网格GIS的结构特征与应用

宋 阳

摘要：GIS经过近40多年的发展，在一定程度上满足了人们对空间数据处理和分析的部分需求，它可以通过网络调用分布于不同地区和部门的空间数据。并做出一定的分析和处理。本文在此对网格GIS功能结构及应用进行了探讨，以期对网格GIS的研究和应用提供必要的理论和技术支持。

关键词：地理信息系统网格网格GIS

0引言

近年来，随着计算机技术和网络技术的快速发展以及GIS研究和应用的不断深入，对GIS提出了许多新的要求，特别是随着遥感(RS)和全球卫星定位系统(GPS)的发展，GIS所需的数据量和所需的计算量与日俱增，所要解决的问题也越来越复杂，其中_还涉及大量的网络数据传输问题，这就给传统的GIS带来了一定程度的挑战，如何协调GIS的功能应用与庞大的数据量，如何管理巨大的网络吞吐量和传输量是当前GIS面临的主要问题之一。

1网格GIS的概念及特征

网格GIS是网格及网格计算技术与GIS相结合而形成的新的发展方向，它是一种汇集和共享空间信息资源、进行一体化组织与处理。具有按需服务能力的空间信息基础设施。网格GIS的建立能够为空间信息用户对空间数据进行信息获取、共享、访问、分析和处理提供技术支持，为空间信息应用提供一个强大的空间数据管理和信息处理基础设施，确保来自任何空间信息源的信息经过处理能在任何时候发送，并服务于在任何地点、任何有需求而且有相应权限的空间信息用户。作为GIS的进一步发展。网榕GIS与传统的GIS相比有其明显的优势和特点，主要表现在以下几个方面：

1.1高性能的计算网格计算是在Internet基础上强调对计算、数据、设备等网络基本资源进行整合，力图将Internet作为一个社会化的计算基础设施。在网格GIS中，利用网格计算优势处理GIS方面的业务，可以高效快速地进行GIS的计算与分析等各项业务。

1.2空间数据与GIS服务的高度共享在网格GIS中，每个网格节点通过中间件都可以发布自己的信息资源，同时可以利用其他网格节点上的资源，用户不必关心数据的格式以及数据的存放位置等问题，而只考虑自己的业务需求并向网格发送自己的请求信息，由网格上的中间件以及智能体来处理用户的请求，并将处理结果返回给用户。

1.3数据资源的安全性在网格GIS中，用户对空间数据的操作是通过数据库管理中间件来实现的，中间件将用户与数据库隔离起来，用户无权直接访问数据库，有利于安全管理，可有效防止恶意攻击。还可以利用数据库管理中间件的安全管理特性进一步加强权限控制管理。

1.4逻辑结构上的对等性网格GIS中，没有服务器和客户机的概念，每个用户都是对等的单元和节点，可以充分利用网格上的资源，同时别的客户也可以利用该客户提供的资源，每个客户都是以网格节点的方式存在于网格之中，因此每个节点既是“服务器”又是“客户机”。在这种结构方式下每个节点将不受其他节点的限制，变得更加灵活。

1.5面向应用的策略不同在网格GIS的应用过程中，主要是应用网格GIS所提供的功能服务。利用网格上的功能服务中间件，用户可以很方便地构建自己的GIS应用。而无需进行这个GIS系统的安装、学习等。同时这种应用是可以跨平台、跨系统的应用，给予用户极大的方便性。

2网格GIS的功能及结构体系

2.1功能网格GIS的思想在于所有资源的普遍共享，包括计算资源、存储资源、信息资源、知识资源等。基于该种思想，网格GIS的功能主要体现在以下几个方面：①空间资源共享功能。能实现应用层面的互连互通和各种异构资源共享，从而提高空间资源利用率，包括计算资源共享、数据和信息共享、应用和服务共享、设备共享、软件系统共享等。②海量空间数据存储与处理功能。由于各种计算资源与存储资源的高度共享，网格GIS能够存储、访问和管理从TB到PB量级的海量空间数据；对空间数据进行大规模、高精度、高质量的计算、处理和分析，产生用户需要的模型和信息，进而提供可视化、多媒体的空间信息服务。③异地协同工作与异构系统支持功能。由于网格GIS实现了各种硬件及软件资源的异地分布及分布式计算，因此可以实现大规模、大跨度的空间信息应用与服务，提供数据远程访问与服务、一站式服务和无障碍服务：同时网格GIS通过使用开放的技术标准，提供各种异构系统的互操作性，并保证空间信息的一致性，进而实现异构系统的相互支持。

2.2结构体系①基础层：是架构网格GIS结构体系的基础，包括基础的网络结构、网络底层协议及适合网格GIS体系的特定协议。②资源层：是由网格GIS的各种资源组成的，包括各种数据资源、计算资源、存储资源及设备等，它们通过Internet或者各种无线通信设备实现物理连接。③服务层：是整个系统的核心，指导系统正确地运行，提供空间信息一体化管理与处理平台，实现GIS的各种功能，主要包括空闻信息获取与分析处理软件、大型地理信息系统、空间信息搜索引擎、空间数据的组织与管理和各种服务规范、协议等。④应用层：是网格GIS用户的具体应用界面，它提供一个面向应用领域的空间信息集成应用环境，即在服务层的基础上，面向各个具体应用领域，就空间信息的使用模式和使用特点，提供空间信息使用政策和协议、应用软件工具、应用开发平台等，建立空间数据处理与信息服务集成环境。

3网格GIS的应用

3.1在城市管理中的应用由于城市管理涉及到的部门比较多，所需的各种数据位于不同地区或部门的数据库中，而且每个单位都建有各自的数据库和信息系统，不仅造成了巨大的资源浪费，而且由于各部门之间的扯皮和推诿造成城市的管理效率十分低下。城市网格化管理是网格化管理理念在城市管理中的具体运用。目前在北京、上海等地已经建成城区网格化管理信息系统，并取得了良好的效果，正在全国其他地方推广使用。

3.2在房地产管理中的应用房地产信息化建设的最终目标是实现各管理系统之间数据信息和各种资源的高度共享。但由于涉及面广、数据分散，以往的信息化建设举步维艰，而网格GIS具有分布性、异构性和协同性等特点，因此，可以借助网格的这些特点，构建区域的房地产网格GIS，实现区域各种房地产相关管理资源的共享，从而提高房地产管理的水平和效率。

3.3在资源勘测与调查中的应用资源的勘测与调查对国民经济和社会发展具有重大意义，是一项艰巨而复杂的任务。我国过去几十年花费了大量的人力、物力和财力收集各种地下、地面、大气的资源数据，采用的手段包括地下勘探、地面人工测绘和监测、航空遥感、卫星遥感等。由于目前这些数据零碎地分散在不同的地方和部门，共享困难，利用率很低。应用网格技术建立包括各种资源的网格GIS，能在较短时间内把需要的数据从不同的数据库中抽取出来并综合在一起，利用网格系统中所需要的各种软件和硬件资源进行计算与分析，以提高各种资源勘测与调查的效率和水平。

3.4在其他方面的应用网格GIS的应用领域十分广泛，除了以上所介绍的几个领域外，在其他许多领域，如环境保护与监测、列车调度、疾病的预测与防控、灾害的防治与救护等方面均可发挥重要作用。

综上所述，网格GIS是地理信息技术发展的新方向，今后相当长一段时间内将会得到学术界的广泛关注和高度重视，具有广阔的应用前景。相信随着网格技术应用和研究的不断深入以及网络技术的快速发展，网格GIS在不久的将来必将成为GIS应用和研究的主流。