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控制工程网版权所有,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控制工程网版权所有,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
在现有的互联网基础上空间信息的研究与应用已有较多的成果。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”(single sign-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www.cechina.cn,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CONTROL ENGINEERING China版权所有,消除资源孤岛和信息孤岛。
空间信息网格(Spatial Information Grid, 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理的请求,确保来自任何空间信息源的空间信息(any resource),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www.cechina.cn,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。
(3)空间信息网格是基于国