宋 陽

摘要：GIS經(jīng)過近40多年的發(fā)展，在一定程度上滿足了人們對空間數(shù)據(jù)處理和分析的部分需求，它可以通過網(wǎng)絡(luò)調(diào)用分布于不同地區(qū)和部門的空間數(shù)據(jù)。并做出一定的分析和處理。本文在此對網(wǎng)格GIS功能結(jié)構(gòu)及應(yīng)用進行了探討，以期對網(wǎng)格GIS的研究和應(yīng)用提供必要的理論和技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：地理信息系統(tǒng)網(wǎng)格網(wǎng)格GIS

0引言

近年來，隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展以及GIS研究和應(yīng)用的不斷深入，對GIS提出了許多新的要求，特別是隨著遙感(RS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的發(fā)展，GIS所需的數(shù)據(jù)量和所需的計算量與日俱增，所要解決的問題也越來越復(fù)雜，其中_還涉及大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸問題，這就給傳統(tǒng)的GIS帶來了一定程度的挑戰(zhàn)，如何協(xié)調(diào)GIS的功能應(yīng)用與龐大的數(shù)據(jù)量，如何管理巨大的網(wǎng)絡(luò)吞吐量和傳輸量是當前GIS面臨的主要問題之一。

1網(wǎng)格GIS的概念及特征

網(wǎng)格GIS是網(wǎng)格及網(wǎng)格計算技術(shù)與GIS相結(jié)合而形成的新的發(fā)展方向，它是一種匯集和共享空間信息資源、進行一體化組織與處理。具有按需服務(wù)能力的空間信息基礎(chǔ)設(shè)施。網(wǎng)格GIS的建立能夠為空間信息用戶對空間數(shù)據(jù)進行信息獲取、共享、訪問、分析和處理提供技術(shù)支持，為空間信息應(yīng)用提供一個強大的空間數(shù)據(jù)管理和信息處理基礎(chǔ)設(shè)施，確保來自任何空間信息源的信息經(jīng)過處理能在任何時候發(fā)送，并服務(wù)于在任何地點、任何有需求而且有相應(yīng)權(quán)限的空間信息用戶。作為GIS的進一步發(fā)展。網(wǎng)榕GIS與傳統(tǒng)的GIS相比有其明顯的優(yōu)勢和特點，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

1.1高性能的計算網(wǎng)格計算是在Internet基礎(chǔ)上強調(diào)對計算、數(shù)據(jù)、設(shè)備等網(wǎng)絡(luò)基本資源進行整合，力圖將Internet作為一個社會化的計算基礎(chǔ)設(shè)施。在網(wǎng)格GIS中，利用網(wǎng)格計算優(yōu)勢處理GIS方面的業(yè)務(wù)，可以高效快速地進行GIS的計算與分析等各項業(yè)務(wù)。

1.2空間數(shù)據(jù)與GIS服務(wù)的高度共享在網(wǎng)格GIS中，每個網(wǎng)格節(jié)點通過中間件都可以發(fā)布自己的信息資源，同時可以利用其他網(wǎng)格節(jié)點上的資源，用戶不必關(guān)心數(shù)據(jù)的格式以及數(shù)據(jù)的存放位置等問題，而只考慮自己的業(yè)務(wù)需求并向網(wǎng)格發(fā)送自己的請求信息，由網(wǎng)格上的中間件以及智能體來處理用戶的請求，并將處理結(jié)果返回給用戶。

1.3數(shù)據(jù)資源的安全性在網(wǎng)格GIS中，用戶對空間數(shù)據(jù)的操作是通過數(shù)據(jù)庫管理中間件來實現(xiàn)的，中間件將用戶與數(shù)據(jù)庫隔離起來，用戶無權(quán)直接訪問數(shù)據(jù)庫，有利于安全管理，可有效防止惡意攻擊。還可以利用數(shù)據(jù)庫管理中間件的安全管理特性進一步加強權(quán)限控制管理。

1.4邏輯結(jié)構(gòu)上的對等性網(wǎng)格GIS中，沒有服務(wù)器和客戶機的概念，每個用戶都是對等的單元和節(jié)點，可以充分利用網(wǎng)格上的資源，同時別的客戶也可以利用該客戶提供的資源，每個客戶都是以網(wǎng)格節(jié)點的方式存在于網(wǎng)格之中，因此每個節(jié)點既是“服務(wù)器”又是“客戶機”。在這種結(jié)構(gòu)方式下每個節(jié)點將不受其他節(jié)點的限制，變得更加靈活。

1.5面向應(yīng)用的策略不同在網(wǎng)格GIS的應(yīng)用過程中，主要是應(yīng)用網(wǎng)格GIS所提供的功能服務(wù)。利用網(wǎng)格上的功能服務(wù)中間件，用戶可以很方便地構(gòu)建自己的GIS應(yīng)用。而無需進行這個GIS系統(tǒng)的安裝、學習等。同時這種應(yīng)用是可以跨平臺、跨系統(tǒng)的應(yīng)用，給予用戶極大的方便性。

2網(wǎng)格GIS的功能及結(jié)構(gòu)體系

2.1功能網(wǎng)格GIS的思想在于所有資源的普遍共享，包括計算資源、存儲資源、信息資源、知識資源等?；谠摲N思想，網(wǎng)格GIS的功能主要體現(xiàn)在以下幾個方面：①空間資源共享功能。能實現(xiàn)應(yīng)用層面的互連互通和各種異構(gòu)資源共享，從而提高空間資源利用率，包括計算資源共享、數(shù)據(jù)和信息共享、應(yīng)用和服務(wù)共享、設(shè)備共享、軟件系統(tǒng)共享等。②海量空間數(shù)據(jù)存儲與處理功能。由于各種計算資源與存儲資源的高度共享，網(wǎng)格GIS能夠存儲、訪問和管理從TB到PB量級的海量空間數(shù)據(jù)；對空間數(shù)據(jù)進行大規(guī)模、高精度、高質(zhì)量的計算、處理和分析，產(chǎn)生用戶需要的模型和信息，進而提供可視化、多媒體的空間信息服務(wù)。③異地協(xié)同工作與異構(gòu)系統(tǒng)支持功能。由于網(wǎng)格GIS實現(xiàn)了各種硬件及軟件資源的異地分布及分布式計算，因此可以實現(xiàn)大規(guī)模、大跨度的空間信息應(yīng)用與服務(wù)，提供數(shù)據(jù)遠程訪問與服務(wù)、一站式服務(wù)和無障礙服務(wù)：同時網(wǎng)格GIS通過使用開放的技術(shù)標準，提供各種異構(gòu)系統(tǒng)的互操作性，并保證空間信息的一致性，進而實現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的相互支持。

2.2結(jié)構(gòu)體系①基礎(chǔ)層：是架構(gòu)網(wǎng)格GIS結(jié)構(gòu)體系的基礎(chǔ)，包括基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議及適合網(wǎng)格GIS體系的特定協(xié)議。②資源層：是由網(wǎng)格GIS的各種資源組成的，包括各種數(shù)據(jù)資源、計算資源、存儲資源及設(shè)備等，它們通過Internet或者各種無線通信設(shè)備實現(xiàn)物理連接。③服務(wù)層：是整個系統(tǒng)的核心，指導(dǎo)系統(tǒng)正確地運行，提供空間信息一體化管理與處理平臺，實現(xiàn)GIS的各種功能，主要包括空聞信息獲取與分析處理軟件、大型地理信息系統(tǒng)、空間信息搜索引擎、空間數(shù)據(jù)的組織與管理和各種服務(wù)規(guī)范、協(xié)議等。④應(yīng)用層：是網(wǎng)格GIS用戶的具體應(yīng)用界面，它提供一個面向應(yīng)用領(lǐng)域的空間信息集成應(yīng)用環(huán)境，即在服務(wù)層的基礎(chǔ)上，面向各個具體應(yīng)用領(lǐng)域，就空間信息的使用模式和使用特點，提供空間信息使用政策和協(xié)議、應(yīng)用軟件工具、應(yīng)用開發(fā)平臺等，建立空間數(shù)據(jù)處理與信息服務(wù)集成環(huán)境。

3網(wǎng)格GIS的應(yīng)用

3.1在城市管理中的應(yīng)用由于城市管理涉及到的部門比較多，所需的各種數(shù)據(jù)位于不同地區(qū)或部門的數(shù)據(jù)庫中，而且每個單位都建有各自的數(shù)據(jù)庫和信息系統(tǒng)，不僅造成了巨大的資源浪費，而且由于各部門之間的扯皮和推諉造成城市的管理效率十分低下。城市網(wǎng)格化管理是網(wǎng)格化管理理念在城市管理中的具體運用。目前在北京、上海等地已經(jīng)建成城區(qū)網(wǎng)格化管理信息系統(tǒng)，并取得了良好的效果，正在全國其他地方推廣使用。

3.2在房地產(chǎn)管理中的應(yīng)用房地產(chǎn)信息化建設(shè)的最終目標是實現(xiàn)各管理系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)信息和各種資源的高度共享。但由于涉及面廣、數(shù)據(jù)分散，以往的信息化建設(shè)舉步維艱，而網(wǎng)格GIS具有分布性、異構(gòu)性和協(xié)同性等特點，因此，可以借助網(wǎng)格的這些特點，構(gòu)建區(qū)域的房地產(chǎn)網(wǎng)格GIS，實現(xiàn)區(qū)域各種房地產(chǎn)相關(guān)管理資源的共享，從而提高房地產(chǎn)管理的水平和效率。

3.3在資源勘測與調(diào)查中的應(yīng)用資源的勘測與調(diào)查對國民經(jīng)濟和社會發(fā)展具有重大意義，是一項艱巨而復(fù)雜的任務(wù)。我國過去幾十年花費了大量的人力、物力和財力收集各種地下、地面、大氣的資源數(shù)據(jù)，采用的手段包括地下勘探、地面人工測繪和監(jiān)測、航空遙感、衛(wèi)星遙感等。由于目前這些數(shù)據(jù)零碎地分散在不同的地方和部門，共享困難，利用率很低。應(yīng)用網(wǎng)格技術(shù)建立包括各種資源的網(wǎng)格GIS，能在較短時間內(nèi)把需要的數(shù)據(jù)從不同的數(shù)據(jù)庫中抽取出來并綜合在一起，利用網(wǎng)格系統(tǒng)中所需要的各種軟件和硬件資源進行計算與分析，以提高各種資源勘測與調(diào)查的效率和水平。

3.4在其他方面的應(yīng)用網(wǎng)格GIS的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，除了以上所介紹的幾個領(lǐng)域外，在其他許多領(lǐng)域，如環(huán)境保護與監(jiān)測、列車調(diào)度、疾病的預(yù)測與防控、災(zāi)害的防治與救護等方面均可發(fā)揮重要作用。

綜上所述，網(wǎng)格GIS是地理信息技術(shù)發(fā)展的新方向，今后相當長一段時間內(nèi)將會得到學術(shù)界的廣泛關(guān)注和高度重視，具有廣闊的應(yīng)用前景。相信隨著網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用和研究的不斷深入以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)格GIS在不久的將來必將成為GIS應(yīng)用和研究的主流。