第7部分地理信息系統(tǒng)的高級(jí)技術(shù)

1、第七部分 地理信息系統(tǒng)的高級(jí)技術(shù)（一）1第二十章 分布式地理信息系統(tǒng)隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，基于客戶/服務(wù)器、瀏覽器/服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)以及它們的混合體系結(jié)構(gòu)的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)已成為地理信息系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。由于GIS固有的特點(diǎn)，使得運(yùn)行于網(wǎng)絡(luò)上的GIS比單機(jī)體系結(jié)構(gòu)的GIS更適合構(gòu)造較大規(guī)模的GIS工程應(yīng)用。2第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念一、分布式地理信息系統(tǒng)的概念分布式地理信息(DGI，Distributed Geographic Information)指在互聯(lián)網(wǎng)上以多種形式分布式發(fā)布地理信息，如地圖、圖像、數(shù)據(jù)集合、分析操作和報(bào)告等。3第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念分布式地理信息系統(tǒng)是

2、指在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，以分布式計(jì)算的理論技術(shù)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為應(yīng)用指導(dǎo)，用來設(shè)計(jì)地理信息系統(tǒng)中的時(shí)空數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、管理、分析、表現(xiàn)等運(yùn)算的理論計(jì)算模型。它是按照系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)分布的特征和針對(duì)其中數(shù)據(jù)處理的計(jì)算特征而分類的，是描述系統(tǒng)級(jí)各功能模塊與數(shù)據(jù)之間的運(yùn)算關(guān)系的計(jì)算模型。其研究對(duì)象是網(wǎng)絡(luò)上分布存在的地理信息數(shù)據(jù)以及受其影響的數(shù)據(jù)和操作。目的是要解決網(wǎng)絡(luò)上地理信息系統(tǒng)中存在的數(shù)據(jù)異構(gòu)、數(shù)據(jù)共享、復(fù)雜運(yùn)算等問題，也是實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)地理信息系統(tǒng)的途徑和重要的計(jì)算模式。它可采取局域網(wǎng)環(huán)境的客戶機(jī)服務(wù)器模式，也可采取別因特網(wǎng)環(huán)境的瀏覽器/服務(wù)器模式，如Web模式。 4第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念二、分

3、布式的主要表現(xiàn)分布式主要表現(xiàn)在四個(gè)方面，一是數(shù)據(jù)的分布特點(diǎn)?？臻g數(shù)據(jù)是GIS的主要操作對(duì)象，由于數(shù)據(jù)的分布性、數(shù)據(jù)的專業(yè)性，并因此產(chǎn)生的數(shù)據(jù)的權(quán)威性、數(shù)據(jù)的資源性，都決定了數(shù)據(jù)的采集、更新、管理和維護(hù)等是以分布式的方式存在于分離的計(jì)算機(jī)上的。而數(shù)據(jù)的共享性又要求數(shù)據(jù)需通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)其目的。二是應(yīng)用功能的分布。GIS的功能組成了由空間數(shù)據(jù)輸入到輸出的一個(gè)工作流程，不同的人員由于其關(guān)注的信息不同，需要不同的GIS功能服務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，將應(yīng)用分布在網(wǎng)絡(luò)上，可以解決這個(gè)問題。 5第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念三是外設(shè)的共享。外設(shè)的分布是服務(wù)分布的一種，由于許多GIS外設(shè)較為昂貴，通過分布式系

4、統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的資源共享。四是并行計(jì)算。在GIS中，許多模型的計(jì)算是費(fèi)時(shí)的，低性能的計(jì)算機(jī)提供復(fù)雜而巨大的計(jì)算能力，并行計(jì)算可將計(jì)算任務(wù)分?jǐn)傇诓煌挠?jì)算機(jī)上。另外，某些特殊條件的數(shù)據(jù)資源供給也只會(huì)提供計(jì)算結(jié)果，而保護(hù)原始數(shù)據(jù)的任意下載。6第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念三、為什么選擇分布式GIS地理信息的在線共享和交換需求，是選擇分布式GIS的最根本原因。地理信息的分布式共享和交換可以滿足：7第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念1、政府投資需求 許多典型數(shù)據(jù)是在政府的資助下，由代理部門生產(chǎn)的，信息的擁有權(quán)和版權(quán)歸政府所有。從原則上講，這些數(shù)據(jù)也應(yīng)該為公眾所擁有，政府應(yīng)將這些數(shù)據(jù)提供給公眾使用。2、

5、實(shí)現(xiàn)價(jià)值要求 空間信息是投入大量資金和時(shí)間生產(chǎn)的，對(duì)生產(chǎn)部門和用戶而言，它們具有很高的使用價(jià)值。許多用戶愿意支付一筆可觀的費(fèi)用去購買這些空間信息。因而，要實(shí)現(xiàn)空間信息的固有價(jià)值就必須在互聯(lián)網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)分布式的有償或免費(fèi)共享。8第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念3、免費(fèi)服務(wù)要求 互聯(lián)網(wǎng)上許多信息是政府、大學(xué)和非贏利機(jī)構(gòu)生產(chǎn)的。他們的目的不是為了掙錢?？臻g信息作為互聯(lián)網(wǎng)中的服務(wù)部分，由個(gè)人或機(jī)構(gòu)分布式提供。免費(fèi)的分布式地理信息，能有效推動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展。 4、相關(guān)信息服務(wù)需求 免費(fèi)的分布式地理信息服務(wù)，往往作為具有很高價(jià)值的信息和產(chǎn)品的附屬品為公眾提供。它是用戶查找可用產(chǎn)品和服務(wù)某個(gè)具體位置的導(dǎo)航工具。通

6、過地圖用作查詢工具或查詢結(jié)果的顯示，得到更多的有關(guān)主要產(chǎn)品的詳細(xì)信息。5、企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)需求 企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)為企業(yè)內(nèi)的人員提供信息通訊服務(wù)?？臻g信息是企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)的特殊信息之一。分布式地理信息服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)為企業(yè)內(nèi)部空間信息的使用提供了有用的工具。 9第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念四、分布式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)的比較從技術(shù)意義講，分布式系統(tǒng)的定義是一組獨(dú)立計(jì)算機(jī)的集合，從用戶的角度來看，如同于一臺(tái)計(jì)算機(jī)。分布式系統(tǒng)與集中式系統(tǒng)在概念模型上存在的根本區(qū)別是，在信息交換方面，中心系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間的信息交換關(guān)系不同，前者提供雙向交換，后者提供由中心系統(tǒng)到子系統(tǒng)的單向交換。在任務(wù)處理方面，前者由中心系統(tǒng)和子系統(tǒng)共

7、同分擔(dān)，后者主要由中心系統(tǒng)分擔(dān)，在資源內(nèi)容方面，前者子系統(tǒng)可以擁有不同的信息資源和處理功能，后者所有子系統(tǒng)則享有相同內(nèi)容的數(shù)據(jù)資源和處理功能 10第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念集中式與分布式系統(tǒng)的區(qū)別 11第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念在系統(tǒng)的性能上，分布式系統(tǒng)的一些優(yōu)點(diǎn)是明顯的，但也存在一些缺點(diǎn) ：12第一節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的概念同分布式系統(tǒng)一樣，集中式系統(tǒng)也具有一些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn) ：13第二節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)一、分布式地理信息系統(tǒng)的的體系結(jié)構(gòu) 分布式GIS的結(jié)構(gòu)是一個(gè)分層的結(jié)構(gòu)體系。它包括數(shù)據(jù)服務(wù)層、應(yīng)用接口層、應(yīng)用層和用戶界面層。通過傳輸層將各層聯(lián)系起來。14第二節(jié) 分

8、布式地理信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分布式GIS的結(jié)構(gòu) 15第二節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)二、分布式地理信息系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 分布式GIS的硬件支撐系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。由于GIS的特點(diǎn)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能和技術(shù)指標(biāo)均高于普通計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的要求。在實(shí)用中可構(gòu)建分布式結(jié)構(gòu)，也可構(gòu)建分布式與集中式的混合結(jié)構(gòu)。16第二節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)分布式結(jié)構(gòu) 分布式與集中式的混合結(jié)構(gòu) 17第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式實(shí)現(xiàn)分布式GIS計(jì)算功能的計(jì)算模式主要是客戶/服務(wù)器模式（Client/Server, C/S）、瀏覽器/服務(wù)器模式(Browser/(Web)Server , B/S)以及它們的混合計(jì)算模式。

9、18第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式一、客戶/服務(wù)器計(jì)算模式客戶/服務(wù)器計(jì)算模式19第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式客戶/服務(wù)器計(jì)算模式的結(jié)構(gòu)是分層的，根據(jù)服務(wù)器和客戶機(jī)之間的聯(lián)系方式，可分為兩層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)和三層混合結(jié)構(gòu) ：20第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式 C/S的結(jié)構(gòu) 21第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式客戶/服務(wù)器計(jì)算模式在資源的分配上也存在多種配置模式。它們提供了在客戶機(jī)、服務(wù)器之間的不同負(fù)載平衡程度。22第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式 C/S的資源配置模式 23第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式二、瀏覽器/服務(wù)器計(jì)算模式瀏覽器/（Web）服務(wù)器計(jì)算模式的

10、結(jié)構(gòu)同樣是分層結(jié)構(gòu)，根據(jù)服務(wù)器和瀏覽器之間的聯(lián)系方式，可分為兩層結(jié)構(gòu)、三層結(jié)構(gòu)、四層結(jié)構(gòu)和它們的混合結(jié)構(gòu) 。24第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式 B/S的結(jié)構(gòu) 25第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式C/S、B/S計(jì)算模式在應(yīng)用中，可以構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，提供強(qiáng)大的計(jì)算與數(shù)據(jù)管理能力 。26第三節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算模式復(fù)雜的分布式計(jì)算網(wǎng)絡(luò)27第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)當(dāng)前實(shí)現(xiàn)分布式GIS的計(jì)算技術(shù)主要包括分布式組件對(duì)象模型（Distribute Component Object Model , ）及其程序設(shè)計(jì)技術(shù)、公用對(duì)象請(qǐng)求代理結(jié)構(gòu)（Common Object Re

11、quest Broker Architecture , CORBA）及其程序設(shè)計(jì)技術(shù)、EJB(Enterprise JavaBeans ,EJB) 及其程序設(shè)計(jì)技術(shù)等。11.1928第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)一、 1、 概念COM（組件對(duì)象模型），用以使用戶將組件連接到運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)或運(yùn)行在另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上的服務(wù)。其局限性之一是對(duì)各種操作系統(tǒng)應(yīng)用請(qǐng)求的接口必須通過硬連接接入到應(yīng)用中。 是基于ActiveX技術(shù)的，是對(duì)COM技術(shù)的延續(xù)。主要增加了遠(yuǎn)程調(diào)用COM部件的功能。 支持現(xiàn)有的TCP/IP、HTTP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，對(duì)JAVA語言兼容。同時(shí)微軟公司也授權(quán)在UNIX、SOLARIS等操作

12、系統(tǒng)上使用這種技術(shù)。29第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù) 的特點(diǎn)在于每個(gè)程序模塊無須存儲(chǔ)在各客戶端，更無須下載本程序在客戶端運(yùn)行，只要在服務(wù)器內(nèi)存放一份 部件，不同地方的用戶可通過網(wǎng)絡(luò)來訪問這一部件。使用 構(gòu)成的大型應(yīng)用程序，可以把處理相同任務(wù)的部分分割出來，組成一個(gè)專門的軟件模塊完成，其他程序或部件只需對(duì)其調(diào)用，即可獲得所需信息。30第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)2、 的結(jié)構(gòu) 的結(jié)構(gòu)程序運(yùn)行的同一進(jìn)程、不同進(jìn)程、不同計(jì)算機(jī)之間是不同的 。31第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)不同進(jìn)程的 結(jié)構(gòu)32第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)不同計(jì)算機(jī)的 結(jié)構(gòu) 33第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)

13、的計(jì)算技術(shù)二、CORBA公共對(duì)象代理結(jié)構(gòu)是OMG提出的對(duì)象分布計(jì)算規(guī)范。它規(guī)定了對(duì)象請(qǐng)求代理機(jī)制，已成為事實(shí)上的企業(yè)分布計(jì)算和集成框架開發(fā)和應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。有四個(gè)部分組成：（1）對(duì)象請(qǐng)示代理（ORB-Object Request Broker），使對(duì)象在分布式環(huán)境透明地收發(fā)請(qǐng)求和響應(yīng)，是構(gòu)造分布式對(duì)象應(yīng)用，及其對(duì)象在不同層次的異構(gòu)環(huán)境下互操作的基礎(chǔ)；（2）對(duì)象服務(wù)（OS-Object Services）是為使用和實(shí)現(xiàn)對(duì)象而提供的基礎(chǔ)服務(wù)集合。（3）通用設(shè)施（ mon Facilities）是為許多應(yīng)用提供的的共享服務(wù)的集合。（4）應(yīng)用對(duì)象（AO-Application Objects）,相當(dāng)于傳統(tǒng)的

14、應(yīng)用。34第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)CORBA工作模式 35第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù) CORBA規(guī)范充分利用了現(xiàn)今軟件技術(shù)發(fā)展的最新成果，在基于網(wǎng)絡(luò)的分布式應(yīng)用環(huán)境下實(shí)現(xiàn)應(yīng)用軟件的集成，使得面向?qū)ο蟮能浖诜植?、異?gòu)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)可重用、可移植和互操作（圖20-12）。其特點(diǎn)可以總結(jié)為如下幾個(gè)方面：（1）引入中間件（MidWare）作為事務(wù)代理，完成客戶機(jī)（Client）向服務(wù)對(duì)象方（Server）提出的業(yè)務(wù)請(qǐng)求(引入中間件概念后分布計(jì)算模式。（2）實(shí)現(xiàn)客戶與服務(wù)對(duì)象的完全分開，客戶不需要了解服務(wù)對(duì)象的實(shí)現(xiàn)過程以及具體位置(參見圖20-13所示的CORBA系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)圖);3

15、6第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)（3）提供軟總線機(jī)制，使得在任何環(huán)境下、采用任何語言開發(fā)的軟件只要符合接口規(guī)范的定義，均能夠集成到分布式系統(tǒng)中； （4）CORBA規(guī)范軟件系統(tǒng)采用面向?qū)ο蟮能浖?shí)現(xiàn)方法開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象內(nèi)部細(xì)節(jié)的完整封裝，保留對(duì)象方法的對(duì)外接口定義。 在以上特點(diǎn)中，最突出的是中間件的引入, 在CORBA系統(tǒng)中稱為對(duì)象請(qǐng)求代理（ORB，Object Request Broker）和采用面向?qū)ο蟮拈_發(fā)模式。 對(duì)象模型是應(yīng)用開發(fā)人員對(duì)客觀事物屬性和功能的具體抽象。由于CORBA使用了對(duì)象模型，將CORBA系統(tǒng)中所有的應(yīng)用看成是對(duì)象及相關(guān)操作的集合，因此通過對(duì)象請(qǐng)求代理（OR

16、B），使CORBA系統(tǒng)中分布在網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用對(duì)象的獲取只取決于網(wǎng)絡(luò)的暢通性和服務(wù)對(duì)象特征獲取的準(zhǔn)確程度，而與對(duì)象的位置以及對(duì)象所處的設(shè)備環(huán)境無關(guān)。37第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)CORBA 體系結(jié)構(gòu) 38第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù) CORBA組件對(duì)象的調(diào)用過程如圖：39第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)CORBA規(guī)范的推出，重新調(diào)整了客戶機(jī)與服務(wù)器之間的關(guān)系?？蛻魴C(jī)可以向服務(wù)器提出事務(wù)請(qǐng)求，同時(shí)也可以為下一個(gè)請(qǐng)求充當(dāng)服務(wù)器角色。由于CORBA系統(tǒng)引入了中間件的概念，即事務(wù)代理，由中間件完成客戶機(jī)與服務(wù)器之間的通信，使得服務(wù)器對(duì)于客戶機(jī)的位置相對(duì)透明，取消了原有分布式計(jì)算模型中客

17、戶機(jī)、服務(wù)器之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。CORBA客戶機(jī)可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲得服務(wù)對(duì)象的位置，并且可以對(duì)多個(gè)服務(wù)對(duì)象提交事務(wù)請(qǐng)求，因此，極大推動(dòng)了分布計(jì)算的發(fā)展。分布計(jì)算是指網(wǎng)絡(luò)中兩個(gè)或兩個(gè)以上的軟件相互共享信息資源。這些軟件可以位于同一臺(tái)計(jì)算機(jī)中，也可以部署在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的任意位置?；诜植际侥Ｐ偷能浖到y(tǒng)具有均衡運(yùn)行系統(tǒng)負(fù)載、共享網(wǎng)絡(luò)資源的技術(shù)優(yōu)勢 。40第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)另外，CORBA規(guī)范約束采用面向?qū)ο蟮姆植际杰浖臉?gòu)造方法，以接口定義語言的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)象內(nèi)部細(xì)節(jié)的完整封裝，從而降低了軟件系統(tǒng)的復(fù)雜程度，增加了軟件功能的可重用性。CORBA提供到C/C+、Java、SmallTal

18、k等高級(jí)語言的映射，很大程度地減小了對(duì)程序設(shè)計(jì)語言的依賴性，使軟件開發(fā)人員可以在較大范圍內(nèi)共享已有成果。正是以上特點(diǎn)推動(dòng)了分布式多層軟件體系結(jié)構(gòu)的發(fā)展。目前，CORBA技術(shù)在銀行、電信、保險(xiǎn)、電力和電子商務(wù)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。軟件市場中能夠見到的CORBA中間件產(chǎn)品很多，但基于不同公司的產(chǎn)品戰(zhàn)略以及研發(fā)方向，各個(gè)產(chǎn)品在服務(wù)性能、對(duì)高級(jí)語言的支持和所依賴的系統(tǒng)平臺(tái)方面有很大區(qū)別（表20-3）。 41第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)42第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)基于CORBA的代理結(jié)構(gòu)的分布式GIS結(jié)構(gòu) 43第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)三、EJB（Enterprise Jav

19、aBeans）1、EJB的概念 EJB是Java中的商業(yè)應(yīng)用組件技術(shù)。一個(gè)完整的EJB分布式計(jì)算結(jié)構(gòu)有六個(gè)角色組成，每個(gè)角色遵循SUN公司提供的EJB規(guī)范。（1）EJB組件開發(fā)者負(fù)責(zé)開發(fā)執(zhí)行商業(yè)邏輯規(guī)則的EJB組件，開發(fā)的組件打包成EJB-jar文件。負(fù)責(zé)定義EJB的Remote和Home的接口，編寫執(zhí)行商業(yè)邏輯的EJB Class,提供EJB的部署文件（2）應(yīng)用組合者負(fù)責(zé)利用EJB組件組合一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)。需要知道Remote ,Home的接口使用，但不需知道如何實(shí)現(xiàn)。（3）部署者 負(fù)責(zé)將EJB-jar文件部署到用戶的系統(tǒng)環(huán)境中。用戶環(huán)境包括EJB sever，EJB Container。

20、44第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)（4）EJB服務(wù)器提供者是系統(tǒng)領(lǐng)域的專家，精通分布式交易管理，分布式對(duì)象管理和其它系統(tǒng)級(jí)服務(wù)，一般由操作系統(tǒng)開發(fā)商、中間件開發(fā)商或數(shù)據(jù)庫開發(fā)商提供。（5）EJB容器提供者提供EJB部署工具為部署好的EJB組件提供運(yùn)行環(huán)境。必須是系統(tǒng)級(jí)的編程專家，還需要具備應(yīng)用領(lǐng)域的經(jīng)驗(yàn)。（6）系統(tǒng)管理員45第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)負(fù)責(zé)為EJB服務(wù)器和容器提供一個(gè)企業(yè)級(jí)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。負(fù)責(zé)監(jiān)管組件的運(yùn)行。EJB體系結(jié)構(gòu)是三層體系結(jié)構(gòu) ：46第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)47第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)第一層是瘦客戶機(jī)。通常是 Web 瀏覽器，它

21、可以處理普通 Web 數(shù)據(jù)類型，如 HTML 和 GIF，并支持 HTTP 通信。第二層是 Web 應(yīng)用程序服務(wù)器，它是用代碼擴(kuò)充的 Web 服務(wù)器，用來對(duì)能夠通過 Web 服務(wù)器調(diào)用的應(yīng)用程序提供運(yùn)行時(shí)支持?，F(xiàn)有的 Web 應(yīng)用程序都沿用 CGI-BIN 編程模型，但預(yù)計(jì)第二層應(yīng)用程序開發(fā)將轉(zhuǎn)向 Java servlet 編程模型，后者提供大幅改善的性能和可移植性。除支持 Java Servlet 外，Web 應(yīng)用程序服務(wù)器還將添加 EJB 服務(wù)器功能，以支持使用 EJB 組件的應(yīng)用程序。第三層代表企業(yè)級(jí)信息資源，可以包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫和面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)庫、事務(wù)監(jiān)視器和定制的應(yīng)用程序。EJB 技術(shù)

22、在這一設(shè)計(jì)中扮演著關(guān)鍵角色，因?yàn)?，它使駐留在第二層上的應(yīng)用程序組件，與組成第三層的企業(yè)資源之間的接口，得以標(biāo)準(zhǔn)化。48第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)JavaBeans 組件，JavaBeans 規(guī)范將“組件軟件”的概念引入到 Java 編程的領(lǐng)域。組件是自含的、可重用 的軟件單元；而 JavaBeans 組件，則可以使用可視的應(yīng)用程序開發(fā)工具，可視地將它們 編寫到 Java 程序中。JavaBeans 規(guī)范為 Java 開發(fā)人員提供了一種“組件化”其 Java 類的方法：Bean 是一些 Java 類，可在一個(gè)可視的構(gòu)建器工具中操作它們，并且可以將它們一起編寫到應(yīng)用程序中。任何具有某種特

23、性和事件接口約定的 Java 類都可以是一個(gè) Bean。（見 JavaSorft，“Using the Beans Development Kit 1.0”） JavaBeans 概念是為了在 Java 編程環(huán)境中支持可重用的組件，它是一種一般性的設(shè)計(jì)方法，適用于客戶機(jī)或服務(wù)器機(jī)器上運(yùn)行的 Java 程序。由于對(duì)可視的構(gòu)建器工具的強(qiáng)調(diào)，也由于許多 Java bean 都是圖形用戶界面 (GUI) 組件，所以 JavaBeans 組件可能被視為一種客戶端技術(shù)。但是，并不要求 Java bean 都是可視的，并且它們也可以用于服務(wù)器環(huán)境中。49第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)J2EE（Java

24、 2 Platform, Enterprise Edition ，J2EE），Sun Microsystems 發(fā)起了這項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，旨在將 Java 平臺(tái)的范圍擴(kuò)展到大規(guī)模服務(wù)器環(huán)境。J2EE 為 Enterprise JavaBeans 技術(shù)提供了工作環(huán)境。事實(shí)上，Sun 把若干項(xiàng)軟件技術(shù)都設(shè)想為這樣的構(gòu)件塊，它們將使大型企業(yè)能夠把以任務(wù)為關(guān)鍵的業(yè)務(wù)系統(tǒng)移植到 Java 環(huán)境 中，而 Enterprise JavaBeans 技術(shù)不過是這些技術(shù)之一。EJB 組件是按它們自己的規(guī)范定義 的，但 EJB 技術(shù)并不是一項(xiàng)獨(dú)立的技術(shù)。它建立在 其他 Java 技術(shù)之上，這些技術(shù)由 Sun 和其他

25、IT 公司聯(lián)合規(guī)定，它們一起提供了這個(gè)框架的內(nèi)容，該框架就稱為 Java 2 Platform, Enterprise Edition。50第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)服務(wù)器和容器，EJB 體系結(jié)構(gòu)包括 EJB 服務(wù)器和 EJB 容器兩個(gè)概念 EJB 的服務(wù)器和容器51第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)EJB 服務(wù)器充當(dāng)一種組件執(zhí)行系統(tǒng)，正如 EJB 白皮書中所述： “Enterprise JavaBeans 規(guī)范為每個(gè)支持完全可移植性的 Java 應(yīng)用程序服務(wù)器定義了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型。任何廠商都可以使用此模型來實(shí)現(xiàn)對(duì) Enterprise JavaBeans 組件的支持。多種系統(tǒng)（如

26、TP 監(jiān)視器、CORBA 運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)、COM 運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、Web 服務(wù)器系統(tǒng)或其它基于服務(wù)器的運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)）都可以調(diào)整到能夠支持可移植的 Enterprise JavaBeans 組件。”(Thomas, Enterprise JavaBeans Technology: Server Component Model for the Java Platform)52第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)EJB 白皮書這樣描述容器的作用，“EJB 容器管理部署于其中的 enterprise bean。客戶機(jī)應(yīng)用程序并不直接與 enterprise bean 進(jìn)行交互。相反，客戶機(jī)應(yīng)用程序通

27、過由容器生成的兩個(gè)封裝接口（ EJB Home 接口和 EJB Object 接口）與 enterprise bean 進(jìn)行交互。當(dāng)客戶機(jī)使用封裝接口調(diào)用各種操作時(shí)，容器截獲每個(gè)方法調(diào)用，并插入管理服務(wù)?！?Thomas, Enterprise JavaBeans Technology: Server Component Model for the Java Platform) 53第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)2、CORBA 和 EJB 技術(shù)的關(guān)系公用對(duì)象請(qǐng)求代理程序體系結(jié)構(gòu) (CORBA) 為分布式對(duì)象的平臺(tái)中立和語言中立的計(jì)算環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。在 CORBA 環(huán)境中，功能駐留于對(duì)象之

28、中，而客戶機(jī)可通過對(duì)象請(qǐng)求代理程序 (ORB) 訪問這些對(duì)象。完整的 CORBA 實(shí)現(xiàn)提供 ORB，外加稱為 CORBA 對(duì)象服務(wù)和 CORBA 公用工具的幾個(gè)運(yùn)行時(shí)服務(wù)。也可只提供 ORB，不提供相關(guān)聯(lián)的對(duì)象服務(wù)和公用工具（例如，IBM 就提供這樣的兩種獨(dú)立 ORB）。實(shí)現(xiàn)基本 ORB 功能的軟件稱為 ORB 核心。為了支持語言無關(guān)性，CORBA 應(yīng)用程序是用接口定義語言 (IDL) 編寫的。該語言在語法上類似于 C+，但不包含語義：IDL 中指定的操作是操作接口，而不是操作實(shí)現(xiàn)。由于它對(duì)多種平臺(tái)和多種語言的支持，以及源自其分布式特征的可伸縮性，CORBA 非常適合于管理企業(yè)規(guī)模的信息系統(tǒng)。

29、54第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)設(shè)計(jì)EJB 規(guī)范也是為了支持企業(yè)信息系統(tǒng)。這樣說來，CORBA 是一個(gè)競爭者嗎？根據(jù) Frequently Asked Questions for Enterprise JavaBeans，答案是否定的?！皩?shí)際上，EJB 技術(shù)很好地補(bǔ)充了 CORBA。CORBA 提供了一個(gè)強(qiáng)大的基于標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，可在此結(jié)構(gòu)之上構(gòu)建 EJB 服務(wù)器。EJB 技術(shù)使得在 CORBA 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的頂層構(gòu)建應(yīng)用程序變得更為容易?！保‥nterprise JavaBeans 常見問題解答） 55第四節(jié) 分布式地理信息系統(tǒng)的計(jì)算技術(shù)EJB和CORBA的關(guān)系 56第七部分 地理信息系

30、統(tǒng)的高級(jí)技術(shù)（二）57第二十一章 數(shù)字工程與空間信息基礎(chǔ)設(shè)施隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和GIS技術(shù)的發(fā)展，人們期待建立更大范圍、更多層次、滿足更多需求的、內(nèi)容豐富的地理信息共享與交換網(wǎng)絡(luò)。并以此為工具或平臺(tái)，來研究解決人們關(guān)注的全球、地區(qū)或地方內(nèi)的資源、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)等諸多問題。“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”、“數(shù)字企業(yè)”、“數(shù)字農(nóng)業(yè)”等數(shù)字工程的提出，以及“空間信息基礎(chǔ)設(shè)施”的建設(shè)正是為實(shí)現(xiàn)這一目的而采取的技術(shù)步驟和措施。58第一節(jié) 數(shù)字地球的概念一、“數(shù)字地球”的涵義“數(shù)字地球”是集多種現(xiàn)代信息技術(shù)為一體的計(jì)算機(jī)信息系統(tǒng)。關(guān)于“數(shù)字地球”概念的描述很多，有技術(shù)層面的，也有印象層面的。如“數(shù)字地球”是

31、關(guān)于地球的虛擬表達(dá)，并使人們能夠探索和作用于關(guān)于地球的海量的自然與文化信息集合；“數(shù)字地球”是一個(gè)共享經(jīng)過地理參考處理的地理數(shù)據(jù)的環(huán)境，它是基于OpenGIS標(biāo)準(zhǔn)和因特網(wǎng)傳輸這些數(shù)據(jù)的等，這些都是技術(shù)性的表述。 59第一節(jié) 數(shù)字地球的概念再如，“數(shù)字地球”可以提供這樣場景，一個(gè)學(xué)童來到地方博物館的數(shù)字地球展覽廳，他戴上數(shù)字頭盔，看到了從太空飛來的地球，使用數(shù)據(jù)手套，對(duì)地球進(jìn)行放大操作，隨著分辨率越來越高，先看到了各大洲，繼而看到了一些國家、地區(qū)、城市乃至最后看到了獨(dú)立的房屋、樹木或其它自然、人工地物。他正在尋找自己感興趣的區(qū)域，就象坐在魔毯上，通過了三維虛擬地形，。他在為他的家庭在假期到黃石國

32、家公園旅行做準(zhǔn)備。如為他所看到的內(nèi)容制定旅行路線計(jì)劃。事實(shí)上，他可以在離開家鄉(xiāng)之前，就進(jìn)行一次從頭到尾的虛擬旅行。這是一種印象層面的表述。 60第一節(jié) 數(shù)字地球的概念從上面的描述可知，數(shù)字地球具有這樣的涵義，是一個(gè)多分辨率、多空間尺度的、虛擬表達(dá)的三維星球；具有海量的地理空間編碼數(shù)據(jù)；可以使用無級(jí)放大率進(jìn)行放大；在空間內(nèi)的活動(dòng)是不受限制的，而且在時(shí)間空間也是如此。61第一節(jié) 數(shù)字地球的概念二、“數(shù)字地球”的技術(shù)框架和結(jié)構(gòu)從地理信息系統(tǒng)技術(shù)角度講，“數(shù)字地球”就是對(duì)地球的在時(shí)間尺度基礎(chǔ)上的各大地球系統(tǒng)模型的虛擬表達(dá)和操作。這些地球系統(tǒng)模型包括實(shí)體地球（從地心到地殼）、海洋（包括其他大型水體）、大

33、氣（特別是對(duì)流層）、電離層（空間氣象）、生物圈（包括人類）、低溫層（特別是極地地區(qū)）等。圖21-1描述了這些模型系統(tǒng)之間的關(guān)系。62第一節(jié) 數(shù)字地球的概念各大地球系統(tǒng)之間的關(guān)系 63數(shù)字地球的概念數(shù)字地球的框架結(jié)構(gòu) 64第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（Spatial Data Infrastructures ，SDI）是建設(shè)“數(shù)字地球”、“數(shù)字城市”等數(shù)字工程的信息化基礎(chǔ)建設(shè)內(nèi)容。繼1991年美國首次提出建設(shè)“信息高速公路”計(jì)劃后，先后于1994年、1998年提出了建設(shè)“空間信息基礎(chǔ)設(shè)施”、“數(shù)字地球”的建設(shè)計(jì)劃。被稱為推動(dòng)全球空間信息化合作建設(shè)的三步曲。65第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施

34、一、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的概念空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施是指為描述地球上地理要素或現(xiàn)象的分布及其屬性的所有地理信息組合，以及對(duì)這些地理信息的獲取、處理、存儲(chǔ)、分發(fā)、使用、集成、融合以及互操作等目的，建立一個(gè)共享的空間信息框架的建設(shè)計(jì)劃，包括所需的設(shè)備、技術(shù)、政策、標(biāo)準(zhǔn)、體系結(jié)構(gòu)和人力資源等內(nèi)容。66第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施按照SDI所支持的空間信息共享范圍，SDI可分為全球空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（Globe Spatial Data Infrastructures ，GSDI）、區(qū)域空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（Regional Spatial Data Infrastructures，RSDI）、國家空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（Na

35、tional Spatial Data Infrastructures，NSDI）和地方空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施（Local Spatial Data Infrastructures，LSDI）四個(gè)層次 67第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施68GlobalNationalRegionalLocalGlobalSDI Levels空間信息基礎(chǔ)設(shè)施 69第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施SDI的信息傳輸基礎(chǔ)是信息基礎(chǔ)設(shè)施（Information Infrastructures），所服務(wù)的對(duì)象是數(shù)字地球、數(shù)字城市等數(shù)字工程。它們共同組成了空間信息網(wǎng)絡(luò)化共享與交換體系的完整內(nèi)容。信息基礎(chǔ)設(shè)施是以建設(shè)通信網(wǎng)絡(luò)為主要目的，以光纖、

36、衛(wèi)星、微波、程控電話、無線移動(dòng)等為通信傳輸方式的信息化基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)計(jì)劃。其中空間數(shù)據(jù)集是這個(gè)共享與交換體系建設(shè)主題對(duì)象。GSDI與NSDI的數(shù)據(jù)集及其關(guān)系 ：70第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施 SDI的數(shù)據(jù)集 71第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施 NSDI的數(shù)據(jù)集包括核心基礎(chǔ)框架數(shù)據(jù)、設(shè)施系統(tǒng)數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、地學(xué)數(shù)據(jù)等。而GSDI的數(shù)據(jù)集則是通過對(duì)它們的概括和集成而獲得。 72第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施二、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的框架結(jié)構(gòu)SDI是通過分布在全球范圍各地的空間數(shù)據(jù)的交換站點(diǎn)（Clearinghouse），以門戶網(wǎng)站或地圖服務(wù)目錄的形式實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)的共享和交換的（圖21-6）。其中交

37、換站點(diǎn)的類型和內(nèi)容可能因?qū)I(yè)領(lǐng)域或機(jī)構(gòu)提供服務(wù)的目的不同有所差別。提供服務(wù)的站點(diǎn)需向上級(jí)站點(diǎn)進(jìn)行注冊(cè)。73第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施SDI的服務(wù)模型 11.19747576SDI Catalog AccessWebClientClearinghouseServersGateway(s)UserZ39.50 protocolHTTP protocolServiceRegistryWebServerOne Search across many serversMetadata is the key77Local GovernmentsFederal GovernmentState Government

38、sTribal GovernmentsCivilian SectorDoDCommercial SectorLocal UsersDoD UsersTribal UsersState UsersNational PolicyMakersCommercial UsersCivilian UsersInternational UsersFederal UsersGeospatialOne-StopPortalOther standards-based portalsreplicated access points 未來模型78當(dāng)前模型Data ProducerData ProducerData P

39、roducerData ProducerData ProducerData ProducerData UserData UserData UserData UserData UserData UserData UserNSDIGatewayPortalPortalPortalPortal79第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施SDI的框架結(jié)構(gòu)被公認(rèn)為是一個(gè)三層結(jié)構(gòu)。即由數(shù)據(jù)資源層構(gòu)成基礎(chǔ)層，各種類型的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)構(gòu)成中間服務(wù)層，各種用戶構(gòu)成最高層 ：80第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施 SDI的框架結(jié)構(gòu) 81第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施資源層是由數(shù)據(jù)的專業(yè)生產(chǎn)者通過多種數(shù)據(jù)采集方式采集的，并以數(shù)據(jù)庫的方式提供給網(wǎng)絡(luò)用戶使

40、用的各類數(shù)據(jù)集。服務(wù)層主要是由軟件中間件以及相關(guān)服務(wù)機(jī)制共同組成的面向網(wǎng)絡(luò)用戶提供數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)處理與分析服務(wù)的服務(wù)系統(tǒng)。用戶層則主要由對(duì)空間數(shù)據(jù)有共享和交換需求的各類群體組成的數(shù)據(jù)消費(fèi)階層。一般來講，SDI的建設(shè)重點(diǎn)是資源層和服務(wù)層，它們構(gòu)成提供各類信息服務(wù)的基礎(chǔ)部分。而用戶層的建設(shè)是與具體的應(yīng)用相聯(lián)系的，它的建設(shè)一般不作為SDI建設(shè)計(jì)劃的核心內(nèi)容。但它是建設(shè)數(shù)字地球、數(shù)字城市等的必要內(nèi)容。82第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施三、空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)內(nèi)容一般來講，SDI的建設(shè)重點(diǎn)是資源層和服務(wù)層，它們構(gòu)成提供各類信息服務(wù)的基礎(chǔ)部分。而用戶層的建設(shè)是與具體的應(yīng)用相聯(lián)系的，它的建設(shè)一般不作為SDI建設(shè)

41、計(jì)劃的核心內(nèi)容。但它是建設(shè)數(shù)字地球、數(shù)字城市等的必要內(nèi)容。83第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施SDI的技術(shù)核心內(nèi)容包括標(biāo)準(zhǔn)、框架、數(shù)據(jù)集、元數(shù)據(jù)、站點(diǎn)目錄以及合作建設(shè)機(jī)制等。它們的關(guān)系可由圖21-8說明。SDI的核心內(nèi)容 84第二節(jié) 空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施交換站點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)為數(shù)據(jù)的生產(chǎn)者和提供者提供服務(wù)，是聯(lián)系二者之間的橋梁?？商峁?shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)、數(shù)據(jù)分發(fā)、數(shù)據(jù)搜索的統(tǒng)一界面、數(shù)據(jù)咨詢及數(shù)據(jù)的廣告等功能。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)包括數(shù)據(jù)內(nèi)容和數(shù)據(jù)管理兩個(gè)方面。前者包括數(shù)據(jù)分類、數(shù)據(jù)集成等，后者包括元數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)傳輸?shù)??？蚣芎蛿?shù)據(jù)集是其主要內(nèi)容，框架由通信和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其相關(guān)軟件組成，構(gòu)成SDI的支撐。而合作機(jī)制則是實(shí)現(xiàn)最終目的的

42、保證，包括數(shù)據(jù)匯集機(jī)制、數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制、運(yùn)行機(jī)制、合作關(guān)系機(jī)制等。85第二十二章 空間信息網(wǎng)格如果說空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施強(qiáng)調(diào)空間數(shù)據(jù)的共享與交換的宏觀（技術(shù)的、政策的）概念的話，空間信息網(wǎng)格（Spatial Information Grid，SIG）則要具體得多。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，可以認(rèn)為空間信息網(wǎng)格更多的是從技術(shù)層面討論實(shí)現(xiàn)空間數(shù)據(jù)共享與交換的的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，空間信息網(wǎng)格是對(duì)空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的技術(shù)延伸。86第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念一、空間信息網(wǎng)格的含義空間數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施提出的交換站點(diǎn)在SIG中被看作網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)，由這些分布在全球各地的各類結(jié)點(diǎn)形成的網(wǎng)絡(luò)稱之為網(wǎng)格。它是以空間信息傳輸、服務(wù)和計(jì)算為內(nèi)容的特點(diǎn)的，因此

43、也稱為空間信息網(wǎng)格。網(wǎng)格的含義可解釋為，網(wǎng)格是信息社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，它把整個(gè)因特網(wǎng)整合成一臺(tái)巨大的超級(jí)虛擬計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)上所有資源的互聯(lián)互通，完成計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、通信資源、軟件資源、信息資源、知識(shí)資源等智能共享的一種新興的技術(shù)。87第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念網(wǎng)格由數(shù)據(jù)網(wǎng)格、信息服務(wù)網(wǎng)格、計(jì)算網(wǎng)格共同組成 ：網(wǎng)格的組成88第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念二、網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)由三層構(gòu)成，即網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層、網(wǎng)格服務(wù)層和格絡(luò)應(yīng)用層 ：89第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念網(wǎng)絡(luò)的體系結(jié)構(gòu) 90第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念網(wǎng)格系統(tǒng)之間的通信是使用經(jīng)過整合和升級(jí)了的因特網(wǎng)協(xié)議。由GGG(Great Glo

44、be Grid) 協(xié)議取代WWW (World Wide Web )協(xié)議 ：91第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念網(wǎng)格協(xié)議 92第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念構(gòu)造層（Fabric），提供共享的資源，它們是物理或邏輯實(shí)體。連接層（Connectivity），它是網(wǎng)格中網(wǎng)絡(luò)事務(wù)處理通信與授權(quán)控制的核心協(xié)議。資源層(Resource)，對(duì)單個(gè)資源實(shí)施控制，實(shí)現(xiàn)資源注冊(cè)、資源分配和資源監(jiān)視。匯集層(Collective)，資源匯集，供虛擬組織的應(yīng)用程序共享、調(diào)用。提供目錄服務(wù)、日程安排、資源代理、資源監(jiān)測診斷、網(wǎng)格啟動(dòng)、負(fù)荷控制、賬戶管理等多種功能。應(yīng)用層（Applications），通過各層的API調(diào)用相應(yīng)的服

45、務(wù)，再通過服務(wù)調(diào)用網(wǎng)格上的資源來完成任務(wù)。需要構(gòu)建支持網(wǎng)格計(jì)算的庫函數(shù)。 93第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念三、網(wǎng)格的關(guān)鍵技術(shù)網(wǎng)格研究和實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)包括：1、網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)就是網(wǎng)格計(jì)算資源的提供者，它包括高端服務(wù)器、集群系統(tǒng)、MPP系統(tǒng)大型存儲(chǔ)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫等。這些資源在地理位置上是分布的，系統(tǒng)具有異構(gòu)特性。2、寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是在網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境中，提供高性能通信的必要手段。通信能力的好壞對(duì)網(wǎng)格計(jì)算提供的性能影響甚大，要做到計(jì)算能力“即連即用”必須要高質(zhì)量的寬帶網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)支持。用戶要獲得延遲小、可靠的通信服務(wù)也離不開高速的網(wǎng)絡(luò)。9495網(wǎng)格拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的類型 96第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念3、資

46、源管理和任務(wù)調(diào)度工具計(jì)算資源管理工具要解決資源的描述、組織和管理等關(guān)鍵問題。任務(wù)調(diào)度工具其作用是根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)的負(fù)載情況，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的任務(wù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)度，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率。它們屬于網(wǎng)格計(jì)算的中間件。4、監(jiān)測工具高性能計(jì)算系統(tǒng)的峰值速度可達(dá)百萬億次/秒。但是實(shí)際的運(yùn)算速度往往與峰值速度有很大的距離，其主要原因在于高性能并行計(jì)算機(jī)的并行程序與傳統(tǒng)的串行程序有很大差異。而高性能計(jì)算應(yīng)用領(lǐng)域的專家對(duì)編程技術(shù)并不擅長，很難充分利用各種計(jì)算資源。如何幫助使用人員充分利用網(wǎng)格計(jì)算中的資源，這就要靠性能分析和監(jiān)測工具。這對(duì)監(jiān)視系統(tǒng)資源和運(yùn)行情況十分重要。97第一節(jié) 空間信息網(wǎng)格的概念5、應(yīng)用層的可視化工具網(wǎng)格計(jì)算

47、的主要領(lǐng)域是科學(xué)計(jì)算，它往往伴隨著海量的數(shù)據(jù)，面對(duì)浩如煙海的數(shù)據(jù)想通過人工分析得出正確的判斷十分困難。如果把計(jì)算結(jié)果轉(zhuǎn)換成直觀的圖形信息，就能幫助研究人員擺脫理解數(shù)據(jù)的困難，這就要研究能在網(wǎng)格計(jì)算中傳輸和讀取的可視化工具。并提供友好的用戶界面。 98第二節(jié) 空間信息網(wǎng)格的計(jì)算一、網(wǎng)格的計(jì)算分類根據(jù)馬森大學(xué)的研究，網(wǎng)格計(jì)算可分為：集中式任務(wù)管理系統(tǒng)、分布式任務(wù)管理系統(tǒng)、分布式操作系統(tǒng)、參量分析、資源監(jiān)測/預(yù)測以及分布式計(jì)算接口。現(xiàn)有的網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)方案主要集中在第一、二類。屬于集中式任務(wù)管理系統(tǒng)的有Sun公司的Grid Engine、LSF（Load Sharing Facility）、PBS（P

48、ortable Batch System）等；屬于分布式任務(wù)管理系統(tǒng)的有Globus、Legion和NetSolve等。集中式系統(tǒng)由一臺(tái)計(jì)算機(jī)統(tǒng)一調(diào)度任務(wù)，分布式系統(tǒng)任務(wù)的加載和運(yùn)行控制由網(wǎng)格中每臺(tái)計(jì)算機(jī)自行完成。99第二節(jié) 空間信息網(wǎng)格的計(jì)算二、網(wǎng)格計(jì)算的基本功能網(wǎng)格計(jì)算至少需要具備三種基本功能：1、任務(wù)管理用戶通過該功能向網(wǎng)格提交任務(wù)、為任務(wù)指定所需資源、刪除任務(wù)并監(jiān)測任務(wù)的運(yùn)行狀態(tài)。 2、任務(wù)調(diào)度用戶提交的任務(wù)由該功能按照任務(wù)的類型、所需資源、可用資源等情況安排運(yùn)行日程和策略。 3、資源管理確定并監(jiān)測網(wǎng)格資源狀況，收集任務(wù)運(yùn)行時(shí)的資源占用數(shù)據(jù)。100第二節(jié) 空間信息網(wǎng)格的計(jì)算 四、網(wǎng)格計(jì)

49、算的形式 網(wǎng)格計(jì)算有四種形式。1、企業(yè)計(jì)算 企業(yè)計(jì)算是“以實(shí)現(xiàn)大型組織內(nèi)部和組織之間的信息共享和協(xié)同工作為主要需求而形成的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算技術(shù)”，其核心是Client/Server計(jì)算模型和相關(guān)的中間件技術(shù)。 101第二節(jié) 空間信息網(wǎng)格的計(jì)算 2、網(wǎng)格計(jì)算 網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing）是網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的另一個(gè)具有重要?jiǎng)?chuàng)新思想和巨大發(fā)展?jié)摿Φ姆种АＷ畛?，網(wǎng)格計(jì)算研究的目標(biāo)是希望將超級(jí)計(jì)算機(jī)連接成為一個(gè)可遠(yuǎn)程控制的元計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（ puters）；現(xiàn)在，這一目標(biāo)已經(jīng)深化為建立大規(guī)模計(jì)算和數(shù)據(jù)處理的通用基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)，將網(wǎng)絡(luò)上的各種高性能計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、PC、信息系統(tǒng)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理系統(tǒng)、應(yīng)用模擬系統(tǒng)

50、、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、儀器設(shè)備和信息獲取設(shè)備（如傳感器）集成在一起，為各種應(yīng)用開發(fā)提供底層技術(shù)支撐，將Internet變?yōu)橐粋€(gè)功能強(qiáng)大、無處不在的計(jì)算設(shè)施。 102第二節(jié) 空間信息網(wǎng)格的計(jì)算3、對(duì)等計(jì)算對(duì)等計(jì)算（Peer-to-Peer，簡稱P2P）是在Internet上實(shí)施網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的新模式。在這種模式下，服務(wù)器與客戶端的界限消失了，網(wǎng)絡(luò)上的所有節(jié)點(diǎn)都可以“平等”共享其他節(jié)點(diǎn)的計(jì)算資源。 4、普及計(jì)算普及計(jì)算（ubiquitous computing or pervasive computing）強(qiáng)調(diào)人與計(jì)算環(huán)境的緊密聯(lián)系，使計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)更有效地融入人們的生活,讓人們?cè)谌魏螘r(shí)間、任何地點(diǎn)都能方便快捷

51、地獲得網(wǎng)絡(luò)計(jì)算提供的各種服務(wù)。 103第二十三章 空間數(shù)據(jù)的互操作104第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念一、空間數(shù)據(jù)互操作的含義數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換方法僅僅是從數(shù)據(jù)角度考慮互操作，是數(shù)據(jù)的集成，而沒有考慮數(shù)據(jù)處理方面的因素。因此還不能達(dá)到真正的互操作。GIS互操作是在異構(gòu)數(shù)據(jù)庫和分布計(jì)算的情況下出現(xiàn)的。對(duì)系統(tǒng)而言，系統(tǒng)能彼此更安全地獲取和處理對(duì)方的信息；對(duì)用戶而言，用戶能方便地查詢到所需的信息，并能方便地使用各種不同類型和格式的數(shù)據(jù)；對(duì)信息管理者來說，他們能很好地管理信息，為用戶服務(wù)，并將資源充分地提供給用戶。 105第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念GIS互操作中需解決的兩個(gè)重要問題是，如何互操作異構(gòu)的空間信息，

52、如何互操作空間信息服務(wù)軟件。因此，互操作可解釋為以在線的方式分析和顯示來自分布式數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)。由于系統(tǒng)構(gòu)建和信息構(gòu)建的原因，來自分布式數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)方面的信息異構(gòu)和系統(tǒng)異構(gòu)（圖23-1）。這種異構(gòu)直接導(dǎo)致了空間信息相互操作的障礙。106第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念異構(gòu)與互操作 107第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念由于GIS產(chǎn)品在服務(wù)接口上的各異性和局限性，它很難滿足Internet上空間信息互操作的需求，這樣Internet用戶與空間信息資源之間就出現(xiàn)了兩大鴻溝：信息獲取鴻溝和信息理解鴻溝。信息獲取鴻溝表現(xiàn)為空間信息資源沒有直接連接到Internet上。由于歷史原因或出于信息管理或信息安

53、全考慮，空間信息提供者不能或不想把空間信息直接連接到Internet上。信息理解鴻溝表現(xiàn)為用戶無法理解空間信息。這與GIS廠商的縱向產(chǎn)品線密切相關(guān)，即一個(gè)GIS產(chǎn)品會(huì)從數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)表現(xiàn)全方位地向用戶提供服務(wù)。而不同的GIS產(chǎn)品有不同的接口，它所管理的空間信息也是各不相同的。于是，Internet用戶只能依賴特定的GIS產(chǎn)品去訪問特定的空間信息資源。108第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念二、互操作技術(shù)的發(fā)展互操作技術(shù)根據(jù)關(guān)注的領(lǐng)域和關(guān)注類型，已經(jīng)發(fā)展到了第三代。其領(lǐng)域包括系統(tǒng)、數(shù)據(jù)、信息、知識(shí)等，在類型上是語義的異構(gòu)問題。其各個(gè)階段的情況見表： 109第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念110第

54、一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念三、互操作的層次結(jié)構(gòu) 互操作根據(jù)內(nèi)容和水平可構(gòu)成由低到高的層次結(jié)構(gòu)（表23-2）。其中以獲取信息級(jí)別的企業(yè)級(jí)互操作水平最高層次，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的分布式計(jì)算為最低層次。111第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念112第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念網(wǎng)絡(luò)、硬件、軟件是指從技術(shù)上如何實(shí)現(xiàn)GIS互操作，它包括：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、文件系統(tǒng)傳輸、遠(yuǎn)程過程調(diào)用、分布計(jì)算平臺(tái)、軟件規(guī)程等，它們的正確配置是實(shí)現(xiàn)GIS互操作的基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)庫和GIS 層實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)上的互操作，但是真正的信息互操作不僅僅應(yīng)該是數(shù)據(jù)互操作，更應(yīng)該是語義及含義上的互操作，客戶對(duì)數(shù)據(jù)和處理資源的訪問是實(shí)時(shí)的，并且所獲得的結(jié)果是

55、可以預(yù)測的。企業(yè)層是GIS中最高層次的互操作，實(shí)際上也就是我們通常所稱的信息共享。它包括企業(yè)之間和信息部門之間的互操作，涉及政策、法規(guī)、經(jīng)濟(jì)等因素。113第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念OGC關(guān)于互操作模型的描述（圖23-2）。該模型描述了互操作從數(shù)據(jù)到分析顯示的過程。 114第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念 OGC的互操作模型 115第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念根據(jù)這個(gè)模型，在C/S體系結(jié)構(gòu)上，按照任務(wù)在客戶機(jī)上分配的情況，可構(gòu)成瘦客戶端、中客戶端和胖客戶端（圖23-3）。瘦客戶端的數(shù)據(jù)處理任務(wù)主要由服務(wù)器端承擔(dān)，客戶端僅作為數(shù)據(jù)顯示終端使用。中客戶端在任務(wù)分配上負(fù)載比較平衡，雙方各承擔(dān)一定任務(wù)，但

56、對(duì)客戶機(jī)的要求較高。胖客戶機(jī)數(shù)據(jù)顯示和處理均由客戶端承擔(dān)，服務(wù)器只提供數(shù)據(jù)服務(wù)，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膲毫^大。116第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念客戶端任務(wù)分配117第一節(jié) 空間數(shù)據(jù)互操作的概念四、開放式的互操作GIS結(jié)構(gòu)118第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)一、互操作問題的研究思路因特網(wǎng)環(huán)境中空間信息異構(gòu)問題可以從句法和語義兩個(gè)不同的層次研究。句法上的差異，不同的空間信息資源可以采用不同存儲(chǔ)格式，而同一類存儲(chǔ)格式也可能有版本的差異。語義上的差異，不同的空間信息資源可以采用不同的概念體系表示，而同一個(gè)概念體系中的概念也可能有同型異義或同義異型的現(xiàn)象。 119第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)二、實(shí)現(xiàn)互操作的技術(shù)當(dāng)

57、前實(shí)現(xiàn)互操作的主要技術(shù)有，使用GML（Geography Markup Language ，GML）編碼和傳輸?shù)乩砜臻g數(shù)據(jù)；使用WFS（Web Feature Server ，WFS）在特征元素水平提取和處理數(shù)據(jù)；使用SVG（Scalable Vector Graphics ，SVG）在Web上以矢量形式顯示由GML傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。120第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)1、關(guān)于GMLGML是OGC的一個(gè)關(guān)于地理對(duì)象的模型、編碼、傳輸和存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)。GML提供了一些描述空間特征和及它們?cè)贕ML框架中的對(duì)應(yīng)屬性。包括描述特征的方案、坐標(biāo)參考系統(tǒng)、幾何體、拓?fù)潢P(guān)系、時(shí)態(tài)、量測單位等。121第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)

58、如果不執(zhí)行GML，數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)之間的互操作要在兩個(gè)系統(tǒng)之間進(jìn)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn)操作，由數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的異構(gòu)性，不同系統(tǒng)之間都要進(jìn)行這種操作（圖23-5）。如果通過GML，這種互操作要方便的多（圖23-6）。122第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)非GML模式 GML模式 123第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)客戶端通過向Web服務(wù)器發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，Web 服務(wù)器將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給連接它的多級(jí)GIS數(shù)據(jù)服務(wù)器，GIS數(shù)據(jù)服務(wù)器分析處理請(qǐng)求后，將結(jié)果返回Web服務(wù)器，Web服務(wù)器以GML數(shù)據(jù)形式返回請(qǐng)求數(shù)據(jù)的客戶端。124第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù) GML數(shù)據(jù)傳輸過程 125第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)2、關(guān)于SVGGML是解決數(shù)據(jù)傳輸

59、問題。SVG則解決數(shù)據(jù)的顯示問題。SVG是基于XML的W3C的標(biāo)準(zhǔn)格式，它工作在Web瀏覽器上。使用SVG的優(yōu)點(diǎn)是明顯的。首先它是矢量數(shù)據(jù)，而非柵格數(shù)據(jù)（GIF、JPEG等）；其次它可以進(jìn)行尺度變化，即可以以任何分辨率、任何尺寸顯示在任何設(shè)備上；三是數(shù)據(jù)量?。凰氖强梢蕴峁┡c其他許多文件、矢量數(shù)據(jù)、柵格數(shù)據(jù)的超連接；五是SVG是一個(gè)XML文件，與其他基于XML的技術(shù)兼容，并可以方便進(jìn)行編輯和顯示在任何操作系統(tǒng)和Web環(huán)境。126第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)3、關(guān)于WFSWFS是OpenGIS的實(shí)現(xiàn)規(guī)范，可以以源數(shù)據(jù)格式獲取數(shù)據(jù)，并把獲取的數(shù)據(jù)傳輸給GML，最終傳輸給 Web瀏覽器。使用WFS獲取數(shù)據(jù)

60、的過程如圖23-8。127第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)WFS 獲取數(shù)據(jù)過程 128第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)WFS的主要功能是，允許客戶端應(yīng)用程序通過Web訪問、查詢、產(chǎn)生、更新和刪除來自數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)；客戶端應(yīng)用程序通過可以向存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程分布式數(shù)據(jù)庫請(qǐng)求特征元素級(jí)的數(shù)據(jù)；WFS閱讀和解析用戶請(qǐng)求，并將結(jié)果以GML數(shù)據(jù)形式返回結(jié)果。 129第二節(jié) 互操作的實(shí)現(xiàn)技術(shù)OGC規(guī)范的WFS的Web服務(wù)器的結(jié)構(gòu)（圖23-9）。ESRI的互操作模型如圖23-10。WFS的Web服務(wù)器的結(jié)構(gòu) ESRI的互操作實(shí)現(xiàn)130第七部分 地理信息系統(tǒng)的高級(jí)技術(shù) （三）131第二十四章 地理信息系統(tǒng)的集成地理信息系統(tǒng)集成是GIS向