网格技术的发展为空间信息科学的发展带来了机遇,同时也提出了挑战。传统的空间信息应用系统存在一个很大的问题就是没有能够很好地解决空间资源的有效共享和充分利用,只是部分实现了空间资源的共享(如空间数据共享),而网格环境强调的是所有资源的充分共享和资源共享的一体化管理。本文以3维空间信息应用为研究领域,试图通过网格技术来改善3维空间信息共享和应用的环境,通过面向服务的应用模式透明地为用户提供3维空间信息应用服务(如3维空间数据服务、3维建模服务、可视化服务和空间分析服务等)及服务的组合,有效地实现空间信息的共享和互操作,方便异构环境、异构系统的集成与应用,更好地服务于数字城市的建设。 论文围绕“基于网格计算的3维空间信息应用”这一主题进行展开,主要的研究工作与研究成果如下: 研究网格环境下3维空间信息应用的支撑技术与框架体系。包括: ① 详细论述了空间信息网格的相关概念,包括网格的概念、空间信息网格(SIG)的概念和网格GIS的概念,并讨论了3维空间信息网格应用所涉及的支撑技术,主要有OpenGIS、Web Services和OGSA。 ② 回顾与总结了已有的空间信息网格体系结构,针对3维空间信息应用的特点提出了一种面向3维空间信息应用的网格框架体系。该体系以服务为中心,从上到下包含6层:应用层、聚合层、服务层、共享层、数据层和基础层,各层之间相互关联,从功能上涵盖从3维空间数据管理、3维空间数据共享与互操作到3维空间信息应用。 研究网格环境下的3维空间数据管理。包括: ① 讨论了网格环境下3维空间数据的存储管理和元数据管理。在存储管理方面,讨论了分布存储、聚集存储和缓冲存储3种模式。在元数据管理方面,重点研究了3维空间数据的注册管理和数据副本的管理,提出了基于元数据库的元数据管理方法,设计了网格环境下元数据管理的整体框架、元数据注册信息表和副本管理信息表。在副本管理方面,讨论了副本的创建策略、副本的一致性维护、副本选择和副本删除。 ② 针对网格环境下存在频繁的数据传输特点,讨论了网格数据传输的多种传输方法。为实现网格环境下数据的安全、可靠、高效地传输,就需要一种通用的传输协议。Globus项目提出的网格文件传输协议GridFTP,基于标准FTP协议,并对其进行了全面扩展,可实现对多种存储系统的支持,并提供统一的用户访问界面。因此,重点讨论了GridFTP的特点和优势。 ③ 针对3维空间数据存在异构和异源等多种复杂特性,研究了如何实现网格环境下3维空间数据的访问和集成。提出了将OGSA-DAI中间件技术引入到3维空间数据的访问和集成中来,在扩展OGSA-DAI接口的同时,采用网格数据服务的方式实现3维空间数据的访问和集成,为异构空间数据库的访问和集成提供了一种新的模式。 研究网格环境下的3维空间数据互操作方法。包括: ① 分析了基于GML技术的空间数据互操作方法,仅仅基于GML很难适应3维空间数据的互操作。针对网格环境,提出了一种基于3维空间数据消息包、以网格服务的形式提供3维空间数据的互