基于網(wǎng)格環(huán)境的空間信息服務(wù)集成畢業(yè)論文

1、論文題目：基于網(wǎng)格環(huán)境的空間信息服務(wù)集成摘 要計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和分布式計(jì)算技術(shù)的迅猛發(fā)展為地理信息系統(tǒng)向大眾化、分布式、網(wǎng)絡(luò)化的空間信息服務(wù)的演變提供了技術(shù)基礎(chǔ)。目前對(duì)于空間信息服務(wù)的研究，主要是以Web Service為技術(shù)基礎(chǔ)，依據(jù)OGC制定空間信息服務(wù)的一些規(guī)，如WMS，WFS，WCS等。它們?cè)趯?shí)現(xiàn)空間信息共享與互操作方面起到了一定的作用，但是在對(duì)海量分布式空間數(shù)據(jù)的處理以與為用戶提供一體化和透明的服務(wù)方法上遇到了許多難以克服的困難，同時(shí)在提供計(jì)算能力、協(xié)同能力、等方面也多有不足。其關(guān)鍵問(wèn)題在于OGC服務(wù)是無(wú)狀態(tài)的，無(wú)法記錄服務(wù)的具體操作容、服務(wù)地址時(shí)間等，不利于服務(wù)鏈的構(gòu)建和互操作。網(wǎng)格

2、技術(shù)1的出現(xiàn)和發(fā)展為空間信息資源的有效利用和共享提供了一個(gè)可靠的環(huán)境,為解決空間信息服務(wù)領(lǐng)域存在的一些難點(diǎn)問(wèn)題帶來(lái)了希望。通過(guò)共享資源、協(xié)作以與并行計(jì)算，網(wǎng)格技術(shù)可以集成計(jì)算能力，提供有效集群和負(fù)載平衡，支持多用戶空間信息資源操作的協(xié)同，解決空間信息服務(wù)中的諸如計(jì)算能力不足、缺乏協(xié)作、由于缺乏狀態(tài)而不能很好的回溯操作2等問(wèn)題。本文從網(wǎng)格基礎(chǔ)技術(shù)出發(fā)，對(duì)網(wǎng)格環(huán)境下的空間信息服務(wù)共享進(jìn)行了研究，主要的工作有：1. 網(wǎng)格技術(shù)依賴web service，本文深入研究web service的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，對(duì)WSDL,UDDI,SOAP等規(guī)進(jìn)行了本質(zhì)探討。2. 在分析網(wǎng)格技術(shù)和WSRF規(guī)的基礎(chǔ)上，提出了一種遵

3、循WSRF技術(shù)規(guī)的空間信息服務(wù)資源封裝方法，把OGC服務(wù)改造成服務(wù)與資源分離的形式，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)格服務(wù)封裝系統(tǒng)。3. 在網(wǎng)格環(huán)境下探討了空間服務(wù)工作流的實(shí)現(xiàn)，嘗試處理服務(wù)服務(wù)之間的互操作。4. 空間信息服務(wù)網(wǎng)格共享平臺(tái)Lgrid的開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)。關(guān)鍵詞：GRID，WSRF，OGC Web Service，GLOBUSABSTRACTThe rapid development of computer networks and distributed computing provide a technical basisfor the geographic information systems to

4、be the mass, distributed, networked spatial information services.  The research on present spatial information services is mainly based Web Service framework.According to OGC specification,some standardized spatial information services, such as WMS, WFS, WCS and so on are developed.On some leve

5、ls theytake effects on interoperability and sharing of spatial information, but in the massive distributed spatial data processing and to provide users with integrated and transparent service methods they encounter many difficult problems to overcome, while in computingability, interoperability, hav

6、ing many deficiencies. The key problem is that OGC services are stateless and can not record the content of the concrete operation of services, service address and time is not conducive to interoperability of services and construction of service chain.The emergence and development of grid provi

7、de a secure environment for efficient use and sharing of spatial information resources. Grid technology brings hope to resolve problems esiting in spatial information services. By sharing resources, collaboration and parallel computing, grid computing can be integrated to provide effective

8、 clustering and load balancing, supporting for multi-user collaborative operations on spatial information resource to address the problems such as the lack of computing power, lack of coordination, and the shortcoming that it cant go back in operation because of lack of service states.This research

9、starts from grid technology and further does work about the sharing of spatial information services under grid environment, the main worki did as follows:1. Grid computing is depended on web service, this paper studies the technologies to realize web service such as WSDL, UDDI, SOAP and other norms

10、of the essence.2. In the analysis of grid technology and based on the WSRF specification,i provide a concept of WSRF enabled spatial information servicesresource encapsulation method.The OGC services is transformed into the form that services and resources are seperatedusing a grid service packaging

11、 system .3. Do some work in theimplementation of grid service workflow, try to address service interoperability between services.4. Development and design of a grid spatial information service sharing platform-Lgrid.Keywords: GRID, WSRF, OGC Web Service, GLOBUS60 / 60目錄1緒論51.1研究背景51.2國(guó)外研究現(xiàn)狀61.3

12、研究目標(biāo)與容72空間信息服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)82.1網(wǎng)絡(luò)空間信息服務(wù)概述82.2 WebService技術(shù)92.3 OGC空間信息服務(wù)132.4 目錄服務(wù)與目錄接口規(guī)172.5目前空間信息服務(wù)技術(shù)的不足與缺陷192.6本章小結(jié)203網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)203.1網(wǎng)格技術(shù)概述203.2基于WSRF規(guī)的網(wǎng)格服務(wù)框架223.3 網(wǎng)格資源發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控服務(wù)263.4 資源分配管理與調(diào)度293.6網(wǎng)格數(shù)據(jù)服務(wù)313.7 本章小結(jié)344利用WSRF框架的OGC服務(wù)實(shí)現(xiàn)354.1空間信息網(wǎng)格364.2基于WSRF框架的空間信息服務(wù)研究374.3 OGC服務(wù)的網(wǎng)格化技術(shù)424.5網(wǎng)格空間服務(wù)互操作與工作流技術(shù)505網(wǎng)格空間信息服

13、務(wù)集成平臺(tái)Lgrid555.1系統(tǒng)概述555.2 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)565.3網(wǎng)格空間信息服務(wù)訪問(wèn)與集成575.4網(wǎng)格空間信息服務(wù)自動(dòng)化生成模塊605.5網(wǎng)格空間數(shù)據(jù)訪問(wèn)集成與分布式查詢645.6本章小結(jié)66參考文獻(xiàn)671緒論1.1研究背景21世紀(jì)網(wǎng)格計(jì)算已經(jīng)成為一項(xiàng)逐漸成熟的技術(shù)，不同的人會(huì)給出不同的定義。2001年，Ian Foster從抽象的層次上給出了網(wǎng)格的較為寬泛的定義，認(rèn)為網(wǎng)格主要涉與到動(dòng)態(tài)、多機(jī)構(gòu)的虛擬組織協(xié)調(diào)的資源共享和問(wèn)題解決，關(guān)鍵的概念是在一組參與者(提供者和消費(fèi)者)之間協(xié)商資源共享的安排并利用所得資源實(shí)現(xiàn)特定目標(biāo)的能力2。實(shí)際上，網(wǎng)格計(jì)算的定義很簡(jiǎn)單:使用網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)，可以將一

14、組服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)組合成一套大的系統(tǒng)，并提供高質(zhì)量的服務(wù)。對(duì)終端用戶或者應(yīng)用，網(wǎng)格計(jì)算象一個(gè)巨大的虛擬計(jì)算系統(tǒng)。再進(jìn)一步的分析，網(wǎng)格技術(shù)允許組織、使用無(wú)數(shù)的計(jì)算機(jī)共享計(jì)算資源，來(lái)解決問(wèn)題。被解決的問(wèn)題可能會(huì)涉與到數(shù)據(jù)處理、網(wǎng)絡(luò)或者數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。這個(gè)由網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合在一起的系統(tǒng)，可能是在同一個(gè)房間，也可能是分布在世界各地，運(yùn)行在不同的硬件平臺(tái)，不同的操作系統(tǒng)，隸屬于不同的組織。它需要標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)放的，目標(biāo)統(tǒng)一的協(xié)議和接口。網(wǎng)格是在網(wǎng)絡(luò)之上運(yùn)行的軟件基礎(chǔ)設(shè)施，網(wǎng)絡(luò)是網(wǎng)格的物理基礎(chǔ)，網(wǎng)格是網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上的高級(jí)應(yīng)用。網(wǎng)格的實(shí)質(zhì)，就是共享與協(xié)作，即在多個(gè)機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)形成的虛擬組織中共享資源和協(xié)同解決問(wèn)題。社會(huì)需求和

15、技術(shù)進(jìn)步推動(dòng)了GSI系統(tǒng)走向空間信息服務(wù)。Web服務(wù)技術(shù)使得空間信息服務(wù)具有靈活的體系結(jié)構(gòu)，能夠在系統(tǒng)之間實(shí)現(xiàn)互操作4。但是面對(duì)計(jì)算密集型或者數(shù)據(jù)密集型的空間信息應(yīng)用，例如海量分布式空間信息的搜索和影像處理服務(wù)還是顯得無(wú)能為力，缺乏計(jì)算力;另外應(yīng)對(duì)大量的用戶并發(fā)訪問(wèn)，無(wú)法提供快捷的服務(wù)，缺乏有效集群和負(fù)載均衡;缺乏多用戶協(xié)同空間操作的能力;空間信息服務(wù)缺乏移動(dòng)服務(wù)的能力。這些都需要新的技術(shù)提供支持，網(wǎng)格的出現(xiàn)為空間信息服務(wù)領(lǐng)域解決這些問(wèn)題帶來(lái)了希望。高性能并行計(jì)算是提高空間信息服務(wù)效率的有效方法，而網(wǎng)格是提供高性能并行計(jì)算有力武器。通過(guò)共享資源、協(xié)作以與并行計(jì)算，網(wǎng)格技術(shù)可以集成計(jì)算能力，提供

16、有效集群和負(fù)載均衡，支持多用戶空間操作的協(xié)同，解決空間信息服務(wù)中的諸如計(jì)算能力不足、缺乏協(xié)作等問(wèn)題。網(wǎng)格在空間信息服務(wù)中的應(yīng)用研究，主要是研究在空間信息領(lǐng)域引入網(wǎng)格概念和技術(shù)，建立面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)以與利用網(wǎng)格基礎(chǔ)設(shè)施改善空間信息服務(wù)，提高服務(wù)效率，計(jì)算能力，提供協(xié)同和遷移能力，整合有限的空間信息資源，實(shí)現(xiàn)資源的有效共享和協(xié)同5。1.2國(guó)外研究現(xiàn)狀近來(lái)在GIS和網(wǎng)格兩個(gè)領(lǐng)域都已經(jīng)有了相當(dāng)大的發(fā)展,但將兩個(gè)領(lǐng)域相結(jié)合還是一個(gè)比較新的研究領(lǐng)域。美國(guó)NASA Ames研究中心(ARC, Ames Research Center)的ThomasH. Hinke博士在2004的ESTC (Earth S

17、cience Technology Conference)會(huì)議曾提出將網(wǎng)格技術(shù)作為地理科學(xué)應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施15。中科院地理所的“面向網(wǎng)絡(luò)的空間信息組織、智能計(jì)算與綜合建模技術(shù)”項(xiàng)目使用高性能計(jì)算網(wǎng)格技術(shù)解決資源共享問(wèn)題6。而美國(guó)橡樹(shù)嶺(Oak Ridge)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室計(jì)算科學(xué)中心的G.Mahinthakumar和F. Hoffman、田納西大學(xué)的W. Hargrove和北伊利諾斯大學(xué)的T.Karonis等人在1999年ACM/IEEE主辦的超級(jí)計(jì)算年會(huì)上介紹了他們利用GT2元計(jì)算環(huán)境“開(kāi)發(fā)多變?cè)?、非層次的地理集群?yīng)用”則完全是面向高性能計(jì)算的。美國(guó)愛(ài)荷華大學(xué)物理與天文系的S. Wang、B.

18、Knosp和J. Ni1等人采用一種新的途徑結(jié)合GIS和網(wǎng)格計(jì)算技術(shù),通過(guò)在網(wǎng)格信息服務(wù)加引入GIS的可視化、查詢、分析功能以向網(wǎng)格應(yīng)用提供有地理參照的信息和知識(shí)7。在空間信息領(lǐng)域，將網(wǎng)格服務(wù)和地理信息服務(wù)進(jìn)行融合的研究相對(duì)比較少。尤其是在OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)在最新的WSRF框架下進(jìn)行網(wǎng)格化，國(guó)外的相關(guān)研究還不是很深入。國(guó)外進(jìn)行相關(guān)研究的有美國(guó)印第安納大學(xué)的計(jì)算科學(xué)系(Indiana University Computer Science Department)，該系的社區(qū)網(wǎng)格實(shí)驗(yàn)室(Community Grid Lab)主持的CrisisGrid項(xiàng)目研究了符合Grid Service規(guī)的遵循OGC

19、標(biāo)準(zhǔn)的WMS和WFS服務(wù)；美國(guó)喬治梅森大學(xué)(George Mason University)的高級(jí)信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室（Laboratory for Advanced Information Technology and Standards）與NASA對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)聯(lián)合研究了海量觀測(cè)數(shù)據(jù)的信息服務(wù)共享。該實(shí)驗(yàn)室研制了Geobrain中間件，通過(guò)該工具可以將OGC服務(wù)進(jìn)行網(wǎng)格化封裝，實(shí)現(xiàn)在網(wǎng)格環(huán)境共享空間信息服務(wù)21。日本網(wǎng)格技術(shù)研究中心(Grid Technology Research Center)的GeoGrid項(xiàng)目在網(wǎng)格環(huán)境下研究了地理信息處理工作流(WPS)互操作技術(shù)，并進(jìn)行了火山觀測(cè)數(shù)據(jù)

20、和處理分析服務(wù)的集成操作實(shí)驗(yàn)。針對(duì)如何有效整合廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間信息資源才能夠有利于空間信息的共享與利用，德仁院士提出空間信息多級(jí)網(wǎng)格理論8，將立足于對(duì)地球空間的劃分、空間數(shù)據(jù)的組織以與檢索等技術(shù)的網(wǎng)格概念和廣域網(wǎng)上整體資源的整合與利用的網(wǎng)格概念加以結(jié)合，以地球空間信息多級(jí)網(wǎng)格的空間劃分、空間數(shù)據(jù)組織與表示方法作為網(wǎng)格結(jié)點(diǎn)上空間數(shù)據(jù)組織與管理的基礎(chǔ)，便于網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下空間信息資源的整合、共享與利用。中科院資源與環(huán)境信息系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)的,主題為"面向網(wǎng)絡(luò)的空間信息組織、智能計(jì)算與綜合建模技術(shù)"的863項(xiàng)目,研究在網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)支持下,以空間信息網(wǎng)格(SIG)20體系為

21、指導(dǎo),探索以空間信息網(wǎng)格中間件為基礎(chǔ)的新一代網(wǎng)格地理信息系統(tǒng)(Grid-GIS)的結(jié)構(gòu)與組織體系,開(kāi)展聯(lián)邦空間數(shù)據(jù)庫(kù)、空間計(jì)算環(huán)境和虛擬地理環(huán)境前沿技術(shù)研究,并開(kāi)發(fā)適用于網(wǎng)格計(jì)算體系的GIS中間件,實(shí)現(xiàn)面向網(wǎng)絡(luò)大型GIS的技術(shù)突破與創(chuàng)新,為中國(guó)GIS跨越式發(fā)展提供新的技術(shù)途徑。1.3研究目標(biāo)與容1.3.1研究目標(biāo)本文嘗試將網(wǎng)格技術(shù)與地理空間領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)相結(jié)合，以促進(jìn)對(duì)海量分布式地理空間數(shù)據(jù)與服務(wù)資源的管理與利用，并為地理空間領(lǐng)域用戶提供進(jìn)行資源與知識(shí)共享的系統(tǒng)平臺(tái)。探索在WSRF網(wǎng)格框架下的空間信息服務(wù)實(shí)際是對(duì)OGC服務(wù)的網(wǎng)格封裝，為服務(wù)增加狀態(tài)屬性資源，解決OGC服務(wù)的瞬時(shí)性問(wèn)題。利用強(qiáng)

22、類(lèi)型的網(wǎng)格服務(wù)生成工具，支持更多的數(shù)據(jù)類(lèi)型兼容不同架構(gòu)的網(wǎng)格服務(wù)，使網(wǎng)格服務(wù)有更好的跨平臺(tái)性。利用網(wǎng)格技術(shù)與OGC WebSevrices的結(jié)合將可以發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)，有利于空間信息服務(wù)資源與空間信息數(shù)據(jù)資源的共享。1.3.2研究容論文圍繞“基于網(wǎng)格環(huán)境的空間信息服務(wù)集成”這一主題展開(kāi)，研究了基于網(wǎng)格的空間信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)，以與在地圖服務(wù)、空間信息搜索、空間信息服務(wù)協(xié)同以與空間數(shù)據(jù)共享中的應(yīng)用，本文主要研究容如下:(1) OGC服務(wù)規(guī)信息的解析與獲取研究已知OGC服務(wù)訪問(wèn)與應(yīng)用地址的基礎(chǔ)上，通過(guò)方向解析，獲取OGC服務(wù)元數(shù)據(jù)信息。(2)基于網(wǎng)格環(huán)境下WSRF框架的空間信息服務(wù)體系結(jié)構(gòu)研究。研究空

23、間信息服務(wù)應(yīng)用網(wǎng)格技術(shù)的模式和基于網(wǎng)格的空間信息服務(wù)體系的結(jié)構(gòu)。(3) 網(wǎng)格環(huán)境下OGC空間信息服務(wù)的集成與管理研究網(wǎng)格技術(shù)與OGC Web地圖服務(wù)結(jié)合的方式、在此基礎(chǔ)上探討地圖服務(wù)的網(wǎng)格化封裝技術(shù)、網(wǎng)格地圖服務(wù)的實(shí)現(xiàn)技術(shù)以與多網(wǎng)格地圖服務(wù)的客戶端技術(shù)。(4)基于網(wǎng)格的空間信息協(xié)同服務(wù)與工作流研究面對(duì)群體用戶，研究基于地理信息共同協(xié)調(diào)與合作的工作群體成員間的協(xié)同工作，研究工作群體成員如何基于空間信息協(xié)同工作。初步研究基于網(wǎng)格的空間信息服務(wù)工作流，探索OGC服務(wù)在網(wǎng)格環(huán)境下的互操作。2 空間信息服務(wù)關(guān)鍵技術(shù)2.1網(wǎng)絡(luò)空間信息服務(wù)概述地理空間信息服務(wù)技術(shù)的產(chǎn)生與應(yīng)用無(wú)疑是GIS的又一次革命，它使得

24、分布的GIS數(shù)據(jù)和服務(wù)能夠集成在一起，同時(shí)為Web GIS系統(tǒng)間以與Web GIS與其它應(yīng)用的集成和互操作帶來(lái)了新的解決方案，為空間數(shù)據(jù)的共享提供了新思路。WEB服務(wù)與空間信息應(yīng)用的結(jié)合形成了地理空間信息Web服務(wù)?？臻g信息WEB服務(wù)允許發(fā)現(xiàn)、訪問(wèn)、集成、分析和可視化多種在線空間數(shù)據(jù)和空間處理服務(wù)。作為OGC(Open GIS Consortium)互操作計(jì)劃(interoperability Program)的容之一，OGC提出了面向空間信息的在線分析、處理和集成的Web服務(wù)(OGC Web Services，OWS)體系9。它描述了一個(gè)分布式的空間服務(wù)環(huán)境，即“ Spatial Web”，

25、通過(guò)這個(gè)環(huán)境，不同的空間信息Web服務(wù)形成了一個(gè)動(dòng)態(tài)的開(kāi)放互操作的服務(wù)鏈，從而支持動(dòng)態(tài)的空間分析和應(yīng)用程序的創(chuàng)建?？臻g信息Web服務(wù)正在逐漸成為新的空間信息在線發(fā)布方式。2.2 WebService技術(shù)2.2.1 Web Service特點(diǎn)現(xiàn)階段對(duì)空間信息服務(wù)的研究,大都基于Web Service來(lái)進(jìn)行,它很好地實(shí)現(xiàn)了空間信息共享與互操作16。因此，要理解空間信息服務(wù)的概念，首先就要了解WebService。Web Service的定義如下：一個(gè)Web Service就是一個(gè)可以被URI識(shí)別的軟件應(yīng)用，用它的接口和綁定可以被XML描述與發(fā)現(xiàn)，并且可以通過(guò)基于Internet的協(xié)議直接支持與其他

26、基于XML消息的軟件應(yīng)用的交互。Web Service標(biāo)準(zhǔn)正在W3C（WWW Consortium）部以與其他的標(biāo)準(zhǔn)體部被定義，他們形成了新的主要工業(yè)提議的基礎(chǔ)，比如Microsoft的.NET，IBM的Dynamic eBusiness，Sun的Sun One。Web Service描述了一種新出現(xiàn)的、重要的分布式計(jì)算式，和DCE（DistributedComputing Environment）、CORBA（Common Object Request Broker Architecture）、JAVA RMI等方法不同，它更強(qiáng)調(diào)基于單個(gè)INTERNET標(biāo)準(zhǔn)（XML）來(lái)解決異構(gòu)分布計(jì)算的問(wèn)題

27、10。WebService具有三個(gè)主要特點(diǎn)，分別是互操作性、普遍性、廉價(jià)性。1）互操作性：一個(gè)Web Service可以與其它Web Service進(jìn)行交互，多個(gè)服務(wù)共同工作，完成用戶請(qǐng)求的操作?？梢哉f(shuō)是為人服務(wù)的，WebService是為軟件服務(wù)的。Web Service由于使用標(biāo)準(zhǔn)的XML語(yǔ)言因而是與平臺(tái)無(wú)關(guān)、語(yǔ)言無(wú)關(guān)的，WebService可以使用任何程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言寫(xiě)成，因此開(kāi)發(fā)者不需要更改自己的開(kāi)發(fā)環(huán)境就能開(kāi)發(fā)供他人使用的Web Service。新的WebService中可以使用已有的WebService，而不考慮原來(lái)的WebService的實(shí)現(xiàn)語(yǔ)言以與運(yùn)行環(huán)境等具體實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。這就意味著

28、我們的客戶端可以用C+編寫(xiě)在windows下運(yùn)行，而WebService使用Java編寫(xiě)而運(yùn)行在linux下。2）普遍性：WebService使用 和XML進(jìn)行通信，任何支持這些技術(shù)的設(shè)備都可以擁有和訪問(wèn)WebService。WebService不僅在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上出現(xiàn)，而且將在、汽車(chē)、家用電器等設(shè)備中出現(xiàn)?，F(xiàn)在主要的供應(yīng)商都宣布支持SOAP和周邊Web Service技術(shù)，Web Service將普遍地存在于社會(huì)生活的各個(gè)領(lǐng)域。將來(lái)，使用Web Service，我們就能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)在異地指揮家中的電器設(shè)備工作，進(jìn)行諸如煮飯、加溫、降溫等操作。由于大部分Web Service使用 傳輸消息(像服務(wù)

29、請(qǐng)求和響應(yīng))，那么如果想建立一個(gè)Internet圍的程序，這是一個(gè)主要的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)榇蟛糠諭nternet's的代理和防火墻都不會(huì)破壞 的傳輸(不像CORBA會(huì)在穿過(guò)防火墻時(shí)遇到麻煩)3）廉價(jià)性：Web Service供應(yīng)商提供的免費(fèi)工具箱能夠讓開(kāi)發(fā)者快速創(chuàng)建和部署自己的Web服務(wù)，其中的某些工具箱還可以讓已有的組件方便地成為Web Service，這樣就降低了Web Service的開(kāi)發(fā)費(fèi)用，同時(shí)也加快了開(kāi)發(fā)速度。例如，微軟的.NET平臺(tái)就以支持Web Service為目標(biāo)，因此用Visual C#編寫(xiě)的組件很容易作為Web Service發(fā)布和使用。Web Service是獨(dú)立的、模

30、塊化的應(yīng)用，能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)，特別是WWW來(lái)描述、發(fā)布、定義定位與調(diào)用。Web Service的體系結(jié)構(gòu)包含三個(gè)角色：服務(wù)提供者（ServiceProvider）、服務(wù)請(qǐng)求者（Service Requestor）、服務(wù)注冊(cè)器（Service Registry）；角色之間主要有三個(gè)操作：發(fā)布（Publish）、查找（Find）、綁定（Bind）。典型的應(yīng)用過(guò)程如圖2.2.1：服務(wù)提供者開(kāi)發(fā)一個(gè)Web Service，然后將服務(wù)的描述注冊(cè)到服務(wù)注冊(cè)器上來(lái)發(fā)布服務(wù)；服務(wù)請(qǐng)求者則在服務(wù)注冊(cè)器中查找被發(fā)布服務(wù)的描述記錄，通過(guò)綁定就可以使用這項(xiàng)服務(wù)了。UDDI發(fā)布服務(wù)（統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成），查找所需的服務(wù)時(shí)

31、需要使用UDDI和WSDL，綁定服務(wù)時(shí)需要使用WSDL和SOAP。一個(gè)典型完整的Web Service調(diào)用的全部調(diào)用步驟如圖4-1。在三個(gè)操作中，綁定操作是最重要的，它包含了服務(wù)的實(shí)際使用，服務(wù)之間互操作的問(wèn)題也常常出現(xiàn)在這一環(huán)節(jié)。通過(guò)服務(wù)提供者與服務(wù)請(qǐng)求者對(duì)SOAP規(guī)的支持，解決了送往服務(wù)器的請(qǐng)求信息的格式化和服務(wù)器本身的響應(yīng)信息的格式化，從而實(shí)現(xiàn)了服務(wù)之間無(wú)縫的互操作性。圖2.1 Web Service實(shí)現(xiàn)過(guò)程Fig.2.1 Web Service implementation process2.2.2 XML與GML可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言（Extensible Markup Language，X

32、ML)是Internet上數(shù)據(jù)交換的標(biāo)準(zhǔn)，在 WebService中實(shí)現(xiàn)信息表達(dá)，用于SOAP、WSDL和UDDI。Web服務(wù)區(qū)別于以往商務(wù)集成解決方案的關(guān)鍵在于它使用了XML技術(shù)。可以說(shuō)，XML是Web服務(wù)的基礎(chǔ)，Web服務(wù)家族里的其他任何一種技術(shù)，都以某種方式使用XML。XML己經(jīng)成為描述“異質(zhì)系統(tǒng)交換信息”的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)解決方案11。XML具有簡(jiǎn)單性，自描述性，開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)等具有重要價(jià)值的優(yōu)秀特性。地理標(biāo)志語(yǔ)言(GML)是由OGC定義的XML格式，用來(lái)表達(dá)地理信息要素。GML提供一個(gè)表達(dá)地理信息要素的語(yǔ)言模型，同時(shí)可以用來(lái)在Internet上進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。利用GML可以存儲(chǔ)和發(fā)布各種特征的地理信

33、息，并控制地理信息在web瀏覽器中的顯示。地理空間互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)作為全球信息基礎(chǔ)架構(gòu)的一部分，已成為Internet上技術(shù)追蹤的熱點(diǎn)。許多公司和相關(guān)研究機(jī)構(gòu)通過(guò)Web將眾多的地理信息源集成在一起，向用戶提供各種層次的應(yīng)用服務(wù)，同時(shí)支持本地?cái)?shù)據(jù)的開(kāi)發(fā)和管理。GML可以在地理空間Web領(lǐng)域完成了同樣的任務(wù)。GML技術(shù)的出現(xiàn)是地理空間數(shù)據(jù)管理方法的一次飛躍。 2.2.3 SOAP簡(jiǎn)單對(duì)象訪問(wèn)協(xié)議(simple Objeet Aeeess protoeol，SOAP)12是描述消息傳遞的協(xié)議，它規(guī)定了服務(wù)調(diào)用時(shí)請(qǐng)求信息與響應(yīng)信息的格式，SOAP是服務(wù)提供者、服務(wù)注冊(cè)表和服務(wù)申請(qǐng)者相互通信的工具，它

34、基于XML，用于在網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用之間交換結(jié)構(gòu)化信息。一個(gè)Web服務(wù)部件一經(jīng)建立，首先要用50”來(lái)向服務(wù)注冊(cè)表發(fā)布其服務(wù)描述。此后，服務(wù)注冊(cè)表、服務(wù)申請(qǐng)者和服務(wù)提供者之間的所有交互都將通過(guò)SOAP來(lái)完成。另外，由于SOAP使用通用的傳輸協(xié)議(主要是 )，而防火墻很少限制 數(shù)據(jù)，s0AP可以很容易通過(guò)防火墻，其他專用的分布式計(jì)算協(xié)議如CORSA等是不可能做到的。這也是它成功的關(guān)鍵2.2.4 WSDLWSDL 指網(wǎng)絡(luò)服務(wù)描述語(yǔ)言 (Web Services Description Language)，用于服務(wù)描述， WebService是自描述的。WSDL規(guī)定了有關(guān)Web服務(wù)描述的標(biāo)準(zhǔn)，使Web服務(wù)供應(yīng)者

35、能夠精確指定他所提供的服務(wù)的技術(shù)細(xì)節(jié)。它不僅可以描述服務(wù)代碼所處的位置和運(yùn)行方式，而且可以提供更高層次的信息，例如該服務(wù)涉與的業(yè)務(wù)類(lèi)型和關(guān)鍵字等信息。服務(wù)申請(qǐng)者通過(guò)服務(wù)描述提供的信息調(diào)用該服務(wù)13。WSDL文檔可以分為兩部分，如圖2.2.4。頂部分由抽象定義組成，而底部分則由具體描述組成。抽象部分以獨(dú)立于平臺(tái)和語(yǔ)言的方式定義SOAP消息，它們并不包含任何隨機(jī)器或語(yǔ)言而變的元素。這就定義了一系列服務(wù)，截然不同的都可以實(shí)現(xiàn)。隨而異的東西如序列化便歸入底部分，因?yàn)樗唧w的定義。圖2.2 WSDL文檔結(jié)構(gòu)圖Fig. 2.2 WSDL document structure diagram2.2.5

36、UDDIUDDI（Universal Description, Discovery and Integration）統(tǒng)一描述、發(fā)現(xiàn)和集成協(xié)議，是為解決Web服務(wù)的發(fā)布和發(fā)現(xiàn)問(wèn)題而制訂的新一代基于Internet的電子商務(wù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)14。它包含一組基于Web的、分布式的Web服務(wù)信息注冊(cè)中心的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)，以與一組使企業(yè)能將自己提供的Web服務(wù)注冊(cè)到該中心的實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)。UDDI利用SOAP消息來(lái)查找和注冊(cè)Web服務(wù)。并為應(yīng)用程序提供了一系列接口來(lái)訪問(wèn)注冊(cè)中心。圖 2.3 UDDI 的分層 Web 服務(wù)協(xié)議棧Fig. 2.3 UDDI layered Web Service Stack如圖1中所示，UDD

37、I包含于完整的Web服務(wù)協(xié)議棧之，而且是協(xié)議棧基礎(chǔ)的主要部件之一，支持創(chuàng)建、說(shuō)明、發(fā)現(xiàn)和調(diào)用Web服務(wù)。UDDI構(gòu)建于網(wǎng)絡(luò)傳輸層和基于SOAP的XML消息傳輸層之上。諸如Web服務(wù)描述語(yǔ)言（Web Services Description Language，WSDL）之類(lèi)的服務(wù)描述語(yǔ)言提供了統(tǒng)一的XML詞匯（與交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言（Interactive DataLanguage，IDL）類(lèi)似）供描述Web服務(wù)與其接口使用。您可以通過(guò)添加分層的功能搭起整個(gè)基礎(chǔ)，比如使用Web服務(wù)流程語(yǔ)言（Web Services Flow Language，WSFL）的Web服務(wù)工作流描述、安全性、管理和服務(wù)質(zhì)量功

38、能，從而解決系統(tǒng)可靠性和可用性問(wèn)題56。2.3 OGC空間信息服務(wù)OGC（Open Geospatial Consortium，開(kāi)放地理信息聯(lián)盟），是一個(gè)非盈利的志愿的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織，引領(lǐng)著空間地理信息標(biāo)準(zhǔn)與定位基本服務(wù)的發(fā)展目前在空間數(shù)據(jù)互操作領(lǐng)域，基于公共接口訪問(wèn)模式的互操作方法是一種基本的操作方法。通過(guò)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO/TC211）或技術(shù)聯(lián)盟（如OGC）制定空間數(shù)據(jù)互操作的接口規(guī)，GIS軟件商開(kāi)發(fā)遵循這一接口規(guī)的空間數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)函數(shù)，可以實(shí)現(xiàn)異構(gòu)空間數(shù)據(jù)庫(kù)的互操作。基于 （Web）XML的空間數(shù)據(jù)互操作是一個(gè)很熱門(mén)的研究方向，主要涉與Web Service的相關(guān)技術(shù)。OGC和ISO/

39、TC211共同推出了基于Web服務(wù)（XML）的空間數(shù)據(jù)互操作實(shí)現(xiàn)規(guī)Web Map Service，Web Feature Service，Web Coverage Service以與用于空間數(shù)據(jù)傳輸與轉(zhuǎn)換的地理信息標(biāo)記語(yǔ)言GML。圖 2.4 .OGC Web Service(WMS,WFS,WCS)Fig. 2.4 .OGC Web Service(WMS,WFS,WCS)2.3.1網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)規(guī)WMS網(wǎng)絡(luò)地圖服務(wù)（WMS）18能夠根據(jù)用戶的請(qǐng)求返回相應(yīng)的地圖（包括PNG，GIF，JPEG等柵格形式或者是SVG和WEB CGM等矢量形式）。WMS支持網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 ，所支持的操作是由URL定義的。W

40、MS有三個(gè)重要操作GetCapabilities，GetMap，GetFeatureinfo。1. GetCapabilities返回服務(wù)級(jí)元數(shù)據(jù)。2. GetMap返回一個(gè)地圖影像。3. GetFeatureinfo返回顯示在地圖上的某些特殊要素的信息。還有一些其它操作如DescribeLayer，GetLegendGraphic，GetStyles，SetSytles。事實(shí)上用傳統(tǒng)的觀點(diǎn)來(lái)解釋，GetMap獲得的就是在桌面程序中畫(huà)在控件上的里的結(jié)果，是數(shù)據(jù)的表現(xiàn)17。GetFeatureInfo更容易理解，它和幾乎所有的桌面程序上都用的Info按鈕功能一樣，都是用來(lái)獲得屏幕坐標(biāo)某處的信息，

41、GetFeatureInfo中的參數(shù)是屏幕坐標(biāo)、當(dāng)前視圖圍等，在一定程度上也方便了客戶端的編寫(xiě)。GetFeatureInfo可以同時(shí)返回多個(gè)圖層中的要素信息，這一點(diǎn)和ArcGIS Desktop等也都是一樣的。WMS還包括一些GetLegend之類(lèi)的返回圖例信息的請(qǐng)求，也是完全按照桌面既有的標(biāo)準(zhǔn)定義的。2.3.2網(wǎng)絡(luò)要素服務(wù)規(guī)WFSWeb 要素服務(wù)（WFS）19支持對(duì)地理要素的插入，更新，刪除，檢索和發(fā)現(xiàn)服務(wù)。該服務(wù)根據(jù) 客戶請(qǐng)求返回GML數(shù)據(jù)。其基礎(chǔ)接口是：GetCapabilities，DescribeFeatureType，GetFeatureGetCapabilities功能與WMS一

42、樣。DescribeFeatureType返回要素結(jié)構(gòu)，以便客戶端進(jìn)行查詢和其他操作。GetFeature可根據(jù)查詢要求返回一個(gè)符合GML規(guī)的數(shù)據(jù)文檔。GetFeature是最重要的接口。其它接口如Transaction 它不僅能提供要素讀取，同時(shí)支持要素在線編輯和事務(wù)處理。WFS對(duì)應(yīng)于常見(jiàn)桌面程序中的條件查詢功能，WFS通過(guò)OGC Filter構(gòu)造查詢條件，支持基于空間幾何關(guān)系的查詢，基于屬性域的查詢，當(dāng)然還包括基于空間關(guān)系和屬性域的共同查詢。在Web上，WFS的請(qǐng)求不是以SQL實(shí)現(xiàn)的，而是通過(guò)Filter XML來(lái)實(shí)現(xiàn)，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。WFS所返回的是查詢的結(jié)果集，從某種程度上說(shuō)，區(qū)別于WM

43、S的“數(shù)據(jù)的表現(xiàn)”，WFS的結(jié)果集是由完整的Schema定義和約束的結(jié)果集，以GML為載體。這個(gè)結(jié)果集，類(lèi)似于桌面程序查詢結(jié)果的數(shù)據(jù)表。2.3.3網(wǎng)絡(luò)覆蓋服務(wù)規(guī)WCSWeb覆蓋服務(wù)（WCS）提供的是包含了地理位置信息或?qū)傩缘目臻g柵格圖層，而不是靜態(tài)地圖的訪問(wèn)。根據(jù) 客戶端要求發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，包括影像，多光譜影像和其它科學(xué)數(shù)據(jù)。有二個(gè)重要操作GetCapabilities，GetCoverage:GetCapabilities返回一個(gè)描述服務(wù)和XML文檔，從中可獲取覆蓋的數(shù)據(jù)集合。GetCoverage是在GetCapabilities確定查詢方案和需要獲取的數(shù)據(jù)之后執(zhí)行，返回覆蓋數(shù)據(jù)。還有可選操

44、作DescribeCoverageType。2.3.4網(wǎng)絡(luò)互操作服務(wù)規(guī)WPSWPS是OGC組織提出的一種地理互操作服務(wù)，為它定義了標(biāo)準(zhǔn)接口，使得空間處理步驟的發(fā)布、用戶對(duì)這些處理的發(fā)現(xiàn)和綁定更加容易?！疤幚怼笔侵覆僮骺臻g參考數(shù)據(jù)的算法、計(jì)算或者模型?！鞍l(fā)布”意味著可以獲得機(jī)器可讀的綁定信息和人可讀的元數(shù)據(jù)，從而運(yùn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)和使用。WPS通過(guò)網(wǎng)絡(luò)向客戶端提供任何一種GIS功能，包括預(yù)編譯的計(jì)算或是基于空間參考數(shù)據(jù)的計(jì)算模型。WPS提供了從簡(jiǎn)單的操作如抽取一個(gè)空間參考numbers到復(fù)雜的操作如全球氣候編號(hào)模型，WPS需要的數(shù)據(jù)既可以從網(wǎng)絡(luò)獲取，也可以從服務(wù)器獲取。接口規(guī)提供了一種機(jī)制，能夠確認(rèn)計(jì)

45、算需要的空間參考數(shù)據(jù)、初始化服務(wù)，并管理計(jì)算結(jié)果使用戶獲取。WPS的目標(biāo)是能提供矢量和柵格數(shù)據(jù)的處理。WPS的互操作處理過(guò)程如圖所示。圖2.5 OGC WPS互操作架構(gòu)Fig. 2.5 OGC WPS interoperability frameworkWPS規(guī)被設(shè)計(jì)成允許服務(wù)提供者列出web處理過(guò)程，如多邊形疊加，因此用戶不需要特別了解潛在的部結(jié)構(gòu)或API就可以輸入數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作。WPS接口將過(guò)程步驟、描述的輸入輸出、客戶端如何請(qǐng)求操作的執(zhí)行和如何處理操作的輸出等都統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。WPS接口定義了三個(gè)操作，這三個(gè)操作可以被用戶請(qǐng)求和，由WPS服務(wù)器和所有服務(wù)器實(shí)現(xiàn)所有的必要規(guī)。這三個(gè)操作分別是：

46、GetCapabilities-此操作允許用戶請(qǐng)求和獲取描述某個(gè)服務(wù)器執(zhí)行能力的服務(wù)元數(shù)據(jù)文檔。GetCapabilities操作通過(guò)WPS接口提供了每個(gè)過(guò)程的名稱和通用描述。這個(gè)操作也支持客戶端-服務(wù)器交互的規(guī)版本的流通。DescribeProcess-此操作允許用戶請(qǐng)求和獲取運(yùn)行在服務(wù)實(shí)例的過(guò)程的詳細(xì)信息，包括需要的輸入、允許的格式和輸出。Execute-此操作允許用戶通過(guò)輸入?yún)?shù)和得到返回結(jié)果，執(zhí)行WPS實(shí)現(xiàn)的一個(gè)具體過(guò)程。這些操作與OGC的web服務(wù)有很多相似之處，包括WMS,WFS和WCS。圖1是概括WPS接口的簡(jiǎn)單UML圖表。這種類(lèi)圖表表示了WPS接口類(lèi)從OGCweb服務(wù)接口類(lèi)中繼

47、承了GetCapabilities操作，并且添加了DescribeProcess和Execute操作。圖 2.6 WPS接口UML圖Fig. 2.6 UML diagram of WPS interface2.4 目錄服務(wù)與目錄接口規(guī)OGC WebService借助于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)，制定了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)，致力于在地域上分布的地理空間數(shù)據(jù)與服務(wù)的互操作與共享。其中的網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)(CSW)制定了用于發(fā)布與訪問(wèn)地理空間數(shù)據(jù)、服務(wù)以與相關(guān)資源信息元數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)接口(interface)。為了實(shí)現(xiàn)OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)不同實(shí)現(xiàn)的互操作，OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)制定了一系列相關(guān)的基本規(guī)則，所有OGC網(wǎng)絡(luò)

48、目錄服務(wù)的實(shí)現(xiàn)必須遵循規(guī)中制定的基本規(guī)則。這些規(guī)則涉與幾個(gè)方面，包括:地理空間信息元數(shù)據(jù)查詢語(yǔ)言、基本元數(shù)據(jù)信息模型與服務(wù)訪問(wèn)接口。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)訪問(wèn)接口支持Hypertext Transferprotoeol( )協(xié)議。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄客戶端與服務(wù)之間的交互是通過(guò)標(biāo)準(zhǔn) 協(xié)議的“請(qǐng)求一響應(yīng)”模式實(shí)現(xiàn)，也就是說(shuō)，客戶端通過(guò) 協(xié)議向網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)發(fā)送請(qǐng)求，并期望以 協(xié)議接收到來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)送回的請(qǐng)求結(jié)果或者錯(cuò)誤異常信息。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)訪問(wèn)接口包含7個(gè)用于客戶端對(duì)服務(wù)進(jìn)行訪問(wèn)的操作(Operation)，包括:GetCapabilities、DeseribeReeord、GetDomain、

49、GetRecords、GetRecordById、Harvest與介即tansaction。其中GetCapabilities、DescribeRecord、GetRecord與GetRecordById為OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)的必選操作，其余為可選操作。圖 2.7 目錄服務(wù)接口Fig. 2.7 Directory Services Interface這7種操作分為3類(lèi)。第一類(lèi)是基本服務(wù)操作(ServiceOperations)，基本服務(wù)操作是所有OGCWebServices系列服務(wù)都包含的操作，客戶端可以借助于基本服務(wù)操作獲取目標(biāo)OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能描述，基本服務(wù)操作只包含GetCapabi

50、lities操作;第二類(lèi)是查詢操作，包含DeseribeReeord、GetDomain、GetReeords與GetRecordById，客戶端借助于查詢操作獲得OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息模型以與從OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中搜索信息;第三類(lèi)操作是管理操作，包含Harvest與Transaction，用于對(duì)服務(wù)中的信息進(jìn)行增加、修改或刪除。GetCaPabilities操作使得客戶端可以在運(yùn)行時(shí)(runiime)動(dòng)態(tài)獲得目標(biāo)OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息。一個(gè)成功GetCaPabilities操作的返回是一個(gè)包含目標(biāo)服務(wù)元數(shù)據(jù)信息的XML文檔。該文檔包含Servieeldentifieation

51、、ServieeProvider、operationsMetadata以與FiltereeCapabilities四個(gè)部分。servieeIdentification包含與該OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)有關(guān)的元數(shù)據(jù)信息，比如服務(wù)名稱、版本、關(guān)鍵字等;Servieeprovider描述了服務(wù)提供者的信息;operationsMetadata詳細(xì)的描述了服務(wù)接口元數(shù)據(jù)，包含每一個(gè)操作的訪問(wèn)地址、訪問(wèn)方法、參數(shù)等;Filter-CaPabilities包含該服務(wù)所支持的過(guò)濾功能，即搜索功能70。DescribeRecord操作使得客戶端可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲得網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)所采用的元數(shù)據(jù)信息模型。利用GetC即

52、abilities操作，客戶端可以獲得網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)元數(shù)據(jù)信息模型中所包含的所有類(lèi)型，而利用DescribeRecord操作，客戶端可以獲得元數(shù)據(jù)信息模型中每一種類(lèi)型的詳細(xì)定義?？蛻舳丝梢岳肎etDomain操作在運(yùn)行時(shí)獲得某一元數(shù)據(jù)記錄元素取值的允許圍。通常情況下GetDomain返回的取值圍要比該元素?cái)?shù)據(jù)類(lèi)型所定義的取值圍要小。GetRecords操作是網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)最主要的操作。在資源發(fā)現(xiàn)的通用模型中所包含的最主要方法包含兩個(gè)操作:搜索(search)與呈現(xiàn)(present)。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)中定義的GetRecords操作，基于 協(xié)議的“請(qǐng)求一返回”模式將搜索與呈現(xiàn)兩種操作融合在一起

53、。客戶端在GetRecords操作的請(qǐng)求中指定搜索的目標(biāo)元數(shù)據(jù)類(lèi)型、搜索條件以與元數(shù)據(jù)結(jié)果返回形式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)進(jìn)行查詢。GatRecordByld是資源搜索通用模型中的呈現(xiàn)操作，它用于從網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中獲取由某一標(biāo)識(shí)(identifier)所指定的元數(shù)據(jù)記錄。Transactinn操作用于創(chuàng)建、修改和刪除目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中的元數(shù)據(jù)記錄。Transaction操作采用“推(push)”的方式在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中創(chuàng)建新的元數(shù)據(jù)。2.5目前空間信息服務(wù)技術(shù)的不足與缺陷在WWW網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，空間信息服務(wù)以WebService方式實(shí)現(xiàn)，在各自的WebServer注冊(cè)，服務(wù)之間松散耦合，不能構(gòu)成在一個(gè)統(tǒng)一

54、組織環(huán)境下的協(xié)同和共享。網(wǎng)格環(huán)境下地理空間信息服務(wù)布置在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，有統(tǒng)一的資源發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控機(jī)制27。WSRF通過(guò)使用ServiceGroup來(lái)限制訪問(wèn)權(quán)限和提供可用服務(wù)注冊(cè)表。ServiceGroup是一個(gè)WS-Resource，它將指向其他WS-Resources和純Web服務(wù)的指針成組在一起，利用服務(wù)資源可以起到監(jiān)控服務(wù)動(dòng)作的作用。目前OGC制定的GIS服務(wù)規(guī)中，采用的是標(biāo)準(zhǔn) 的get/post方法傳遞消息，由于該協(xié)議是無(wú)狀態(tài)無(wú)連接的協(xié)議，其每次連接只處理一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器處理完客戶的請(qǐng)求并收到客戶的應(yīng)答后，即斷開(kāi)連接，使得事務(wù)處理沒(méi)有記憶能力。這些標(biāo)準(zhǔn) 固有的限制使得現(xiàn)有的OGC服務(wù)大多只能

55、完成單一任務(wù)，使得各個(gè)GIS服務(wù)之間相互獨(dú)立，應(yīng)用集成度不高。隨著網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展，為空間信息獲取與處理提供了新的技術(shù)途徑基于WSRF規(guī)的GIS服務(wù)。在WSRF網(wǎng)格框架下的空間信息服務(wù)，為服務(wù)增加狀態(tài)屬性資源，有效的解決OGC服務(wù)的瞬時(shí)性問(wèn)題。2.6本章小結(jié)本章對(duì)空間信息服務(wù)做了簡(jiǎn)單介紹，研究了OGC核心服務(wù)的體系架構(gòu)和主要功能，論述了webservice技術(shù)的支撐xml、soap、uddi、wsdl等關(guān)鍵技術(shù)，還對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目錄的機(jī)制進(jìn)行了探討，最好指出了現(xiàn)有空間信息服務(wù)的不足和網(wǎng)格在空間信息服務(wù)中優(yōu)勢(shì)。3 網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)3.1網(wǎng)格技術(shù)概述從廣義上講，網(wǎng)格就是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境，或者說(shuō)是一個(gè)

56、計(jì)算資源池。網(wǎng)格能夠充分吸納各種計(jì)算機(jī)資源，并將它們轉(zhuǎn)化為一種隨處可得的，可靠的，標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還是經(jīng)濟(jì)的計(jì)算能力。除了各種類(lèi)型的計(jì)算機(jī)，這里的計(jì)算機(jī)資源還包括網(wǎng)絡(luò)通信能力、數(shù)據(jù)資料、儀器設(shè)備甚至是人等各種相關(guān)資源。從狹義的角度講，網(wǎng)格被稱為計(jì)算網(wǎng)格(computational grid)，即主要用于解決科學(xué)與計(jì)算問(wèn)題的網(wǎng)格，它的資源指的僅是計(jì)算機(jī)資源。網(wǎng)格計(jì)算(grid computing)是指基于網(wǎng)格問(wèn)題的求解，它將分布的計(jì)算源組織起來(lái)協(xié)同解決復(fù)雜的科學(xué)與工程計(jì)算問(wèn)題。網(wǎng)格計(jì)算的概念是研究人員為了解決當(dāng)今的一些科學(xué)難題而提出的，它是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上廣泛分布的各種計(jì)算資源互連在一

57、起的技術(shù)，這些計(jì)算資源包括超級(jí)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)集群、存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等。3.1.1網(wǎng)格定義與特點(diǎn)網(wǎng)格技術(shù)是在現(xiàn)有的概念和技術(shù)的基礎(chǔ)上提出來(lái)的，隨著分布式計(jì)算等其它計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提出和完善，以與人們對(duì)網(wǎng)格認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深化，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)也在逐步的演進(jìn)。五層沙漏模型是Ian Forster等在網(wǎng)格發(fā)展的早期階段提出來(lái)的一種網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。后來(lái)，在以IBM為代表的工業(yè)界的影響下，在網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)中引入Web Service技術(shù)，提出了目前廣泛流行的開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)OGSA(Open Grid Services Architecture)。OGSA在較高的層次上對(duì)網(wǎng)格的整體結(jié)構(gòu)和服務(wù)進(jìn)行了

58、抽象的定義，為網(wǎng)格的構(gòu)建繪制了一幅藍(lán)圖，但對(duì)于具體各部分的功能和實(shí)現(xiàn)，以與相關(guān)的協(xié)議則沒(méi)有進(jìn)行定義。開(kāi)放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施OGSI(Open Grid Service Infrastructure)基于OGSA標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)網(wǎng)格環(huán)境中使用的各種服務(wù)之間的接口和協(xié)議進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Web服務(wù)資源框架WSRF(Web Service Resource Framework)是在吸收Web服務(wù)的最新發(fā)展之后，對(duì)OGSI的重構(gòu)和演進(jìn)。3.1.2網(wǎng)格中間件Globus體系結(jié)構(gòu)Globus項(xiàng)目是目前國(guó)際上最有影響的網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目之一，最初的目的是希望把個(gè)高性能計(jì)算中心通過(guò)高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，方便大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)使用，提高高性能計(jì)機(jī)的使用效率。目前Globus項(xiàng)目和商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域的Web服務(wù)技術(shù)融合在一起，希望不僅局限于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，而且能夠通過(guò)對(duì)各商業(yè)應(yīng)用進(jìn)行廣泛的、基礎(chǔ)性的網(wǎng)格環(huán)境支持，實(shí)現(xiàn)更方便的信息共享和互操作，從而對(duì)商業(yè)模式、工作方式和生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響Globus對(duì)