基于网格的空间信息服务关键技术研究

论文摘要

计算机网络技术和分布式计算技术的迅猛发展为地理信息系统向大众化、分布式、网络化的空间信息服务的演变提供了技术基础。空间信息的多样性、动态性、异构性、海量性、分布性等都对传统的Internet环境下空间信息服务提出了新的挑战。目前对于空间信息服务的研究，主要是以Web Service为技术框架，依据OGC制定空间信息服务的一些规范，如WMS，WFS，WCS等。它们在实现空间信息共享与互操作方面起到了一定的作用，但是在对海量分布式空间数据的处理以及为用户提供一体化和透明的服务方法上遇到了许多难以克服的困难，同时在提供计算能力、协同能力、迁移服务能力等方面也多有不足。 网格的出现和发展为空间信息资源的有效利用和共享提供了一个可靠的环境。网格是在网络之上运行的以实现资源共享和协作为目标的软件基础设施，它提供了一种集成的资源和服务的环境。网格的出现为解决空间信息服务领域存在的一些难点问题带来了希望。高性能并行计算是提高空间信息服务效率的有效方法，而网格是提供高性能并行计算的有力武器。通过共享资源、协作以及并行计算，网格技术可以集成计算能力，提供有效集群和负载平衡，支持多用户空间操作的协同，解决空间信息服务中的诸如计算能力不足、缺乏协作等问题。基于网格环境和移动Agent技术的结合，还可以方便地实现空间信息服务的迁移。 本文将网格技术应用到空间信息服务领域，研究利用网格技术解决空间信息服务的共享、效率、计算力、协同、迁移等问题。论文围绕“基于网格的空间信息服务关键技术”这一主题，研究了基于网格的空间信息服务体系结构，以及网格在地图服务、空间信息搜索、空间信息协同服务和空间信息服务迁移中应用的关键技术，主要研究工作如下： (1) 对网格技术和空间信息服务体系结构进行了深入的研究，提出了空间信息服务应用网格技术主要有四种模式：空间信息网格服务模式、空间信息分布式并行服务模式、空间信息协同服务模式、空间信息服务的迁移服务模式。在此基础上提出了基于网格中间件的空间信息服务的四层体系结构。 (2) 对地图服务与网格技术的结合进行了研究，探讨OGSA(Open Grid Services Architecture)与OGC Web Services结合的两种方式：将空间信息网格服务封装成OGC Web Services；将OGC Web Services封装成空间信息网格服务。基于GT3.0设计和实现了网格地图服务，并提出了一个多网格地图服务系统的框架，结合加权轮询调度和地图分片调度策略实现网格地图服务的负载平衡。将网格地图服务技术应用于手机地图服务中，通过与J2ME技术的结合实现了一个Java手机地图服务系统原型。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 图索引
• 表索引
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 从地理信息系统到空间信息服务
• 1.1.2 空间信息服务与互操作
• 1.1.3 网格计算与空间信息服务
• 1.2 研究目的与意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 国外研究现状
• 1.3.2 国内研究现状
• 1.4 本文研究的主要内容
• 1.5 论文的组织
• 第二章 网格环境下的空间信息服务的体系结构
• 2.1 网络环境下的空间信息服务体系结构
• 2.1.1 C／S（Client／Server）两层体系结构
• 2.1.2 基于WEB的三层体系结构
• 2.1.3 OGC空间信息服务体系结构
• 2.2 网格技术
• 2.2.1 网格的内涵
• 2.2.2 网格计算
• 2.2.3 开放网格服务结构与网格服务
• 2.2.4 网格中间件
• 2.2.4.1 Globus网格中间件
• 2.2.4.2 ProActive网格中间件
• 2.3 空间信息服务应用网格技术的模式
• 2.3.1 空间信息网格服务模式
• 2.3.2 空间信息分布式并行服务模式
• 2.3.3 空间信息协同服务模式
• 2.3.4 空间信息服务迁移服务模式
• 2.4 基于网格中间件的空间信息服务的体系结构
• 2.4.1 资源层
• 2.4.2 网格中间件层
• 2.4.3 空间信息网格服务层
• 2.4.4 空间信息服务应用层
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于网格的地图服务与负载平衡
• 3.1 地图服务技术
• 3.1.1 网络地图服务
• 3.1.2 OGC Web Map Service
• 3.1.3 小结
• 3.2 基于网格的地图服务技术
• 3.2.1 网格服务
• 3.2.2 网格技术与OGC Web Services的结合
• 3.2.3 地图服务的网格化
• 3.3 网格地图服务的设计与实现
• 3.3.1 GT3编程概述
• 3.3.2 网格地图服务接口描述
• 3.3.3 网格地图服务的实现
• 3.3.4 网格地图服务的部署
• 3.3.5 网格地图服务客户端程序
• 3.4 网格地图服务的负载平衡
• 3.4.1 负载平衡概述
• 3.4.2 多网格地图服务系统框架
• 3.4.3 网格地图服务的负载平衡策略
• 3.4.4 网格地图服务的负载平衡试验
• 3.5 网格地图服务应用实例--Java手机地图服务系统
• 3.5.1 Java手机地图服务方案比较
• 3.5.2 Java手机地图服务系统总体设计
• 3.5.3 Java手机地图服务系统实现
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于网格的空间信息搜索服务
• 4.1 空间信息搜索概述
• 4.1.1 空间数据与空间信息
• 4.1.2 空间信息搜索服务的概念
• 4.1.3 基于WMS的空间信息搜索
• 4.1.4 空间信息隐形搜索
• 4.1.5 基于网格的空间信息搜索
• 4.2 基于网格的空间信息搜索服务系统结构
• 4.2.1 空间信息提供者
• 4.2.2 网格空间信息搜索中心
• 4.2.3 网格用户
• 4.3 基于网格的空间信息搜索服务关键技术
• 4.3.1 基于网格的空间信息集成
• 4.3.2 基于网格的空间信息搜索引擎的设计
• 4.3.2.1 客户端
• 4.3.2.2 空间信息搜索网格调度服务
• 4.3.2.3 城市空间信息服务
• 4.3.3 空间信息并行搜索技术
• 4.3.4 空间信息隐形搜索技术
• 4.3.5 空间信息搜索智能客户端技术
• 4.4 基于网格的空间信息搜索服务的实现
• 4.4.1 空间信息搜索网格调度服务的实现
• 4.4.2 空间信息并行搜索试验
• 4.4.3 空间信息隐形搜索的实现
• 4.4.4 空间信息搜索智能客户端实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于网格的空间信息协同服务
• 5.1 空间信息协同服务概述
• 5.1.1 空间信息协同服务的概念
• 5.1.2 空间信息协同服务的特点
• 5.2 现有的空间信息协同服务系统分类
• 5.2.1 基于多Agent的协同
• 5.2.2 基于Web的协同
• 5.2.3 小结
• 5.3 基于网格的空间信息协同服务体系结构
• 5.3.1 协同应用层
• 5.3.2 空间信息服务层
• 5.3.3 协同支持层
• 5.3.4 网格中间件层
• 5.3.5 资源层
• 5.4 基于网格的空间信息协同服务平台设计
• 5.4.1 协同客户端
• 5.4.2 网格调度器
• 5.4.3 网格服务池
• 5.4.4 空间数据资源库
• 5.5 基于网格的空间信息协同服务实现-以分布式实时协同制图服务为例
• 5.5.1 系统描述
• 5.5.2 协同功能
• 5.5.3 协同模型
• 5.5.4 并发控制
• 5.5.5 协同消息的表示
• 5.5.6 网格中间件
• 5.5.7 原型实现
• 5.6 本章小结
• 第六章 基于网格的空间信息服务的迁移
• 6.1 空间信息服务迁移概述
• 6.1.1 空间信息服务迁移的需要
• 6.1.2 空间信息服务迁移的描述
• 6.2 空间信息服务迁移技术
• 6.2.1 Java Applet方式
• 6.2.2 进程迁移方式
• 6.2.3 移动Agent方式
• 6.3 移动Agent技术
• 6.3.1 移动Agent系统构成
• 6.3.2 移动Agent的迁移
• 6.3.3 基于移动Agent的分布计算模型
• 6.4 基于网格的空间信息服务迁移关键技术
• 6.4.1 空间信息服务移动Agent以及相关技术
• 6.4.1.1 空间信息服务移动Agent的概念
• 6.4.1.2 空间信息服务移动Agent的迁移过程
• 6.4.1.3 空间信息服务移动Agent的迁移技术
• 6.4.2 基于网格的空间信息服务迁移技术
• 6.4.2.1 网格中间件的选取
• 6.4.2.2 基于网格的空间信息服务迁移系统框架
• 6.4.2.3 基于ProActive网格中间件的空间信息服务迁移
• 6.5 基于网格的空间信息服务迁移实现（地图服务迁移试验）
• 6.5.1 地图服务移动Agent的开发
• 6.5.2 地图服务的迁移描述
• 6.5.3 地图服务迁移试验环境
• 6.5.4 地图服务迁移的实现
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 本文总结
• 7.2 本文创新点
• 7.3 研究展望
• 参考文献
• 攻读博士期间发表的主要学术论文
• 攻读博士期间参加的主要科研项目
• 致谢