网格环境下地理信息服务关键技术研究

论文摘要

网格环境下的地理信息服务是地理信息科学的一个新的研究方向,其相关理论和技术涵盖的研究内容十分丰富。本文在对网格、地理空间信息网格以及网格环境下地理信息服务技术体系等基础理论深入探讨的基础上,重点研究了网格环境下地理信息服务构建过程中的四个核心内容,即空间数据模型、地理信息网络存储体系、地理信息服务构建的技术以及地理信息服务组合的实现技术。在此过程中探索性地提出了一些新的概念、模型和方法,并通过建立实验系统和典型应用进行技术可行性验证,为进一步开展网格环境下的地理信息服务及其相关技术的研究打下了理论和技术基础。本文的主要研究成果包括:1、深入探讨了网格环境地理信息服务技术体系等基础理论问题。描述和定义了地理信息服务的构成,确定地理信息服务各层、各服务的功能以及它们相互之间的关系,为网格环境下地理信息服务的构建提供总体框架和顶层指导。2、构建了一个面向地理信息共享和互操作的空间数据模型。空间数据的四个不一致问题一直是地理信息科学所面临的一个难题,制约着地理信息服务大众化的进程。本文对四个不一致问题分别采用了不同的解决方法,构建出一个合理的空间数据模型。在此基础上进行了网格环境下空间数据集成与访问的研究。3、提出并构建了一个网格环境下空间数据网络存储体系。本文利用网格的思路,采用服务器机群的方式,利用空间数据分块的方法,将数据块合理的分布到由高速网络连接的存储设备上,从而实现了空间数据异地存储,高效调度的目的。4、提出并构建了适合网格环境下地理信息服务应用的空间数据索引算法和空间数据缓存体系。索引和缓存是网格环境下空间数据服务性能优化的重要手段。因此本文设计并实践了网格环境下多级缓存体系和自适应双层网格索引模型。5、实践了Web服务技术,在网格环境下实现了基于WSRF规范的地理信息服务。利用COM+与WSRF相结合的技术路线实现了地理信息服务中的两个基本服务,网络要素服务（WFS）和网络地图服务（WMS）。6、将本体技术引入地理信息服务中,解决地理信息服务组合中的服务语义描述与匹配的难题。深入研究并实现了地理信息服务的语义描述,以及基于语义的地理信息匹配算法。7、提出了地理信息服务组合技术方案。在基于语义的地理信息匹配算法的基础上,深入探讨了Web服务组合算法、思路、过程和步骤,设计了一个能支持动态服务组合的、基于本体的地理信息服务组合方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 网格技术
• 1.2.2 地理信息服务
• 1.2.3 网格环境下的地理信息服务
• 1.3 研究目的与意义
• 1.4 研究内容
• 1.5 论文组织
• 第二章 网格环境下地理信息服务技术体系
• 2.1 基本概念
• 2.1.1 网格的概念与内涵
• 2.1.2 地理空间信息网格的概念与内涵
• 2.1.3 网格计算与其它技术架构的异同
• 2.2 网格环境下地理信息服务支撑技术研究
• 2.2.1 网格环境下地理信息服务支撑技术研究现状
• 2.2.2 网格环境下地理信息服务支撑技术
• 2.2.3 Web Service技术
• 2.2.4 OpenGIS规范
• 2.2.5 OGSA
• 2.3 网格环境下地理信息服务技术体系结构
• 2.3.1 网格环境下地理信息服务体系结构研究现状
• 2.3.2 网格环境下地理信息服务体系结构
• 2.4 本章小结
• 第三章 网格环境下空间数据集成与访问研究
• 3.1 空间数据坐标系
• 3.1.1 空间数据坐标系选择
• 3.1.2 空间数据坐标转化
• 3.2 基于本体的空间数据语义表达
• 3.2.1 基本概念
• 3.2.2 语义异质实例
• 3.2.3 基于本体的空间数据组织
• 3.3 空间数据格式集成方案
• 3.3.1 传统的空间数据格式集成方式
• 3.3.2 常见矢量数据格式分析
• 3.3.3 空间数据格式集成方案
• 3.4 空间数据的时间特性
• 3.5 基于OGSA-DAI的空间数据访问
• 3.5.1 OGSA-DAI概述
• 3.5.2 基于OGSA-DAI的空间数据访问的实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 网格环境下空间数据存储体系
• 4.1 典型并行数据存储体系分析
• 4.1.1 典型并行数据存储体系
• 4.1.2 并行数据存储体系比较
• 4.2 基于分布并行的空间数据存储体系结构
• 4.2.1 基于分布并行的空间数据存储体系建立原则
• 4.2.2 基于分布并行的空间数据存储体系结构
• 4.3 基于分布并行的空间数据存储体系构建
• 4.3.1 空间数据存储服务器的构建
• 4.3.2 元数据目录服务器的构建
• 4.3.3 负载均衡服务器的构建
• 4.4 空间数据索引
• 4.4.1 常用的空间索引算法
• 4.4.2 自适应双层网格索引
• 4.5 网格环境下空间数据缓存
• 4.5.1 空间数据缓存体系
• 4.5.2 空间数据缓存淘汰算法
• 4.6 实验及分析
• 4.6.1 测试环境
• 4.6.2 性能评价
• 4.7 本章小结
• 第五章 网格环境下地理信息服务构建
• 5.1 网格服务与地理信息服务集成存在的问题
• 5.2 基于WSRF的地理信息服务构建
• 5.2.1 基本概念:COM+技术
• 5.2.2 服务构建的技术路线
• 5.2.3 基于WSRF的地理信息服务实现
• 5.3 网络要素服务（WFS）的实现
• 5.3.1 网络要素服务接口分析
• 5.3.2 网络要素服务实现
• 5.4 网络地图服务（WMS）的实现
• 5.4.1 网络地图服务接口分析
• 5.4.2 网络地图服务实现
• 5.5 实验及分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 地理信息服务组合模型研究
• 6.1 基本概念
• 6.1.1 服务组合
• 6.1.2 工作流技术
• 6.2 地理信息服务组合方案
• 6.3 地理信息服务语义描述与匹配
• 6.3.1 地理信息服务语义描述
• 6.3.2 地理信息服务匹配
• 6.4 地理信息服务组合算法研究
• 6.4.1 地理信息服务组合算法
• 6.4.2 组合方案向BPEL4WS的转化
• 6.5 本章小结
• 第七章 原型系统设计与实验
• 7.1 系统设计
• 7.1.1 原型系统体系框架
• 7.1.2 原型系统的模块构成
• 7.2 系统实现
• 7.2.1 开发环境构建
• 7.2.2 实验效果
• 7.3 本章小结
• 第八章 总结与展望
• 8.1 工作总结
• 8.2 需要进一步研究的工作
• 参考文献
• 作者简历 攻读博士学位期间完成的主要工作
• 致谢