技界為解決當(dāng)今世界許多科學(xué)難題提出的新概念，它是建立在互聯(lián)網(wǎng)和網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的。傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)上的連通，萬維網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了基于互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)頁的聯(lián)通，而網(wǎng)格是繼互聯(lián)網(wǎng)之后的

6、又一次重大科技進(jìn)步，它代表了一種先進(jìn)的技術(shù)和基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)格技術(shù)的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬環(huán)境上所有資源的共享和協(xié)同工作，消除資源孤島和信息孤島。???空間信息網(wǎng)格（SpatialInformationGrid,SIG）是一種匯集和共享地理上分布的海量空間信息資源，對其進(jìn)行一體化組織與處理，從而具有按需服務(wù)能力的、強(qiáng)大的空間數(shù)據(jù)管理和信息處理能力的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。空間信息網(wǎng)格是一個(gè)分布的網(wǎng)絡(luò)化環(huán)境，連接空間數(shù)據(jù)資源、計(jì)算資源、存儲資源、處理工具和軟件以及用戶，能夠協(xié)同組合各種空間信息資源，完成空間信息的應(yīng)用與服務(wù)。在這個(gè)環(huán)境中，用戶可以提出多種數(shù)據(jù)處

7、理的請求，確保來自任何空間信息源的空間信息（anyresource)，經(jīng)過處理能在任何時(shí)候（anytime）發(fā)送并服務(wù)于在任何地點(diǎn)（anywhere）任何有需求而且有相應(yīng)權(quán)限的最終用戶（anyone)。???空間信息網(wǎng)格技術(shù)是一個(gè)前沿的研究領(lǐng)域，它涉及多學(xué)科和各種技術(shù)的相互滲透、相互支撐?？臻g信息網(wǎng)格作為一種新興的技術(shù)，正處在不斷發(fā)展和變化當(dāng)中，它有很多獨(dú)特的特征：???（1）空間信息網(wǎng)格能夠提供資源共享，消除信息孤島，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序的互連互通。網(wǎng)格與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)不同，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的是一種硬件的連通，而網(wǎng)格能實(shí)現(xiàn)應(yīng)用層面的連通。???（2）空間信

8、息網(wǎng)格實(shí)現(xiàn)了協(xié)同工作，把分布在不同地理位置的計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)庫、實(shí)驗(yàn)設(shè)備等異構(gòu)資源統(tǒng)統(tǒng)連接起來，通過網(wǎng)格調(diào)度程序進(jìn)行協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)資源利用效率的最大化。?