网络技术促进地球探测信息技术不断向着网络服务的方向发展,而云计算技术更加推动空间数据共享和交互操作向着应用服务的方向发展。随着地球探测过程中越来越复杂的数据采集、数据处理和数据解释等业务过程,网络服务技术中单个的原子服务提供的业务流程处理功能有限,无法满足用户的需求,需要通过各种分布式个体服务组合起来才能实现高质量和复杂的地学业务功能。为了确保地学数据应用系统运行的高效性,提前发现应用系统中潜在的错误以减少系统重新部署需要的成本等,满足复杂的业务功能需求和有效部署在云计算平台中,地学数据服务的建模分析显得尤为重要和日益迫切,地学数据服务组合的模型被提出作为地学信息服务的研究基础。基于空间数据的特征和网络服务技术基础上,研究首先构建地学数据服务模型,提出基于Petri网的地学数据服务组合模型,完成地学数据服务组合模型的正确性验证分析,然后完整描述地学数据服务组合网络应用系统的建模分析和系统实现,最后在地学数据服务组合模型的基础上,将地学数据服务组合模型部署到云计算平台中,开展云计算平台中地学数据服务组合的部署策略研究和优化研究。研究的主要成果包括如下五个部分:1.提出了基于Petri网的地学数据服务组合模型,并从可达性,死锁性,有界性和优化性方面验证模型的正确性。地学数据服务的描述是基于基本的服务实体的描述基础上的。地学数据服务组合的建模需要服务的描述和服务之间的关系描述,地学数据服务组合的建模过程是基于服务网络建模方法和四种基本的结构模式完成的,用于详细表述异步和并发的复杂地学数据服务组合过程。在将服务、服务组合应用服务网建模之后,服务组合模型的正确性的验证问题就转变成服务网的活性、有界性和死锁性等的验证。基于Petri网的地学数据服务组合模型及其正确性验证,可以在地学数据服务组合模型的建模阶段发现潜在的错误,避免地学数据服务组合模型在运行阶段错误执行,能够缩短运行阶段查找错误的时间,减少重新部署所需要的成本,增加业务流程的可实现度,以较低的成本达到整体最优。2.完整的描述了地学数据服务组合网络应用系统的建模阶段和实现阶段。三维地质模型的切割过程是一个典型的业务过程,研究中以地质模型切割的业务过程为例,完整的描述了地学数据服务组合网络应用系统的建模过程和实现过程。为了实现应用系统执行的高效性和准确性,结构的完整性是必须的。建模阶段集中在地学数据服务组合的建模和分析方面,实现阶段集中在地学数据服务组合网络应用系统的执行方面。在提出的服务网基础上,复杂的服务流程可应用服务组合网的方法建模。首先对地学数据服务组合建模并且验证分析其正确性,然后以三维地质模型切割为例,提出地学数据服务组合网络应用系统设计的通用框架,最后描述地学数据服务组合网络应用系统的实现过程。服务组合应用于地学数据网络应用系统的优势,包括成本低,效率高,易于应用,灵活性,可复用性和易于部署等。3.研究了云计算平台中地学数据服务组合的部署策略问题。地学数据服务组合模型及其网络应用系统在构建和实现之后,被部署到云计算平台中。云计算平台中地学数据服务组合网络应用系统高效运行的核心问题是如何选择最优的服务组合成复杂的服务,执行服务组合,以满足复杂的功能需求和实现高服务质量,被归结为优化问题。服务组合的部署策略是影响地学数据服务组合质量的一个很重要的因素,因此采用何种合适的部署策略是一个重要的问题。本研究中考虑的服务质量因素包括成本和响应时间,首先在应用系统和服务之间建立关联模型,应用有向非循环图来描述部署在云计算平台中的应用系统的复杂服务之间的关联关系,然后服务部署问题被映射为图的k分割优化问题,最后应用两阶段方法解决图的分割优化问题。一系列的实验验证了所提出的服务部署策略的可行性和有效性,所提出的服务部署策略明显优于改进的贪心算法,其中改进的贪心算法经常用于图的分割问题。4.构建云计算平台中网络拓扑结构优化的模型。在进一步探讨云计算平台中地学数据服务组合的优化研究之前,需要构建云计算平台中的网络拓扑结构优化模型。云计算平台中网络拓扑的优化问题描述为,云计算系统中存在成千上万的处于不同地理位置的服务器,如何将服务器有效组织是云计算系统高效稳定运行的关键问题之一,被归结为网络拓扑优化问题。考虑到云资源提供者和云用户,抽象出通用的云计算平台中网络拓扑结构,提出了以成本低和路径最短为目标函数的网络拓扑结构优化的模型,应用遗传算法和模式搜索算法的混合算法优化。遗传算法关注全局最优解而模式搜索更关注局部最优解。在应用混合算法的过程中,云计算平台中网络拓扑结构的鲁棒性得到验证。5.探讨云计算平台中地学数据服务组合的优化算法研究,在已有的理论方法研究基础上,统一服务质量QoS参数,解决从服务池中选择合适服务,提出服务组合限制,确定重要服务质量QoS,最终提出云计算平台中地学数据服务组合优化的算法。探讨云计算平台中地学数据服务组合的资源调度算法研究,重点分析服务质量QoS要求,识别最佳工作负载-资源对,为云工作负载调度合适资源。在资源供应方面,根据云用户的服务质量QoS要求为给定工作负载识别足够资源。在资源调度方面,根据资源供应选择的资源映射执行云用户工作负载。在已有的不同资源调度标准和参数下的资源调度算法研究基础上,提出云计算平台中地学数据资源调度的算法。探讨云计算平台中地学数据服务组合的负载均衡算法研究,重点分析云计算平台中的负载均衡定量指标如响应时间,可扩展性,资源利用率,通量,容错和性能等。在已有的云计算平台中负载均衡算法的研究基础上,提出云计算平台中地学数据服务组合的负载均衡算法。