地理空間資訊網格結構層次分析

2021-09-05 18:44:17 字數 2823 閱讀 5961

地理空間資訊網格結構層次分析

作者: 龔強 

**: 中國測繪報 

網格結構層次是地理空間資訊網格技術的載體,地理空間資訊網格技術分布在不同的地理空間資訊網格層面上。因此,地理空間資訊網格結構層次設計是重要的基礎性工作。

網格的體系結構

目前,網格的體系結構有以積木塊式組合為基礎的結構、以概念空間為基礎的結構、五層沙漏結構和開放網格服務結構等,但最流行且最有影響的是五層沙漏結構和開放網格服務結構(ogsa)。

五層沙漏結構的最下邊是構造層,它面對具體的物理或邏輯資源,對這些區域性資源實施管理,並向上一層次提供對這些資源的管理和控制介面。構造層之上是連線層,其功能主要是為下層的物理資源提供安全可靠的資料通訊能力。連線層之上是資源層,它反映抽象的區域性資源的特徵。再上面一層是聚集層,其功能是將那些以單個資源形式表現出來的資源聚集在一起,協調整合。最頂層是應用層。五層結構的沙漏形狀是形象的描述,其內涵在於,因各部分協議的數量不同,最核心部分要能夠實現上層各種協議向核心協議的對映,同時實現核心協議向下層其他各種協議的對映。核心協議在所有支援網格計算的地點都應該獲得支援。

開放網格服務結構(ogsa)是繼五層沙漏結構後出現的目前最新的一種網格體系結構。ogsa是統一的webser-vices框架,其優勢在於,一是網格環境需要支援服務的動態發現和組織,在異構的動態環境裡,則需要一些必要的機制,用於註冊和發現介面的定義和端點實現的描述,以及基於特定的介面繫結動態產生**。二是廣泛接受的ebservices機制意味著基於webservices框架可以開發大量的工具和服務。三是ogsa既可以廣泛地應用於科技領域,也適用於工商業領域。ogsa支援服務的特性方便了將高階網格服務功能向原始平台設施的對映與應用,ogsa面向服務的特點允許我們在不同層次上虛擬化資源,因此,相同的機制與抽象可以應用於多個組織之間的分布式網格支援的協作,或者是跨越多個節點的主機環境。

地理空間資訊網格的結構層次

地理空間資訊網格的體系結構應該是開放的、可擴充套件的、物件導向的。網格所要解決的主要是以廣泛分布為基礎的,能夠方便、靈活地支援大規模、大範圍的各類資源的共享問題。為實現這一目標,從而更好地解決網格問題,必須設計出網格結構層次,在此基礎上開發網格技術。

以前面介紹的兩個網格體系結構為基礎,地理空間資訊網格的結構層次可以分為基礎資源層、控制與分發層、管理層(網格核心中介軟體)、環境與功能層、物件導向層和應用層。

基礎資源層地理空間資訊網格結構層次中的最下面一層是基礎資源層,亦即可以用於共享的地理空間資訊網格資源。它指的是各類計算機、資料庫、裝置以及各種軟體等共享目標。要實現地理空間資訊網格資源的充分共享,即實現無縫的整合和協同的計算環境,必須有對應的支援手段,允許異地使用者或者是應用程式對其登入、訪問乃至操縱。

控制與分發層就地理空間資訊網格而言,它集合了網格上的所有資源,允許使用者借用它們當中未被使用或者未被充分使用的資源,而無需考慮它們的機器型號或硬體配置,有時甚至作業系統不同也無大礙。而充分共享各種資源的前提是必須具備控制和分發地理空間資訊網格資源的功能。控制,即對各種資源的有序管理和有效控制;分發,即對其後各層次的需求提供統一的介面,方便對資源的訪問與使用。

管理層地理空間資訊網格結構層次中最為重要的層面是管理層,這是網格的核心。應該說,地理空間資訊網格的這一層次是承上啟下的,它既連線基礎資源層和控制分發層的各類資源,還連線上層的開發、公布和應用。作為上下貫通的紐帶,這一層次的軟體設施功能全面而強大,它可以有效管理分布在地理空間資訊網格上的各類資源,為整個網格的應用提供安全、可靠、全面、高效的服務。換言之,它可以實現對網格的全面協調並提供各種管理功能。因此,無論是對地理空間網格結構體系,網格節點還是對整個網格,它都具有重要的意義。

環境與功能層管理層主要是提供對地理空間資訊網格的管理功能,但一般來說,這種功能的使用層次不會很高,因此,不容易為普通的開發者所掌握和利用。這大概類似於計算機語言中的組合語言,其功能雖然足夠強大,但程式設計級別太低,所以,應用程式開發效率比較低。為了更好地解決這一問題,必須有乙個網格開發環境,利用這一環境,就可以更為方便地實現網格的各種功能。針對技術開發人員構建並提供這種整合的、高效的、趨於合理和完善的工作環境並使之得以充分利用,將更為便捷地實現地理空間資訊網格的各種網格功能。此外,對於那些經常使用的網格功能,經過實際驗證是可靠的,則可以用網

格工具的形式將其封裝固定。這就極大地方便了使用,即便是非專業人員,也可以利用網格工具直接對網格進行某些基本的、普通的管理。網格工具越多,管理則越趨於簡單和程式化。

物件導向層構建地理空間資訊網格的目的是為了方便快捷地服務於使用者。而使用者是通過網格的物件導向層面———地理空間資訊網格視窗來認識和使用網格的。具體說,就是利用與中心控制台通訊的**軟體,訪問網格服務與資源的可定製、個性化web介面。網格視窗的製作要求是:介面友好、親和度強、有針對性、方便使用。如同我們使用電能時,無需知道是怎樣發的電,由哪發的電,是怎樣輸電變電等一樣,對地理空間資訊網格使用者而言,也無需了解網格的結構層次、網格技術節點等具體的實現與細節。網格只需為使用者的工作、學習、科研、生活等提供方便的、易於理解的、使用快捷的、滿足個性需求的直觀介面和使用支援就可以了。

應用層地理空間資訊網格結構層次中最上面的層面是應用層,包括各種各樣的應用,所對應的是網格最終的服務物件。例如大氣環保專家利用網格計算資源全面整合3s技術、資料,對國家某一區域的空氣溫度、濕度、質量、密度、成分、流動速度等進行資料綜合分析和處理;交通管理專家對某一超大型城市的交通狀況進行分析,合理指揮和排程不同區域、不同街道的車流量、流速,實現有序、均衡、經濟的執行;城市管理專家利用地理空間資訊網格對整個城市群的管網線路實施綜合管理等等。

在人們接觸的資訊集合中,有80%以上的資訊具有空間屬性,應用地理空間資訊網格可以解決目前人們尚難以解決的、更為複雜的問題。應用地理空間資訊網格實現進一步服務於人類社會、經濟與發展的目標,是我們構建空間資訊網格的最終目的。地理空間資訊網格的結構層次顯示了地理空間資訊網格整合各類資源,為使用者提供服務的整個網格工作流程。網格技術就是基於這一結構層次在不同層面上發揮各種功能的。

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