基于ogsa的网格gis研究

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1、第1章绪论1．1课题背景及产生GIs(地理信息系统)自60年代初诞生以来，经过三十多年的发展，在90年代初基本上完成了数据结构、算法和应用模型的理论研究和技术开发，在一定程度上满足了人们对空间数据处理的需求。但随着网络和各种通信技术的飞速发展，空间信息的有效管理、共享和远程数据访问的需求急剧增加，如何将地理上分布、系统异构的多种计算资源和空间数据资源通过高速网络连接起来，构建成空间数据处理的网络虚拟超级计算机系统，以此来解决大型空间信息应用问题也日益迫切。主要表现在：(1)分布在不同空间数据提供者手中的空间信息资源不能共享，空间信

2、息资源的整体利用率较低IIj。目前，在全世界的数据中，有75％以上的数据是空间数据。并且这种数据还在以每日TB级的速度增长。一方面，长期积累下来的各种信息资源被存放在相互孤立的不同生产者手中，形成无法共享的“信息孤岛”【24】；另一方面，数据消费者在进行分析决策时却发现无法或者很难获得所需要的数据。这种数据消费者迫切需要大量空间数据，而空间数据生产者虽然拥有海量数据却无法有效提供数据的矛盾正在不断加剧，迫切需要将现有的信息资源以一种最方便、最有效的方法提供给用户。(2)空间信息资源支撑环境的异构性【5】，导致不同系统无法进行有效的

3、协同工作。在空间信息基础设施的建设过程中，各生产单位一般都根据自身的需要进行空间信息的汇集和整理，通常不考虑其它部门和行业的需求。因此，各个单位开发或采购的软硬件系统只能为本单位或本部门服务。即使这种系统是开放的，也由于系统的异构性，造成不同单位间无法进行协同工作来解决应用问题。(3)空间信息技术的标准化工作，特别是服务的标准化工作相对滞后。在信息标准化建设方面，目前已经在空间信息的数据和元数据表示方面制燕山大学工学硕士学位论文定了相关标准16,7]。而在网络化的信息分析环境下，空间信息处理更需要实现服务的标准化，以支持空间信息共

4、享和协同工作，这方面的工作尚处于空白阶段。单用户GIS实现空间资源的数据化共享，WebGIS实现Web网页的共享，这两者对集中式存储的空间数据的处理和发布能基本上能满足人们的需求，但由于它们的体系结构的局限性使得单用户GIS和WebGIS无法解决上述问题博J。而在这时候，计算机网络领域产生了一种新的技术，叫做网格(Grid)技术。计算机网络技术的发展已经历了分别以Intemet和WEB为代表的两次浪潮【9‘1”，Intemet实现了计算机硬件之间的连通，WEB实现了网页之间的连通。网格技术产生于20世纪90年代初，并且已经成长为高

5、性能计算的一个新的研究热点，即将掀起第三代IT浪潮【9】。网格是利用计算机网络把地理上广泛分布的计算资源、存储资源、网络资源、软件资源、信息资源等连成一个逻辑整体，然后像一台超级计算机一样为用户提供一体化的信息应用服务。目的世界各国都在积极地开展格网技术研究，并且把格网计算技术应用在各个领域，如高能物理、全球变化、地震监测、商业计算、虚拟现实等。美国目前的民用网格已经含有一百余个结点，每个结点有几十亿到几千亿次的计算能力。最近，美国开始了STAR-11AP计划，试图将网格扩展到全世别12】。目前加入STAR-TAP网格的有加拿大、

6、新加坡、日本和中国台湾。网格技术包括面向高性能计算的网格技术(计算网格)和面向信息服务的网格技术(服务网格)。网格技术所要解决的问题可以简单的归结为：实现协同的资源共享和解决动态的、分布式的虚拟组织【l3J所遇到的问题。网格技术的目标是设计一个开放式的平台，它包括一系列的协议、服务、APiS(应用程序接口1、SDKS(软件开发工具包)，以解决上述问题。这种开放式的平台就是开放式网格服务体系结构(OGSA，OpenGridServicesArchitecture)[14】。本文正是基于上述的两种技术背景，利用网格技术能在广域网环境共

7、享各种资源的优点，将网格技术应用到GIs中去，提供一个在广域网环境下跨组织、动态共享GIS数据资源的初步解决方案，以解决当前在GIS领2第1章绪论域所面临的GIs数据不能广泛共享的问题。出于上述目的，本课题研究提出了一种基于OGSA的网格GIS系统，简称作“网格GIS”。1．2国内外研究现状1．2．1国际研究进展国际上的网格计算研究主要采用源码公开、合作的模式。其中全球网格论坛是目前主要的合作组织。目前有影响的研究计划有Globus、Legofn、Information_Power等。数据网格应用研究计划是一项宏伟计划，由欧共体共

8、同投资980万欧元历时三年，超过两百名科学家共同参与研究。该项研究目前面临的首要问题时如何共享互联网上提供的大量分布式异构数据。网格计算技术可以建立具有扩张性的巨型计算环境以有效管理互连网上的文档、数据库、GIS、RS、计算机、科学仪器和设备。Su