空间信息网格技术的发展和方向探讨

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1、空间信息网格技术的发展和方向探讨1问题的提出   地理（地球）空间信息以地图形式在纸介质上表示已有几千年的历史。当电子计算机问世后，由于电子计算机更方便、准确、高效地处理空间信息，人们自然地想到了“地图数字化”道路，开始以离散而且有拓扑关系的点串来描述点、线、面、体各种空间要素。1963年，加拿大测绘学家R.T．汤姆林森（H.T.Tomlinson）博士首次提出了地理信息系统这一术语，并且建立了世界上第一个GIS一加拿大地理信息系统（CGIS)，这标志着地理信息系统的诞生。自诞生以来，GIS从不成熟走向成熟，从纯粹的研究走向实际应用。地理信息系

2、统在过去的10年里得到了很大的发展，在处理空间信息的拓扑关系、存储非结构化数据方面，传统的GIS都已经比较成熟。   然而，传统的空间信息系统没能很好地解决空间信息的共享和利用问题。与一般的信息不一样，空间信息具有关系复杂、非结构化、数据量大、多比例尺、随时间变化等特点。然而，在实际应用中，由于不同行业、不同部门有不同内容的专业信息，空间数据的生产、维护都分散在不同的单位进行，很难进行全部统一集中。因此，比较可行的办法是各个行业、部门相对集中地分而治之，通过合理的技术途径，为其他部门提供服务。   在现有的互联网基础上空间信息的研究与应用已有较

3、多的成果。但事实证明，由于技术上的局限性，它们无法满足对极端密集的空间数据进行极其复杂的仿真、分析、共享、传输、访问等操作的需求。当前众多的互联网应用主要基于web技术（如IETF和W3C标准协议TCP/IP、HTTP、SOAP等，信息交换语言有HTML、XML等）,web技术的普遍应用已经深得人心。但随着更多种类和更加复杂的用户交互模型的出现，传统的B/S或C/S结构的信息交互方式已经不能满足人们对快速、方便、安全、准确地获取信息的需求，主要表现在以下三个方面：①基于www的互联网络尚有大量的处理器、存储能力和网络带宽的闲置；②web方式的信

4、息共享机制本身存在一些欠缺，造成了人们通过互联网获取信息的不便；③www方式的互联网络缺乏有效的安全管理机制。   Web技术在这些方面的不足恰恰为网格技术提供了用武之地，例如提供超级计算能力、闲置带宽利用、集成信息服务、“一步登录”（singlesign-on）、提供有保障的服务质量等。要解决空间信息的共享问题，必须从根本上研究适合于空间信息共享的基础理论和方法，从空间信息的表示、数据的组织和管理、共享和服务模式上提出有别于目前空间信息系统的一套体系框架。网格技术与空间信息技术结合，有望解决共享和服务模式方面的问题。在地理空间信息技术中引入网

5、格概念和技术，建立面向服务的，以空间信息采集、集成、服务为日标的体系结构——空间信息网格，将是空间信息技术发展史上的一次重大革命。加快建立国家空间信息网格，整合有限的空间信息资源，实现资源共享与协同使用，最大程度地满足当今社会对空间信息服务的需求，将是摆在科技工作者面前的迫切需要解决的重大课题，也是空间信息技术发展赋予我们的重要历史使命。2空间信息网格的特点   网格是科技界为解决当今世界许多科学难题提出的新概念，它是建立在互联网和网络基础上的。传统的互联网实现了计算机硬件技术上的连通，万维网实现了基于互联网的网页的联通，而网格是继互联网之后的

6、又一次重大科技进步，它代表了一种先进的技术和基础设施。网格技术的目标是实现网络虚拟环境上所有资源的共享和协同工作，消除资源孤岛和信息孤岛。   空间信息网格（SpatialInformationGrid,SIG）是一种汇集和共享地理上分布的海量空间信息资源，对其进行一体化组织与处理，从而具有按需服务能力的、强大的空间数据管理和信息处理能力的空间信息基础设施。空间信息网格是一个分布的网络化环境，连接空间数据资源、计算资源、存储资源、处理工具和软件以及用户，能够协同组合各种空间信息资源，完成空间信息的应用与服务。在这个环境中，用户可以提出多种数据处

7、理的请求，确保来自任何空间信息源的空间信息（anyresource)，经过处理能在任何时候（anytime）发送并服务于在任何地点（anywhere）任何有需求而且有相应权限的最终用户（anyone)。   空间信息网格技术是一个前沿的研究领域，它涉及多学科和各种技术的相互渗透、相互支撑。空间信息网格作为一种新兴的技术，正处在不断发展和变化当中，它有很多独特的特征：   （1）空间信息网格能够提供资源共享，消除信息孤岛，实现应用程序的互连互通。网格与计算机网络不同，计算机网络实现的是一种硬件的连通，而网格能实现应用层面的连通。   （2）空间信

8、息网格实现了协同工作，把分布在不同地理位置的计算机、数据库、实验设备等异构资源统统连接起来，通过网格调度程序进行协同工作，实现资源利用效率的最大化。