網(wǎng)格GIS體系結(jié)構(gòu)的研究

趙曉敏

（雞西大學(xué)，黑龍江雞西158100）

0 引言

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，人們對(duì)信息處理的需求迅猛增加，計(jì)算機(jī)網(wǎng)格技術(shù)的出現(xiàn)，對(duì)地理信息系統(tǒng)（GIS）的發(fā)展，提供了重要的技術(shù)保障。為異地空間信息和海量數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)相互協(xié)同及共享的問題提供了有力的技術(shù)支持。網(wǎng)格技術(shù)與GIS的結(jié)合，解決了GIS所面臨的諸多問題，對(duì)于GIS未來的發(fā)展意義重大。本文基于網(wǎng)格技術(shù)特點(diǎn)，以開放網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了網(wǎng)格GIS的5層體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)其中的層次及相互關(guān)系進(jìn)行了具體研究。

1 網(wǎng)格技術(shù)與網(wǎng)格GIS

1．1 網(wǎng)格

網(wǎng)格可以吸收多種計(jì)算資源，通過互聯(lián)網(wǎng)將各種資源進(jìn)行集成整合，實(shí)現(xiàn)資源共享效果，所以網(wǎng)格也可以說成是資源的集合體。其中包括的資源有數(shù)據(jù)信息、網(wǎng)絡(luò)通信、硬件設(shè)備等多種資源。網(wǎng)格技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的協(xié)同工作，最大程度提高系統(tǒng)整體性能。

網(wǎng)格的初衷是將最廣域的計(jì)算資源整合后統(tǒng)一規(guī)劃，實(shí)現(xiàn)異地空間信息的共享，完成資源集合體的傳輸、管理。

1．2 網(wǎng)格GIS

網(wǎng)格技術(shù)己經(jīng)應(yīng)用到GIS領(lǐng)域中，網(wǎng)格技術(shù)對(duì)地理信息系統(tǒng)應(yīng)用與發(fā)展產(chǎn)生了巨大的影響。

（1）網(wǎng)格技術(shù)對(duì)于GIS空間分析及運(yùn)轉(zhuǎn)的飛躍發(fā)展提供了關(guān)鍵的技術(shù)支持，實(shí)現(xiàn)了巨大數(shù)據(jù)計(jì)算資源的處理與運(yùn)作。

（2）在GIS領(lǐng)域中，由于空間數(shù)據(jù)的訪問、存儲(chǔ)及管理存在著位置分散、人員眾多的因素，是很多專業(yè)人士一直研究的瓶頸，通過網(wǎng)格技術(shù)可以很好地將訪問和存儲(chǔ)資源有機(jī)地結(jié)合成為一個(gè)整體，實(shí)現(xiàn)了有效的計(jì)算資源整合的效果。

（3）當(dāng)前，GIS領(lǐng)域中，信息資源系統(tǒng)的相互操作任務(wù)通過網(wǎng)格技術(shù)得到很好的解決。實(shí)現(xiàn)了異地系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取，方便了用戶的大量操作。

網(wǎng)格GIS充分利用各種網(wǎng)絡(luò)資源對(duì)空間數(shù)據(jù)進(jìn)行整合、集成、管理、處理和共享，并進(jìn)行深層開發(fā)和利用。對(duì)于GIS的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。

網(wǎng)格GIS將空間信息資源極大化，構(gòu)成了空間信息網(wǎng)絡(luò)的超大服務(wù)平臺(tái)。解決了異地環(huán)境下系統(tǒng)資源的交互及共享，使得資源流通管理更為順暢，協(xié)同合作更為默契。網(wǎng)格GIS通過網(wǎng)絡(luò)將GIS的所有資源串聯(lián)在一起，突出解決了空間信息紛繁復(fù)雜的散點(diǎn)現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)了空間資源的共享。

2 網(wǎng)絡(luò)GIS體系結(jié)構(gòu)

網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)包括了網(wǎng)格構(gòu)建技術(shù)、基本組件及相關(guān)描述整體運(yùn)作。構(gòu)建合理的網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)對(duì)于GIS空間任務(wù)調(diào)度起到了至關(guān)重要的作用。

本文以開放式的網(wǎng)格服務(wù)結(jié)構(gòu)OGSA為基礎(chǔ)，根據(jù)網(wǎng)格GIS應(yīng)用的需求及空間信息資源的特征，提出了網(wǎng)格GIS五層體系結(jié)構(gòu)，分別是物理層、資源層、核心層、實(shí)現(xiàn)層以及應(yīng)用層。下面對(duì)每一層具體功能及特征進(jìn)行分別描述：

（1）物理層：是網(wǎng)格GIS各個(gè)層次的基礎(chǔ)，也是網(wǎng)格GIS體系結(jié)構(gòu)的最底層，為各個(gè)部分之間的順暢通信傳輸提供了所需要的必備條件。

（2）資源層：是網(wǎng)格GIS體系中所用到的全部資源，其中包括異地及本地的各種資源。網(wǎng)格GIS利用物理層將資源層的所有資源網(wǎng)絡(luò)傳輸提供上一層使用，構(gòu)成了空間資源和信息的共享。

（3）核心層：是任務(wù)調(diào)度和資源管理的核心，起到協(xié)調(diào)資源層和實(shí)現(xiàn)層的作用。實(shí)現(xiàn)任務(wù)合理分配及資源協(xié)調(diào)工作的核心功能，確保系統(tǒng)安全正常地運(yùn)行。

（4）實(shí)現(xiàn)層：通過中間件完成，向用戶提供使用接口，同時(shí)提供用戶編程接口和相應(yīng)的環(huán)境，以支持網(wǎng)格應(yīng)用的開發(fā)。

（5）應(yīng)用層：是網(wǎng)格GIS體系中的最上層，用戶通過本層環(huán)境可以對(duì)低層資源進(jìn)行調(diào)用。應(yīng)用層是網(wǎng)格GIS用戶應(yīng)用的軟件開發(fā)集成環(huán)境，一個(gè)面向應(yīng)用的集成開發(fā)的應(yīng)用平臺(tái)，為用戶面向應(yīng)用環(huán)境的各種網(wǎng)格GIS項(xiàng)目開發(fā)提供條件。

在整個(gè)框架結(jié)構(gòu)中，層與層之間進(jìn)行協(xié)調(diào)的傳輸，結(jié)構(gòu)緊密，確保了整個(gè)系統(tǒng)安全穩(wěn)定地工作。

3 結(jié)語

本文通過分析網(wǎng)格技術(shù)特點(diǎn)，提出了在網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的支持下，網(wǎng)格GIS及其體系結(jié)構(gòu)和層次之間相互協(xié)同合理互操作過程。合理的網(wǎng)格GIS體系結(jié)構(gòu)為解決空間信息GIS諸多問題提供了很好的解決方式。實(shí)現(xiàn)了分布式、跨地域的空間信息計(jì)算集成，信息的處理和計(jì)算都實(shí)現(xiàn)了極大的資源共享。網(wǎng)格GIS是今后的一個(gè)重要的發(fā)展方向，是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的開放式發(fā)展研究主流。

［1］潘顯映．網(wǎng)格GIS體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)研究［D］．武漢：武漢理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007．

［2］陳英．基于OGSA的網(wǎng)格GIS研究［D］．秦皇島：燕山大學(xué)碩士學(xué)位論文，2006．

［3］謝儲(chǔ)暉．網(wǎng)格GIS及其實(shí)現(xiàn)技術(shù)［J］．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2005，22（4）．

［4］黃裕霞．GIS互操作及其體系結(jié)構(gòu)［J］．地理研究，2000，19（1）：86～92．