太原理工大学空间分析-第九章1

1、 网格计算作为新一代Web技术，将深刻影响GIS及其空间分析的发展。随着GIS硬件、软件技术的进一步成熟，其空间分析能力不断增强，但计算资源的短缺却逐渐成为影响GIS应用的瓶颈，网格计算技术正是有效解决这一问题的重要方法，它为GIS空间分析提供了资源支持，为海量空间数据分布式存储、管理、传输、分析提供了一体化的解决方法。 网格计算通过网络连接地理上分布的各类计算机、数据库及其他设备，形成对用户相对透明的虚拟的高性能计算环境，使人们能够共享计算、存储、数据和应用资源。网格环境下的GIS空间分析是在空间信息网格（Spatial Information Grid，SIG）技术体系支持下，采用中间件技

2、术，构建空间信息网格计算环境和空间信息服务体系，发展面向空间实体的空间数据组织技术，实现对复杂空间格局表达和空间作用过程的模拟，并通过建立人机交互、交融的虚拟地理环境，实现知识驱动方式的复杂空间建模、网络协同工作与空间群体决策。 8.1 网格计算概述8.2 网格GIS8.3 网格GIS关键技术第8章 地理网格计算8.1 网格计算概述 网格计算（Grid Computing）是20世纪90年代由Ian Foster提出的概念，其目标是在广域网上实现计算资源、数据资源和其他设备的互联，形成一个可相互利用、合作的高性能计算网。网格技术被看作是继传统Internet、Web之后的第3次网络技术浪潮，也

3、被称为第3代因特网。网格技术的出现很大程度上是当代各种科技协同发展的必然结果。从生物领域后基因组计划的解读，到高能物理领域更深层次物质结构的研究，到哈勃望远镜所获取的大量宇宙数据的处理，再到气象、地震的预报预测，这些科学领域所存在的大量计算问题都促使科学家决定利用高速网络将分布在世界各地的计算资源相互连接起来，协同完成庞大的计算难题，这无疑为解决计算资源有限的瓶颈问题、增强GIS空间分析能力提供了有利的技术支持。 8.1.1 网格计算特点 网格（Grid）利用高速国际互联网或专用网络把地理上广泛分布的计算资源、存储资源、通信资源、网络资源、软件资源、数据资源、信息资源和知识资源等连成一个逻辑整

4、体，为用户提供一体化点播式的信息服务和应用服务，最终实现用户在网格这个虚拟组织环境中进行资源共享和协同工作，消除信息孤岛和资源孤岛。网格技术具有异构性、可扩展性、动态自适应性和多级管理域等特点，它是国家级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，实现了对所有数据资源的统一访问，能够方便快捷地解决各种复杂问题。 网格计算通过认证、授权、协商和制定安全协议提供一种访问全球性分布式计算环境的途径，通过资源发现审查信息服务，通过监测工具查询目前的状态以便能够鉴别、分配信息资源和进行战略决策。除此之外，网格计算对进度任务和问题的分解使在远程的计算机上可以执行应用程序代码、传递数据、复制目录和更新目录等操作。

5、网格计算被定义为一个广域范围地“无缝集成和协同计算环境”，总体来讲，它具有以下特点： （1）网格计算利用控制域内广泛存在的各种资源进行高性能计算，包括高性能计算机、数据服务器、大型检索存储系统和可视化、虚拟现实系统等，这是网格计算区别于小范围局域网的一个主要特点。 （2）网格计算必须通过标准的、公开的、通用的协议来应用和管理计算资源，协议是连接各种资源的重要纽带。在著名的五层沙漏网格体系结构中，一个最重要的思想就是以“协议”为中心。网格是基于具体的国际开放的技术标准，以此区别于一般行业、部门的软件产品。 （3）网格计算通过为用户提供各种优质的服务，使其能够利用广大的计算资源，而这些资源将远远超

6、过个人计算中每部分所拥有资源的总和。网格计算不仅对基本的数据层面计算提供支持，而且实现了更高层次的计算，比如从基本的数据中获取更多、更深层次的信息，从而更好的模仿人类对数据和信息的智能处理方式。 （4）网格计算实现的是程序间高层次应用层面的连通，而非硬件或应用程序间的低层连通，这区别于计算机网络。利用网格技术可以很方便的实现多个不同计算节点对同一个项目的协同处理。8.1.2 网格体系结构 网格系统的组成部分、各部分间的关系及其协同工作的机理是网格体系结构研究的主要内容。网格体系结构的研究贯穿了“分”与“合”两条主线。作为一个整体的概念，网格体系结构的作用在一定程度上是对网格的剖分；在“分”的基

7、础上，网格体系结构还需要进一步描述“合”的功能，即在充分了解网格各部分的作用机理、作用方式等基础上，将其按照一定的方式进行组织和集成，形成一个具有特定功能的整体对外提供服务。8.1.2 网格体系结构 迄今为止，有两个比较重要的网格体系结构： 一个是Ian Foster等提出的五层沙漏结构，以“协议”为中心； 另一个是由美国阿岗（Argonne）国家实验室、芝加哥大学、南加州大学以及IBM共同倡议的开放式网格服务体系结构（Open Grid Services Architecture，OGSA），以“服务”为中心。 两种体系结构一脉相承，OGSA在五层沙漏结构的基础上得以发展，目前已成为公认的网

8、格体系结构。五层沙漏结构五层沙漏结构的核心思想是以“协议”为中心，并强调服务的重要性。五层沙漏结构不提供严格的规范，它不是对全部所需协议的完整罗列，而是按该结构中各部分组件的通用要求进行定义，并将这些组件形成一定的层次关系，使每一层组件具有共同的特征和继承性。根据五层沙漏结构中各组成部分与共享资源的距离，将对共享资源进行操作、管理和使用的功能分散在五个不同的层次上，越向下层越接近于物理的共享资源，与特定资源的相关性越强；越向上层则越感觉不到共享资源的细节特征，即上层是对下层更加抽象的表示，因此无需关注与底层资源相关的具体实现问题。五层沙漏结构模型如图8.1所示。五层沙漏结构OGSA（下一代网格

9、结构）开放网格服务结构（OGSA）是目前最新的一种网格体系结构OGSA采用包括构造层、连接层、资源层、协作层、应用层的5层沙漏模型作为网格结构。构造层是本地控制的接口，连接层提供容易而安全的通信，资源层实现资源共享，协作层实现多种资源的协同，应用层提供具体行业的应用功能。五层沙漏结构是以协议为中心的“协议结构”，而OGSA是以服务为中心的“服务结构”。在OGSA中，将一切都看作是网格服务，因此网格是可扩展的网格服务的集合，即网格网格服务。网格服务（Grid Service）可以以不同的方式聚集起来满足虚拟组织的要求，虚拟组织自身也可以部分地根据其操作和共享的服务来定义网格服务，如图8.2所示。

10、OGSA（下一代网格结构）OGSA（下一代网格结构）以网格服务为中心的模型有两个优点。其一，由于网格环境中所有的组件都是虚拟的，因此通过提供一组相对统一的核心接口，所有的网格服务都基于这些接口实现，可以很容易构造出具体层次结构的、更高级别的服务，这些服务可以跨越不同的抽象层次，以一种统一的方式来处理。其二，虚拟化也使将多个逻辑资源实例映射到相同物理资源上成为可能，在对服务进行组合时不必考虑具体的实现，可以以底层资源组成为基础，在虚拟组织中进行资源管理。通过网格服务的虚拟化，将通用的服务语义和行为，无缝地映射到本地平台的基础设施之上。8.1.3 网格计算的发展及应用 网格计算是将网络中众多计算机

11、资源在同一时间用于单个问题的处理，通常用于需要极大量计算机处理周期或访问大量数据的科学或技术问题。其应用领域从环境科学、生物学、天文学到材料科学、工程分析、军事、医学等多个领域。根据求解问题的不同，又可分为多种网格，如用于解决科学与工程分布式计算问题的计算网格；用于数据密集型问题处理的数据网格；应用于地震的地震网格；应用于军事的军事网格。此外，还有正在研究中的信息网格、知识网格、服务网格等。1、国际网格计算的发展及应用 美国国家科学基金会已投入5亿美元支持网格研究，美国宇航局（NASA）开发信息能源网格计算（IPG），能源部（DOE）的地球系统网格计划则重点研究如何为未来的气候研究提供强大的数

12、据处理能力，美国军方正在规划实施全球信息网格（Global Information Grid，GIG）项目，预计在2020年完成。 英国政府投资1亿英镑用于研制英国国家网格（UK National Grid），并加大了e-Science网格计算的研究力度。 欧洲原子核研究中心（CERN）正在开展面向高能物理学、地球观测、生物信息学数据网格技术的研究工作，并推出了国际网格计划。 日本文部科学省在2002年5月决定投资700亿日元开发超大型网格计算机，其运算速度将达每秒300万亿次，日本电信电话株式会社等公司也宣布开展网格计算试验。2、我国网格计算的发展及应用 从1995年开始，中科院计算技术研究

13、所承担了863国家高性能计算环境（National High Performance Computing Environment，NHPCE）研究项目。高性能计算环境是国家级高性能计算和信息服务的战略性基础设施，其目标是在全国范围内为各个行业提供各种一体化的高性能计算环境和信息服务。清华大学计算机技术系承担的“先进计算基础设施（Advanced Computational Infrastructure，ACI）北京-上海试点工程”ACI工程的目标是把分布在不同地理位置的高性能计算机、贵重仪器、数据库等用高速网络连接在一起构成一台虚拟机器，用户通过ACI共享资源、共同讨论、合作开展科研项目。目前

14、，中科院计算技术研究所正在进行织女星计划（Vega计划），该计划以元数据、构件框架、智能体（Agent）、网格公共信息协议和网格计算协议（GCP）为主要突破点。3、企业网格计算的发展 Sun公司在2000年9月曾发行网格引擎（Grid Engine）软件，紧接着又推出了网格引擎计划。2002年4月，根据与SuSELinux公司达成的协议，Sun的Grid Engine 5.3版与SuSELinux公司最新发布的SuSELinux 8.0专业版联合发行，为日益增长的Linux用户群提供网格计算支持。IBM公司在2001年宣布在网格计算领域投资40亿美元，开始大规模进军网格计算领域。目前IBM公司

15、正在研制超级网格计算机，其设计运算速度为每秒13.6万亿次，存贮能力达600万亿字节。2002年3月，美国国家能源研究科学计算中心宣布与IBM公司达成协议建造美国能源部内部使用的计算网格，计划在2002年年底投入使用，此外IBM还宣布了一项名为北卡罗莱纳生物信息科学网格的项目。Compaq公司在2001年11月推出了一种平台网格套件软件（Plat Form Grid Suite），Oracle公司在其最新版本的应用服务器Oracle9iAS中推出了全新的Oracle Portal（Portlets）技术。微软公司的Net战略本质上是想主导和占领网格操作系统的发展和市场，而微软参与制订的XML和

16、SOAP等标准协议将有可能成为网格界面标准。目前微软正在开发全面支持网格的新一代视窗操作系统，计划在2005年完成。4、信息化科研环境（e-Science ） e-Science是现代科学技术发展的综合集成成果，是知识创新的现代化研究开发平台。e-Science的概念由英国首先提出，目标是使科学家们的研究工作就像通过Web来获取信息一样，方便地共享计算能力、科学知识库和实验设备等。目前英国有11个e-Science中心，分布在伦敦、曼彻斯特等11个主要城市的重要研究机构中。e-Science使全球性的、跨学科的、大规模科研合作，跨时间、空间、物理障碍的资源共享与协同工作成为可能，这将改变科学家

17、们从事科研活动的方法和模式，极大地促进交流合作，推动科学研究的发展。科研信息化是整个社会信息化的前卫，是下一代互联网络技术及信息基础设施在科研领域的率先应用，它将促进相关科学技术的发展。4、信息化科研环境（e-Science ） e-Science的内容包括数据采集、数据处理分析、数据信息知识共享、数据存储分析、数据应用和数据服务等内容，如图8.4所示。e-Science环境的建立需要必要的基础设施，包括高速的网络环境、数据、信息、知识资源、计算资源、软件工具资源、多维信息获取环境和科学仪器设备等。 4、信息化科研环境（e-Science ）4、信息化科研环境（e-Science ） 各国都在

18、大力进行e-Science的投入和建设。英国在工程技术、生物和医药等领域都全力进行网格的建设，欧盟的数据网格计划也在建设之中，美国从20世纪90年代就进行国家高性能计算环境研究，用于网格技术的基础研究经费高达8亿美元，美国NSF出资1500万美元，支持高能物理科学家发展网格，NSF、DOE和欧洲核子研究中心共同投资5000万美元研制大型强子对撞机作为新一代环球网格计算的试验平台。中国也在开展“中国网格”、“上海教育科研网格”、“仿真网格”、“织女星网格”和中国虚拟天文台的建设。5、网格计算在地学方面的及应用 网格计算在地学方面的应用指结合多重的数据源（如空间、大气和地面）、模型（如预报和评估）

19、等，从中提取有用的信息和知识，为环境监测和自然资源管理提供服务。在欧盟数据网格计算项目中，地球观测科学应用程序组件WP9工作包定义和发展了地球观测（EO）专用的组件与数据网格计算平台接口，并将网格感知应用的概念引入地学环境中，这为地球观测科学的应用提供了一个很好的机遇。在基于网格技术的网络环境下，互联网应用更强调网上各种资源的共享与互操作性，这种发展趋势对当前各种形式的地理信息系统（GIS）的发展，必将产生深刻的影响。8.1.4 网格计算与空间分析 GIS是以空间数据为中心、以服务为驱动的系统。空间数据与普通的数据相比，不仅具有地理分布和系统异构的特征，而且具有时间动态性、信息多源性、信息容量

20、海量性和存储格式多样性等特征。时态性，要满足时态数据存储和处理的需求，尽可能整合分布式存储资源和计算资源为一个虚拟统一系统环境；信息的多源性要求网格GIS必须提供一套元数据管理工具；信息容量的海量性和存储格式的多样性要求网格GIS提供基于空间信息资源的数据访问服务。8.1.4 网格计算与空间分析 目前GIS空间分析功能还不强大，通常需要配置高档微机、图形工作站，硬件投入很大，这在一定程度上提高了用户应用GIS的门槛。随着GIS软件的进一步发展，其空间分析功能逐步增强，需要消耗的计算资源数量巨大，计算资源的短缺逐渐成为GIS应用的瓶颈问题。随着GIS向着网络化、个性化及智能化方向的发展，基于网络

21、迅速建立的GIS分布式应用的需求也将会十分迫切，这些应用不仅要实现对空间数据共享的支持，而且对于空间信息共享以及对各种空间信息处理与分析功能的共享也应能提供相应的支持，最终实现在整个GIS应用环境中，各个层次间的协同工作机制。基于网格技术的GIS使空间分析功能得到拓展和延伸，使之不仅能对具有超媒体特性的地理空间数据进行查询、检索和分析，也能对复杂空间问题进行并行计算，以辅助和支持决策。8.1.4 网格计算与空间分析 网格计算与GIS空间分析的结合是在空间信息网格（SIG）技术体系支持下，采用中间件技术来构建空间信息网格计算环境和空间信息服务体系，发展面向空间实体的空间数据组织技术，实现空间结构

22、与空间过程模式的深度计算，同时以空间智能体为核心建立空间主动计算，实现对复杂空间格局表达和空间作用过程模拟，并通过建立人机交互、交融的虚拟地理环境，实现知识驱动方式的复杂空间建模、网络协同工作与空间群体决策。8.1 网格计算概述8.2 网格GIS8.3 网格GIS关键技术第8章 地理网格计算 网格GIS是GIS与网格技术的有机结合，是GIS在网格环境下的一种应用，它将具有地理分布和系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等资源，通过高速互连网络连接并集成起来，形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境。 8.2.1 网格GIS的特点 （1）网格G

23、IS的核心是解决广域环境下各种空间信处理资源的共享和协同工作。其中，空间资源包括空间数据、空间信息、空间知识和空间服务等。共享是空间资源在网格环境下的共享，协作是空间服务之间的协作。8.2.1 网格GIS的特点 （2）网格GIS可以很好地解决异构系统之间的互操作问题。在由空间数据库、属性数据库、元数据库、GIS软件组成的网格系统中，当用户提出某个应用请求时，网格系统自动把任务分解，然后路由（Routing）到特定的数据库提取特定数据，并把它传输到特定的GIS软件，处理结果以一致的用户界面方式呈现在用户面前。数据访问和数据处理是透明的，即用户不必知道处理过程中采用的是哪种GIS软件、地理数据来自

24、哪个数据库等，这样可以使用户专注于领域问题的解决，真正实现把整个因特网整合成一台巨大的超级GIS服务器。8.2.1 网格GIS的特点 （3）网格GIS处理的数据是空间数据，这是网格GIS与一般网格的根本区别。空间数据的特征要求网格GIS尽可能整合分布式存储资源和计算资源为一个虚拟统一系统环境，并提供元数据管理工具和基于空间信息资源的数据访问服务等。网格GIS应具有在大量用户同时通过网格对其存储的空间信息进行访问时快速响应的能力。8.2.2 网络GIS的体系结构 在网格GIS系统中，其体系结构决定了整个网格的运行稳定性与可扩展性，并定义了网格内及网格结点间的各种协议及API，用以指导网格系统及相

25、应应用程序间的操作。 1. 基于应用的网格GIS体系结构 2. 基于技术的网格GIS体系结构8.2.3 面向服务的网格技术 网格GIS是面向服务的系统，它强调以服务为中心，主要包括元数据目录服务、资源分配管理服务和安全服务等。地理空间数据立方体与地理空间数据立方体与OLAP的关系的关系 业业 务务处理系统处理系统数据提取数据提取数据准备区数据准备区OLAP服务器服务器多维化多维化处处 理理客客 户户 端端可视化处理可视化处理地理空间地理空间数据立方体数据立方体数据数据加载加载8.1 网格计算概述8.2 网格GIS8.3 网格GIS关键技术第8章 地理网格计算8.3.1 中间件技术 中间件（Mi

26、ddleware）技术作为存在于系统软件与上层应用之间的一个特殊层次，是未来网格计算的核心。它抽象了各种传统的典型应用模式，从而使应用软件制造者可以独立于中层常规应用与低层系统功能实现，而更多地将思路集中在具体的业务逻辑实现中，并基于标准化的形式进行开发，这样就使软件构件化的推广与应用成为可能。随着一些相关工业标准的推出，中间件软件设计模式必将成为可复用软件构件的运行框架，并进一步推动构件应用进程。 1. 中间件的特点 中间件一般是指运行在客户机或服务器系统上的一种独立的系统软件或服务程序，是一种新型的软件设计模式。在实际应用中，它可以实现多种功能，比如提供远程进程管理、空间信息资源分配、信息

27、存储与访问、系统安全登录和认证、系统安全或服务质量监测等。中间件是一类软件，而非某一种软件。在网格环境中，中间件不仅可以实现各种应用程序间的简单互连，也可以实现它们之间各种更复杂的互操作。目前，在基于分布式环境的各种应用中，中间件的引入主要是为了解决网络通信方面的功能问题。其中，中间件的位置一般处于应用层和网络层之间，它通过实现相应层次的功能并将其进行透明封装，使相应的应用层软件可以独立于低层实现机制（如计算机硬件和操作系统平台）而单独进行开发，并实现不同平台间相同层次应用的跨平台操作。在已有的实际应用中，很多大型企业级分布式应用标准平台的建立都利用了中间件技术，通过各种中间件将大型企业分散的

28、现有子系统进行组合，从而增强这个系统集成的简单性和强健性。中间件的基本概念如图8.9所示。图8.9 中间件的基本概念2 中间件的种类 在基于分布式的网格环境中，中间件可以被分为4种类型：（1）基于RPC（Remote Procedure Calls）的中间件是一种对传统程序设计语言过程调用的扩展，被调用的对象可以存在于分布式系统的任何物理平台上；（2）面向消息的中间件支持基于消息传递的进程间通讯方式，这类中间件既适用于客户/服务器模型，也适用于对等网模型，一般比基于RPC形式的中间件具有更高的运行效率；（3）基于对象请求代理（ORB，Obecjt Request Brokers）的中间件是面向

29、对象应用程序的首选，消息可通过ORB进行路由选择，ORB同时处理集成和安全方面的问题；（4）数据库中间件可以支持对异构的传统关系数据库的透明访问。一般来说，从客户/服务器模型的角度来看，中间件的基本工作原理可以理解为图8.10所示。 客户端上的应用程序需要从网格中某个节点处获取一定的数据或者服务，而且这些数据和服务可能处于一个运行着和客户端不同的操作系统的服务器上，在这种情况下，各种应用程序只需要访问中间件系统，中间件系统会自动完成到网络中查找目标数据源或者服务的任务，向目标提交客户请求，并将结果重组为答复信息，送回给应用程序。客户端上的应用程序需要从网格中某个节点处获取一定的数据或者服务，而

30、且这些数据和服务可能处于一个运行着和客户端不同的操作系统的服务器上，在这种情况下，各种应用程序只需要访问中间件系统，中间件系统会自动完成到网络中查找目标数据源或者服务的任务，向目标提交客户请求，并将结果重组为答复信息，送回给应用程序。在GIS领域中，统一并制定网格GIS中间件的各种标准并进行规范化的开发，将会彻底改变传统GIS系统的体系结构和应用模式，使基于网络环境下的空间数据处理和跨平台计算、多用户空间数据同步处理、异构系统间的互操作以及多级分布式系统协同工作等功能的实现成为可能，并将使GIS从传统的提供具体GIS软件转变为根据需求提供具体的GIS功能服务，从而在进一步推动空间信息资源共享的

31、基础上，满足日益增长的多层次、多样化空间信息应用的需求。3. 中间件的作用中间件是GIS平台与空间数据库之间的转换层，通过中间件的作用，将不同的操作系统平台和数据库平台的差异屏蔽在中间件之后，将面向空间数据管理及应用所需的技术高度专业化地实现出来，供不同的客户端高效地共享和互操作。网格中间件的作用是：基于软件构件化原理：在GIS项目开发过程中，特别是大型软件开发中，通过引进网格中间件，减轻软件系统的“重量级”，符合软件构件化原理，同时也使软件向模块化方向发展，从根本上提高软件的效率和质量；基于软件可重用原理：从GIS的发展史可以看出，随着其结构与功能复杂性的不断增加，传统的整体化结构与集中式软

32、件设计和运行方式已越来越显示出其自身固有的局限性，基于中间件技术的软件体系可以将部分中间件用于其他程序块，同时也利于程序员的开发；基于跨平台原理：中间件具有多种模式、多种体系结构和多种软件技术，开发中间件与平台无关，方便了代码的移植和重用；基于软件体系原理：传统的Client/Server体系在以往的系统设计中曾发挥很大的作用，但在给系统带来灵活性的同时，也逐渐暴露出其客户端和服务器端负担过重的缺陷，而在Client/Middleware/Server体系中，由于中间件的存在，可以大大减轻客户端和服务器端的负担，增强了系统的强健性。8.3.2 WEB Service平台 1. Web Serv

33、ice的组成 Web Service是建立可互操作的分布式应用程序的新平台，即在进行网络间通信时，Web Service通过向外界提供API来完成网络间的各种操作。Web Service平台是一套标准，它定义了应用程序如何在Web上实现互操作。一个Web Service就是一个可以被URI识别的软件应用，其接口和绑定可以被XML描述和发现，并可以通过基于Internet的协议直接支持与其他基于XML消息的软件应用的交互。与网格服务有关的标准分别是SOAP（Simple Object Access Protocol）、WSDL（Web Services Description Language）

34、、UDDI（Universal Description Discovery and Integration）和WSFL（Web Services Flow Language）等，Web Service结构如图8.11所示。 Web Service的基础是网络。当Web Service构建好之后，用户可以通过SOAP协议提供的RPC（Remote Procedure Calling）方法来调用Web Service；WSDL是基于XML的语言，用于描述Web Service及其函数、参数及返回值等语言，由于基于XML语言，WSDL文档的特点也是简单易读，且实现了平台无关性；UDDI用于服务发布和

35、服务目录操作；WSFL是对单一的服务进行集成，形成服务流来完成服务，形成任务流的前提条件是需要服务之间能进行互操作。Web Service的核心是在大的异构网络上将各种应用 连 接 起 来 ， 借 助 于 W e b 标 准 U D D I 、 W S D L 和XML/SOAP等将Internet从一个通信网络进一步发展为一个应用平台。当越来越多的Web Service实现后，应用的各种特征将会随之改变，一些应用就可以根据需要或者是根据可以得到的功能，从可得到的服务中来动态构造，例如可以动态地将一个新的服务加入到基因组分析、GIS空间分析功能或者服务库中。 2. 基于Web Service的

36、GIS空间分析 GIS空间分析处理是基于空间对象的位置、形态等特征和属性的空间数据分析和处理技术，其目的是获得符合需求的空间数据，提取空间信息。现有的空间分析处理大多是基于独立和封闭的平台进行开发，他们采用不同的数据格式，处理功能、函数调用、应用接口都有很大的差异，这使得各种空间分析处理程序或系统不能进行基于信息的应用操作交互。在网格GIS环境下，可以实现开放的、能够在异构环境下进行多分析处理程序或系统间的通信和协作的GIS空间分析处理服务。基于服务的GIS空间分析处理技术研究主要关注应用模式和应用框架，而不过多地着眼具体的空间分析处理算法。GIS空间分析处理服务将基于Web Service的

37、服务协议和规范，其中，SOAP、WSDL、UDDI定义了一种以自描述的方式发现并调用服务的方法，数据被编入XML请求和响应文档，并使用HTTP或基于消息的协议在服务之间传输数据。 在GIS空间分析中，SOAP可以应用在多种类型的系统中，从消息系统到远程过程调用等，由于SOAP采用了XML，并在调用与交换信息方面有其优势，使其成为平台中互相调用接口定义所遵循的规范；WSDL实现对GIS空间分析处理服务的描述，有了这种描述机制，开发环境就能够采取程序化的手段来分析GIS空间分析处理服务，并在开发和应用环境中生成相应的程序接口，以实现无缝连接；UDDI将服务和应用全部打包在一个简单的XML接口中，同

38、时也实现了一组使应用模块开发者能够注册自己提供的GIS空间分析处理服务并让其他开发者或用户能够查询并访问到的标准。UDDI注册中心是核心组件，由很多提供UDDI注册服务的服务组成，成为一个集群。在物理上，他们可能是分散的，但是这些UDDI注册中心将实现数据的同步，对于用户来说，注册一次就等于向整个网络发布了信息。 Web Service服务符合网格计算中应用要求的平台无关性、位置无关性、简单易用性，且为其提高安全性提供了底层保证，Web Service技术是解决网格计算问题的最好途径。Web Service在W3C中由三个工作组和一个协调组组成，这三个工作组分别是：Web Service结构工

39、作组、XML协议工作组和Web Service描述工作组。Web Service标准正在W3C内部以及其他的标准体内部被定义，他们形成了新的主要工业提议的基础，比如Microsoft的NET、IBM的Dynamic eBusiness、Sun的Sun One等。8.3.3GML地理标识语言地理标识语言 1. GML定义及特点 GML（Geography Markup Language）是中间件之间实现信息传输和存储的关键性技术。GML是由OGC公司组织并发行的可用于GIS网络间通信的一种高效语言，是XML的扩展，用来存储和传输空间地理特征的属性信息和几何信息，强调空间信息的传输，而非地理特征的可视化。GML可以用于地理目标建模、存储和传输空间地理特征的属性信息和几何信息。它提供了各种对象类型来描述地理特征、坐标参考系统、几何、拓扑、时态、测量单位及属性信息。在网络空间地理信息系统应用领域，GML的地位就比如一个深层驱动机，能将地理信息系统的数据核心地理特征采用XML的文本方式进行描述，并能对网络地理信息系统的各功能部件之间的空间信息的传输、通信提供强有力的技术支撑。它是互联网间资源共享和交换的地理信息编码，是地理信息词汇的表达方式，也是基于Web的地理信息服务的通信组件。GML将GIS的内容及其表现形式分离开来，对于地理信息数据的表现，需要开