網(wǎng)格發(fā)展的基本背景

當(dāng)今，信息領(lǐng)域正發(fā)生著廣泛而深刻的技術(shù)變革，新概念和新技術(shù)不完善和發(fā)展，如地球信息科學(xué)的發(fā)展，數(shù)字地球概念的提出，GIS技術(shù)和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)走向集成，信息高速公路和Internet網(wǎng)的發(fā)展。Internet網(wǎng)和信息高速公路的飛速發(fā)展與廣泛應(yīng)用，帶來(lái)了分布式應(yīng)用研究以及共享信息和知識(shí)需求的不斷增長(zhǎng)，必然帶來(lái)網(wǎng)絡(luò)GIS的發(fā)展。而現(xiàn)在第3代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)——網(wǎng)格技術(shù)的提出和發(fā)展對(duì)GIS的發(fā)展更帶來(lái)了長(zhǎng)遠(yuǎn)的影響。特別是1998年1月31日美國(guó)前副總統(tǒng)戈?duì)柼岢龅摹皵?shù)字地球”戰(zhàn)略，需要對(duì)大量的地理信息進(jìn)行并行計(jì)算處理，此時(shí)WebGIS的不足顯現(xiàn)出來(lái)了，因?yàn)樗饕ㄟ^(guò)超鏈接形成超文本，包括實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算功能，而這一點(diǎn)對(duì)數(shù)字地球、數(shù)字城市需要的快速計(jì)算、信息共享是致命的。網(wǎng)格計(jì)算的提出和發(fā)展使得GIS必將朝著網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化、大眾化方向發(fā)展。GridGIS也必將成為“數(shù)字地球”的核心平臺(tái)。

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“數(shù)字地球”的概念，實(shí)際上是網(wǎng)格技術(shù)在地球信息科學(xué)領(lǐng)域的一種體現(xiàn)形式。一切與位置有關(guān)的信息在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，用數(shù)字形式進(jìn)行描述并存儲(chǔ)成為豐富的資源，通過(guò)信息共享技術(shù)，實(shí)現(xiàn)“按需索取”的服務(wù)，這種空間信息基礎(chǔ)設(shè)施成為空間信息網(wǎng)格（SIG）。

空間信息網(wǎng)格是空間信息獲取、互操作的基本發(fā)展框架?？臻g信息網(wǎng)格提供了一體化的空間信息獲取、處理與應(yīng)用的基本技術(shù)框架，以及智能化的空間信息處理平臺(tái)和基本應(yīng)用環(huán)境。建立分布式、智能化空間計(jì)算環(huán)境的基礎(chǔ)是建立基于分布式數(shù)據(jù)庫(kù)管理的空間網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境，也就是實(shí)現(xiàn)支持局域、廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下空間信息處理和跨平臺(tái)計(jì)算，實(shí)現(xiàn)支持多用戶數(shù)據(jù)同步處理，實(shí)現(xiàn)支持空間數(shù)據(jù)的RPC，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)系統(tǒng)的互操作，實(shí)現(xiàn)支持網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的多級(jí)分布式協(xié)同工作。

空間信息網(wǎng)格是要利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議規(guī)范、Web和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，為用戶提供一體化的智能空間信息平臺(tái)，其目標(biāo)是創(chuàng)建一種架構(gòu)在OS和Web Service之上的基于Interent的新一代信息平臺(tái)和軟件基礎(chǔ)設(shè)施。在這個(gè)平臺(tái)上，信息的處理是分布式、協(xié)作和智能化的，用戶可以通過(guò)單一入口訪問(wèn)所有信息。信息網(wǎng)格追求的最終目標(biāo)是能夠做到服務(wù)點(diǎn)播（Service On Demand）和一步到位的服務(wù)。

在GIS領(lǐng)域，基于網(wǎng)格計(jì)算理念，研究者提出基于服務(wù)網(wǎng)格的空間信息網(wǎng)格及Grid GIS；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織積極推進(jìn)Grid GIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制訂。一些協(xié)議及標(biāo)準(zhǔn)得到商業(yè)化GIS軟件公司，如ESRI,M apInfo的支持并且取得成效。GIS領(lǐng)域采納互聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議，如XML，可以將松散結(jié)合的GIS網(wǎng)絡(luò)和地理信息處理服務(wù)結(jié)合在一起，形成空間信息服務(wù)。ESRI積極支持分布式GIS及GIS服務(wù)概念的發(fā)展，Gnet戰(zhàn)略在很多層面都會(huì)涉及。在最大的層面是World Wide Web，在最小的層面，是企業(yè)化的World Wide Web。通過(guò)網(wǎng)格協(xié)議的支持，多個(gè)部門(mén)將可以提供多種的和綜合性的服務(wù)，同時(shí)共享這些服務(wù)?？梢灾С制髽I(yè)化的開(kāi)發(fā)，提供了不同分布式體系環(huán)境下構(gòu)建GISWeb Services的開(kāi)發(fā)組件，可以滿足GridGIS的建立，但是不同商業(yè)化公司所倡導(dǎo)的開(kāi)發(fā)技術(shù)并不相同，呈現(xiàn)出不斷發(fā)展的態(tài)勢(shì)。

GridGIS是空間信息計(jì)算環(huán)境和空間信息服務(wù)技術(shù)體系，其是實(shí)現(xiàn)空間信息網(wǎng)格的技術(shù)支撐系統(tǒng)，其通過(guò)空間信息的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)空間信息的共享；通過(guò)空間分析語(yǔ)義的標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)GIS功能的互操作：通過(guò)網(wǎng)格技術(shù)體系的支持，實(shí)現(xiàn)異構(gòu)環(huán)境下GIS功能的共享。

GridGIS要利用現(xiàn)有的OpenGIS的GML標(biāo)準(zhǔn)，Web地圖服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)以及網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為用戶提供開(kāi)放的空間信息計(jì)算環(huán)境技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)用戶分布式、跨平臺(tái)的空間信息計(jì)算集成?？臻g信息計(jì)算環(huán)境的研究可以包括空間信息深度計(jì)算和空間信息主動(dòng)計(jì)算兩個(gè)層次。首先，通過(guò)時(shí)空屬性融合下的空間作用規(guī)律，建立空間深度計(jì)算體系，以獲得空間數(shù)據(jù)分布與模擬；其次，在此基礎(chǔ)上提出以空間智能體為核心的空間智能計(jì)算策略，實(shí)現(xiàn)空間主動(dòng)計(jì)算體系。

目前，我國(guó)已將網(wǎng)格GIS作為信息領(lǐng)域的重點(diǎn)方向進(jìn)行了深入的研究及成果的推廣及廣泛的應(yīng)用，形成了網(wǎng)格GIS體系結(jié)構(gòu)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、關(guān)鍵技術(shù)、軟件平臺(tái)、應(yīng)用示范等一系列成果，并在多個(gè)領(lǐng)域進(jìn)行了應(yīng)用。

2008年1月，結(jié)合國(guó)內(nèi)外網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的前沿研究成果，科技部設(shè)立了“863”計(jì)劃項(xiàng)目“網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)軟件及重大應(yīng)用”，該項(xiàng)目制定了網(wǎng)格環(huán)境下異構(gòu)GIS軟件互操作技術(shù)，研究了空間信息網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，突破了網(wǎng)格GIS關(guān)鍵技術(shù)，開(kāi)發(fā)出高性能、高可用性的網(wǎng)格GIS應(yīng)用服務(wù)軟件和集成應(yīng)用系統(tǒng)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的網(wǎng)格GIS軟件平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格環(huán)境下異構(gòu)GIS互操作和在線共享服務(wù)。

網(wǎng)格GIS相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)在“中國(guó)地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺(tái)”和“天地圖”等工程中得到較好的應(yīng)用；網(wǎng)格GIS平臺(tái)在地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格、數(shù)字城市、地理信息公共服務(wù)平臺(tái)、數(shù)字流域、數(shù)字油田等平臺(tái)中進(jìn)行了應(yīng)用：網(wǎng)格GIS空間分析與處理技術(shù)已應(yīng)用于林業(yè)信息化建設(shè)、煤礦安全系統(tǒng)、地震應(yīng)急指揮系統(tǒng)建設(shè)中。

可以認(rèn)為，網(wǎng)格GIS是GIS與網(wǎng)格技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，是GIS在網(wǎng)格環(huán)境下的一種應(yīng)用，網(wǎng)格GIS的網(wǎng)格環(huán)境必須能夠在新近的硬件和軟件技術(shù)平臺(tái)上操作，最終實(shí)現(xiàn)GIS網(wǎng)格化。GIS通過(guò)網(wǎng)格技術(shù)使功能得到了延伸和拓展，真正成為大眾使用的信息工具，從網(wǎng)格上的任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)，可以訪問(wèn)網(wǎng)格上的各種分布式的、具有超媒體特性的地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行地理空間分析、查詢，并對(duì)復(fù)雜空間問(wèn)題進(jìn)行并行計(jì)算，以輔助和支持決策。

MapGIS數(shù)據(jù)網(wǎng)格化處理步驟——以銅元素為例（附表6）

1.數(shù)字地面模型子系統(tǒng)

在MapGIS6.7主菜單，將鼠標(biāo)移到“空間分析”下單擊“DTM分析”按鈕，進(jìn)入到MapGIS“數(shù)字地面模型”子系統(tǒng)。

2.數(shù)據(jù)導(dǎo)入

在MapGIS“數(shù)字地面模型”子系統(tǒng)下主菜單→“文件（F）”→“打開(kāi)數(shù)據(jù)文件”→“點(diǎn)數(shù)據(jù)文件”，如圖6-58。找到原始屬性數(shù)據(jù)點(diǎn)文件→打開(kāi)。

3.處理點(diǎn)

在MapGIS“數(shù)字地面模型”子系統(tǒng)下主菜單→“處理點(diǎn)線（P）”→“點(diǎn)數(shù)據(jù)高程點(diǎn)提取”→出現(xiàn)“指定屬性中待用高程項(xiàng)”（圖6-59）→選擇要網(wǎng)格化某元素（以Cu元素為例）→單擊“確定”。

4.Grd模型分析

在MapGIS“數(shù)字地面模型”子系統(tǒng)下主菜單→“Grd模型”→“離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化”→單擊“確定”。系統(tǒng)會(huì)彈出“離散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化”對(duì)話框，如圖6-60。其設(shè)置如下：

圖6-58 數(shù)據(jù)點(diǎn)文件導(dǎo)入

圖6-59 Cu元素網(wǎng)格化

圖6-60 散數(shù)據(jù)網(wǎng)格化設(shè)置

（1）網(wǎng)格參數(shù)設(shè)置

1）網(wǎng)格間距：一般與實(shí)際采樣間距相同。比如野外采樣間距為100m，網(wǎng)格間距也是100m。如果是1∶1萬(wàn)比例尺，則網(wǎng)格間距為10mm。

2）網(wǎng)格起點(diǎn)坐標(biāo)與終點(diǎn)坐標(biāo)設(shè)置：起點(diǎn)坐標(biāo)要比實(shí)際坐標(biāo)要小點(diǎn)。終點(diǎn)坐標(biāo)要比實(shí)際坐標(biāo)要大一點(diǎn)。比如：X起點(diǎn)坐標(biāo)實(shí)際為54490，設(shè)置為54480；X終點(diǎn)坐標(biāo)：實(shí)際為54930，設(shè)置為54940。

（2）網(wǎng)格化方法

1）網(wǎng)格化方法：選擇“距離冪函數(shù)反比加權(quán)網(wǎng)格化”或選擇其他也行。

2）搜索S：用鼠標(biāo)單擊“搜索”，系統(tǒng)會(huì)彈出“網(wǎng)格化搜索配置對(duì)話框”。①搜索類型：選擇“八方向O”；②搜索規(guī)則：選擇有效最少數(shù)據(jù)點(diǎn)數(shù)該為1，其他選擇默認(rèn)值③“搜索圓半徑R”：一般選擇網(wǎng)格間距的2.5倍，如圖6-61。

圖6-61 網(wǎng)格化點(diǎn)搜索配置設(shè)置

圖6-62 輸出網(wǎng)格文件

（3）輸出網(wǎng)格文件名F

用鼠標(biāo)左鍵單擊“文件換名”按鈕，系統(tǒng)會(huì)彈出對(duì)話框，輸入文件名并保存，如圖6-62。

網(wǎng)絡(luò)gis和網(wǎng)格gis的不同點(diǎn)

1，從概念產(chǎn)生背景及解決的問(wèn)題來(lái)看，云GIS的產(chǎn)生背景是大約在09年末產(chǎn)生的，首先是Esri的ArcGIS 10支持直接安裝到亞馬遜平臺(tái)上，通過(guò)亞馬遜的云平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)GIS服務(wù)的彈性使用，這種方式的根本目的是GIS資源的集中存儲(chǔ)來(lái)達(dá)到有效利用，必須要有IAAS平臺(tái)和PAAS平臺(tái)的支撐。而網(wǎng)格GIS大約提出在2001年左右，主要是GIS技術(shù)和網(wǎng)格技術(shù)的結(jié)合，它是無(wú)縫連接不同硬件，軟件上應(yīng)用資源的一種方式，把本來(lái)異構(gòu)的環(huán)境搞成一個(gè)同構(gòu)的環(huán)境，目的是通過(guò)訪問(wèn)網(wǎng)格上的任意的應(yīng)用節(jié)點(diǎn)就能達(dá)到所有節(jié)點(diǎn)應(yīng)用。資源是分布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的。而非一定是集中式的。

2，從技術(shù)上說(shuō)，云GIS一定會(huì)依賴于IAAS平臺(tái)，是構(gòu)建其上的服務(wù)平臺(tái)，本質(zhì)是虛擬化技術(shù)，GIS資源和服務(wù)集中式管理和發(fā)布，要使GIS服務(wù)具有按需使用或高彈性等特點(diǎn)。一般要有服務(wù)管理運(yùn)營(yíng)平臺(tái)。而網(wǎng)格GIS是依賴于網(wǎng)格技術(shù)，技術(shù)難點(diǎn)在于異構(gòu)數(shù)據(jù)的互操作問(wèn)題。

3，本質(zhì)上說(shuō)二者都是為了解決數(shù)據(jù)，信息，服務(wù)的共享問(wèn)題，很顯然，云GIS不論在理念上還是在解決問(wèn)題的技術(shù)本質(zhì)上都強(qiáng)于網(wǎng)格GIS，慢慢的網(wǎng)格GIS這種形式的共享最終會(huì)推出，而云GIS會(huì)勝出。