基于网格的空间信息服务关键技术研究
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摘要
计算机网络技术和分布式计算技术的迅猛发展为地理信息系统向大众化、分布式、网络化的空间信息服务的演变提供了技术基础。空间信息的多样性、动态性、异构性、海量性、分布性等都对传统的Internet环境下空间信息服务提出了新的挑战。目前对于空间信息服务的研究，主要是以Web Service为技术框架，依据OGC制定空间信息服务的一些规范，如WMS，WFS，WCS等。它们在实现空间信息共享与互操作方面起到了一定的作用，但是在对海量分布式空间数据的处理以及为用户提供一体化和透明的服务方法上遇到了许多难以克服的困难，同时在提供计算能力、协同能力、迁移服务能力等方面也多有不足。
网格的出现和发展为空间信息资源的有效利用和共享提供了一个可靠的环境。网格是在网络之上运行的以实现资源共享和协作为目标的软件基础设施，它提供了一种集成的资源和服务的环境。网格的出现为解决空间信息服务领域存在的一些难点问题带来了希望。高性能并行计算是提高空间信息服务效率的有效方法，而网格是提供高性能并行计算的有力武器。通过共享资源、协作以及并行计算，网格技术可以集成计算能力，提供有效集群和负载平衡，支持多用户空间操作的协同，解决空间信息服务中的诸如计算能力不足、缺乏协作等问题。基于网格环境和移动Agent技术的结合，还可以方便地实现空间信息服务的迁移。
本文将网格技术应用到空间信息服务领域，研究利用网格技术解决空间信息服务的共享、效率、计算力、协同、迁移等问题。论文围绕“基于网格的空间信息服务关键技术”这一主题，研究了基于网格的空间信息服务体系结构，以及网格在地图服务、空间信息搜索、空间信息协同服务和空间信息服务迁移中应用的关键技术，主要研究工作如下：
(1) 对网格技术和空间信息服务体系结构进行了深入的研究，提出了空间信息服务应用网格技术主要有四种模式：空间信息网格服务模式、空间信息分布式并行服务模式、空间信息协同服务模式、空间信息服务的迁移服务模式。在此基础上提出了基于网格中间件的空间信息服务的四层体系结构。
(2) 对地图服务与网格技术的结合进行了研究，探讨OGSA(Open Grid Services Architecture)与OGC Web Services结合的两种方式：将空间信息网格服务封装成OGC Web Services；将OGC Web Services封装成空间信息网格服务。基于GT3.0设计和实现了网格地图服务，并提出了一个多网格地图服务系统的框架，结合加权轮询调度和地图分片调度策略实现网格地图服务的负载平衡。将网格地图服务技术应用于手机地图服务中，通过与J2ME技术的结合实现了一个Java手机地图服务系统原型。
With the rapid development of computer network technologies and distributed computing technologies, geographic information systems are being migrated to popular, distributed, and web-based geospatial information services. The characteristics of diversity, dynamic, heterogeneity, massive data volume and distribution of geospatial information under Internet environment are challenging the traditional geospatial information services. Currently most researches on geospatial information services are based on Web Services, according to the specifications of geospatial information services established by OGC such as WMS, WFS, WCS. These technologies have made great progresses in the sharing and interoperability of geospatial information. But there are many unconquerable problems such as the process of the distributed massive spatial data, providing integrated and transparent services, capability of geocomputing, collaboration of spatial manipulations and migration of geospatial information services for users.
The appearance and development of grid computing provide a reliable environment for the sharing and effective utilization of geospatial information resources. Grid is a software infrastructure for resource share and cooperation running on network, and provides the environment for the integration of resources and services. The appearance of Grid brings hopes to resolve the existing difficult problems in the domain of geospatial information services. High-powered parallel computing is an effective way to promote the efficiency of geospatial information services, while grid middleware is a strong tool to provide high-powered parallel computing. By sharing resources, collaboration and parallel computing based on grid technology, capabilities of computing can be collected, effective cluster and load balance can be provided, and collaboration of geospatial operations for team users can be supported. It can resolve the problems of geospatial information services such as
网格的出现和发展为空间信息资源的有效利用和共享提供了一个可靠的环境。网格是在网络之上运行的以实现资源共享和协作为目标的软件基础设施，它提供了一种集成的资源和服务的环境。网格的出现为解决空间信息服务领域存在的一些难点问题带来了希望。高性能并行计算是提高空间信息服务效率的有效方法，而网格是提供高性能并行计算的有力武器。通过共享资源、协作以及并行计算，网格技术可以集成计算能力，提供有效集群和负载平衡，支持多用户空间操作的协同，解决空间信息服务中的诸如计算能力不足、缺乏协作等问题。基于网格环境和移动Agent技术的结合，还可以方便地实现空间信息服务的迁移。
本文将网格技术应用到空间信息服务领域，研究利用网格技术解决空间信息服务的共享、效率、计算力、协同、迁移等问题。论文围绕“基于网格的空间信息服务关键技术”这一主题，研究了基于网格的空间信息服务体系结构，以及网格在地图服务、空间信息搜索、空间信息协同服务和空间信息服务迁移中应用的关键技术，主要研究工作如下：
(1) 对网格技术和空间信息服务体系结构进行了深入的研究，提出了空间信息服务应用网格技术主要有四种模式：空间信息网格服务模式、空间信息分布式并行服务模式、空间信息协同服务模式、空间信息服务的迁移服务模式。在此基础上提出了基于网格中间件的空间信息服务的四层体系结构。
(2) 对地图服务与网格技术的结合进行了研究，探讨OGSA(Open Grid Services Architecture)与OGC Web Services结合的两种方式：将空间信息网格服务封装成OGC Web Services；将OGC Web Services封装成空间信息网格服务。基于GT3.0设计和实现了网格地图服务，并提出了一个多网格地图服务系统的框架，结合加权轮询调度和地图分片调度策略实现网格地图服务的负载平衡。将网格地图服务技术应用于手机地图服务中，通过与J2ME技术的结合实现了一个Java手机地图服务系统原型。
With the rapid development of computer network technologies and distributed computing technologies, geographic information systems are being migrated to popular, distributed, and web-based geospatial information services. The characteristics of diversity, dynamic, heterogeneity, massive data volume and distribution of geospatial information under Internet environment are challenging the traditional geospatial information services. Currently most researches on geospatial information services are based on Web Services, according to the specifications of geospatial information services established by OGC such as WMS, WFS, WCS. These technologies have made great progresses in the sharing and interoperability of geospatial information. But there are many unconquerable problems such as the process of the distributed massive spatial data, providing integrated and transparent services, capability of geocomputing, collaboration of spatial manipulations and migration of geospatial information services for users.
The appearance and development of grid computing provide a reliable environment for the sharing and effective utilization of geospatial information resources. Grid is a software infrastructure for resource share and cooperation running on network, and provides the environment for the integration of resources and services. The appearance of Grid brings hopes to resolve the existing difficult problems in the domain of geospatial information services. High-powered parallel computing is an effective way to promote the efficiency of geospatial information services, while grid middleware is a strong tool to provide high-powered parallel computing. By sharing resources, collaboration and parallel computing based on grid technology, capabilities of computing can be collected, effective cluster and load balance can be provided, and collaboration of geospatial operations for team users can be supported. It can resolve the problems of geospatial information services such as
引文
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