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中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺框架
根據(jù)我國地質(zhì)工作實際和地質(zhì)調(diào)查信息資源現(xiàn)狀，研究空間信息網(wǎng)格思想，構(gòu)建中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺，實現(xiàn)分布式數(shù)據(jù)、軟件、硬件等資源的共享和協(xié)同，發(fā)展與應(yīng)用空間信息網(wǎng)格技術(shù)是構(gòu)建中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格的主導(dǎo)思想。
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根據(jù)地質(zhì)調(diào)查信息服務(wù)的需求，框架中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺（圖5-1）應(yīng)能夠提供空間資源共享、任務(wù)協(xié)作及并行計算機制，空間分析計算能力的集成，提供靈活的動態(tài)集群及負載均衡功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多結(jié)點空間數(shù)據(jù)資源、空間運算能力的高度共享，保證用戶進行網(wǎng)格空間應(yīng)用的高安全性和高可靠性，并能向用戶提供高度抽象的統(tǒng)一虛擬視圖。其特點如下。
圖5-1 中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺框架
一、基于對等式結(jié)點管理器及其機制與網(wǎng)格GIS軟件平臺中間件的整合的網(wǎng)格GIS平臺應(yīng)用程序開發(fā)框架構(gòu)建
中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺以網(wǎng)格GIS軟件平臺為基本構(gòu)架，通過對等式結(jié)點管理器與網(wǎng)格GIS軟件平臺中間件的整合，構(gòu)成完整中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺。
由虛擬結(jié)點資源聚集器、網(wǎng)格結(jié)點元服務(wù)庫、虛擬結(jié)點Portal配置器、暫時性數(shù)據(jù)資源聚合容器組成對等式結(jié)點管理器及其機制，通過網(wǎng)格GIS平臺應(yīng)用程序開發(fā)框架，實現(xiàn)對服務(wù)狀態(tài)的控制，跨平臺集成、網(wǎng)格全局目錄、域?qū)ο蠊芾?、分布式空間計算、網(wǎng)格工作流、用戶安全管理等功能。
網(wǎng)格GIS應(yīng)用程序開發(fā)框架（Grid Application Development Framework），以Grid Service服務(wù)的形式對用戶發(fā)布，可以實現(xiàn)用戶應(yīng)用的快速定制與開發(fā)。通過提供一系列的應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建工具，主要包括：網(wǎng)格工作流搭建工具、功能組件注冊工具、網(wǎng)格服務(wù)快速開發(fā)工具、網(wǎng)格地圖文檔轉(zhuǎn)換工具等，為構(gòu)建整個業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供了支撐環(huán)境。利用這些工具可以快速構(gòu)建和擴展面向?qū)I(yè)應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng)用系統(tǒng)的一般模式，用戶利用功能庫、模型庫和數(shù)據(jù)管理工作區(qū)中提供的功能、模型和數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)格 GIS應(yīng)用系統(tǒng)構(gòu)建工具生成各應(yīng)用系統(tǒng)。其中，功能庫或模型庫中既提供網(wǎng)格GIS平臺自有的通用GIS功能或模型，又可以加入自定義的業(yè)務(wù)功能或?qū)I(yè)模型?；诰W(wǎng)格GIS軟件的應(yīng)用系統(tǒng)主要采用基于Globus的網(wǎng)格GIS平臺軟件包來構(gòu)建，作為一個充分利用網(wǎng)格技術(shù)的GIS平臺，網(wǎng)格GIS通過空間資源共享、任務(wù)協(xié)作及并行計算機制，進行空間分析計算能力的集成，提供了靈活的動態(tài)集群及負載均衡功能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)多結(jié)點空間數(shù)據(jù)資源、空間運算能力的高度共享，保證了用戶進行網(wǎng)格空間應(yīng)用的高安全性和高可靠性，并能向用戶提供高度抽象的統(tǒng)一虛擬視圖。進而解決了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)GIS系統(tǒng)中存在的諸多問題。
二、IMS Service與Grid GISWRSF Service并存的混合框架
中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺對IMS Service與Grid GISWRSF Service進行了集成，實現(xiàn)原有的MapGISIMS Service與基于WSRF實現(xiàn)規(guī)范構(gòu)建的網(wǎng)格GIS服務(wù)并存的混合框架。使中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺實現(xiàn)了跨平臺部署，能運行于W indows/Linux/Unix等多種異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺，并且支持本地空間數(shù)據(jù)格式（如MapGISHDF數(shù)據(jù)庫），基于大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫格式（如Oracle 10g/11g、IBMDB2等）。在跨平臺GISC/C+＋內(nèi)核的基礎(chǔ)上，通過采用JNI技術(shù)對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發(fā)布成SOAP及REST形式的元功能服務(wù)，提供了傳統(tǒng)和無狀態(tài)形式的服務(wù)API接口，方便上層框架進行封裝。
Grid GISWRSF Service主要采用基于Globus的網(wǎng)格GIS平臺軟件包來實現(xiàn)，如圖5-2所示，網(wǎng)格GIS軟件平臺架構(gòu)自底向上主要設(shè)計為如下幾層：
圖5-2 網(wǎng)格GIS軟件平臺架構(gòu)分層
最下層由跨平臺的MapGISGrid Core（即DC Serevr服務(wù)核心軟件包）組成，該內(nèi)核實現(xiàn)了跨平臺部署，能運行于W indows/Linux/Unix等多種異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺，并且支持本地空間數(shù)據(jù)格式（如MapGISHDF數(shù)據(jù)庫），基于大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫格式（如Oracle 10g/11g、IBM DB 2等）。
在跨平臺GISC/C+＋內(nèi)核的基礎(chǔ)上，采用JNI技術(shù)對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發(fā)布成SOAP及REST形式的元功能服務(wù)，提供了傳統(tǒng)和無狀態(tài)形式的服務(wù)API接口，方便上層框架進行封裝。
通過元功能服務(wù)層提供的服務(wù)API接口，采用Globus Toolkit 4工具集對其進行了網(wǎng)格化封裝，其上構(gòu)建了一系列的網(wǎng)格GIS功能組件，如網(wǎng)格全局目錄、域?qū)ο蠊芾斫M件、分布式空間計算中間件、網(wǎng)格工作流組件、用戶安全管理組件等。在一系列網(wǎng)格GIS功能組件的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了一套網(wǎng)格GIS應(yīng)用程序開發(fā)框架（Grid Application Development Framework），在此基礎(chǔ)上，底層功能均以Grid Service服務(wù)的形式對上發(fā)布，在此基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)用戶應(yīng)用的快速定制與開發(fā)。
最上層的網(wǎng)格GIS門戶層可以在標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)格服務(wù)的基礎(chǔ)上采用流行的JavaScript或者Flex等主流的富客戶端開發(fā)技術(shù)進行客戶端應(yīng)用的快速開發(fā)。實現(xiàn)地質(zhì)調(diào)查信息的集成發(fā)現(xiàn)集成及礦產(chǎn)資源預(yù)測與評價的網(wǎng)格計算解決方案。
在網(wǎng)格 GIS業(yè)務(wù)化系統(tǒng)建設(shè)，為充分利用網(wǎng)格GIS技術(shù)優(yōu)勢，如對服務(wù)狀態(tài)的控制，跨平臺集成、網(wǎng)格全局目錄、域?qū)ο蠊芾斫M件、分布式空間計算中間件、網(wǎng)格工作流組件、用戶安全管理組件等。中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺對IMS Serivce與Grid GISWRSF Service 進行了集成，使中國地質(zhì)調(diào)查信息網(wǎng)格平臺實現(xiàn)了跨平臺部署，能運行于Windows/Linux/Unix等多種異構(gòu)操作系統(tǒng)平臺，并且支持本地空間數(shù)據(jù)格式（如M apGISHDF數(shù)據(jù)庫），基于大型商業(yè)數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)庫格式（如Oracle10g/11g、IBM DB2等）。在跨平臺GISC/C+＋內(nèi)核的基礎(chǔ)上，通過采用JNI技術(shù)對底層GIS功能進行封裝，將底層基本的GIS功能發(fā)布成SOAP及REST形式的元功能服務(wù)，提供了傳統(tǒng)和無狀態(tài)形式的服務(wù)API接口，方便上層框架進行封裝。其架構(gòu)如圖5-3所示。
圖5-3 基于IMSService與Grid GISWRSF Service一體的網(wǎng)格平臺架構(gòu)圖
在網(wǎng)格GIS全局目錄管理功能組件的構(gòu)建過程中，利用W SRF框架實現(xiàn)了對遺留GIS系統(tǒng)網(wǎng)格化的封裝，實現(xiàn)了空間信息網(wǎng)格服務(wù)的動態(tài)發(fā)現(xiàn)與集成服務(wù)，主要表現(xiàn)為提供網(wǎng)格結(jié)點空間信息的注冊和查詢功能。包括：網(wǎng)格GIS結(jié)點信息注冊－網(wǎng)格結(jié)點的LRM（Local Resource Manager本地資源管理器）向資源信息服務(wù)結(jié)點注冊其可用的資源信息（空間數(shù)據(jù)信息及服務(wù)信息），資源信息服務(wù)結(jié)點動態(tài)維護注冊到其上的網(wǎng)格結(jié)點的服務(wù)信息列表：通過網(wǎng)格服務(wù)可以動態(tài)查詢當(dāng)前可用網(wǎng)格結(jié)點的列表、按照指定的查詢條件可查詢結(jié)點上的服務(wù)信息列表、發(fā)布某種服務(wù)的結(jié)點信息列表、當(dāng)前網(wǎng)格中存在的虛擬組織（VO）的信息列表，還可以實現(xiàn)圖層粒度級的結(jié)點信息查詢。通過采用組建動態(tài)虛擬域時發(fā)送Monitoring and Discovery System（MDS）結(jié)點備份列表的方式，為每一個空間資源網(wǎng)格結(jié)點的LRM 功能服務(wù)提供了備份的MDS結(jié)點地址，多個MDS同級幾點之間采用消息隊列與訂閱的方式實現(xiàn)高效的信息同步與更新，這樣就避免了單點失效的問題，另外，還將MDS的信息動態(tài)更新機制修改成更加高效的方式，即當(dāng)?shù)谝淮谓Y(jié)點資源信息匯聚收斂完畢以后，以后由MDS 結(jié)點以“心跳定期”的方式進行輪詢，如果空間數(shù)據(jù)資源和服務(wù)信息不發(fā)生變化，就不更新；當(dāng)結(jié)點的資源狀態(tài)發(fā)生變化時，借助于Trigger Service進行觸發(fā)更新，這樣就降低了網(wǎng)絡(luò)流量的開銷，提高了動態(tài)更新的效率。
在網(wǎng)格GIS平臺環(huán)境下，采用了基于域的業(yè)務(wù)集成方式，利用全局目錄管理組件檢索出符合條件的資源結(jié)點組成網(wǎng)格環(huán)境下的動態(tài)虛擬組織域（即Virtual Organization）.將域的相關(guān)信息（域管理器結(jié)點ID，域ID，域結(jié)點信息描述，域服務(wù)描述等）保存到應(yīng)用域管理器結(jié)點上，同時創(chuàng)建域的資源目錄，并在全局的域目錄管理結(jié)點上進行域?qū)ο蟮淖浴．?dāng)域?qū)ο蟀l(fā)生變化時，由該管理結(jié)點和全局目錄服務(wù)結(jié)點進行協(xié)同以確定域信息的變化。當(dāng)應(yīng)用域管理結(jié)點發(fā)生單點失效故障的時候，由全局域管理服務(wù)生成新的域管理結(jié)點。
在同一個服務(wù)結(jié)點上，原有的MapGISIMS Service與基于WSRF實現(xiàn)規(guī)范構(gòu)建的Globus網(wǎng)格服務(wù)并存，也可以根據(jù)業(yè)務(wù)的需要在服務(wù)之間進行交互調(diào)用，共同向上層應(yīng)用客戶端提供業(yè)務(wù)功能支撐。在客戶端上將原有的門戶和網(wǎng)格應(yīng)用的門戶通過富客戶端（Rich Client）技術(shù)無縫地集成到一塊，基本的空間功能如元數(shù)據(jù)服務(wù)、制圖服務(wù)、要素服務(wù)由原客戶端提供，涉及計算密集型/可并行計算的空間業(yè)務(wù)，則由網(wǎng)格GIS客戶端負責(zé)完成，通過調(diào)用底層的空間任務(wù)分發(fā)與執(zhí)行監(jiān)控網(wǎng)格服務(wù)組件，將任務(wù)分解成多個可并行執(zhí)行的原子序列，提交給相關(guān)網(wǎng)格結(jié)點進行快速計算，任務(wù)執(zhí)行的狀況及成功執(zhí)行后得到的結(jié)果在網(wǎng)格門戶組件上能夠直觀反饋給用戶。
這種混合式的集成架構(gòu)既保證了已有系統(tǒng)業(yè)務(wù)的穩(wěn)定性，又通過有針對性地引入網(wǎng)格GIS應(yīng)用功能組件，充分發(fā)揮了網(wǎng)格計算技術(shù)在分布式地學(xué)計算領(lǐng)域的優(yōu)勢，同時提高了結(jié)點的運行效率和可維護性。
WEBGIS系統(tǒng)開發(fā)常用的技術(shù)框架有哪些，從前端到
前端：
1、老一代兩大富應(yīng)用（RIA）框架（目前已經(jīng)停止更新）：flex、silverlight
2、其他開源（早期項目較多）：openlayer2、amap、bmap、ArcgisAPI4JS（3系列版本）
3、較新框架：openlayer3、cesiums、ArcgisAPI4JS（4.0之后版本）、
4、輕型框架（需要二次封裝）：WebGL(例如d3.js、three.js)
后端：arcgisServer、geoserver、mapserver
部分效果如下
flex:
img src="" class="content_image"
openlayers:
img src="" class="content_image"
cesiums:
GIS系統(tǒng)由哪些部分組成？
一個實用的地理信息系統(tǒng)，要支持對空間數(shù)據(jù)采集、管理、處理、分析、建模和顯示等功能，其基本構(gòu)成包括以下四個主要部分: 系統(tǒng)硬件、系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、系統(tǒng)管理和操作人員。這里，計算機系統(tǒng)軟、硬件是其核心部分，空間數(shù)據(jù)反映 GIS 的地理內(nèi)容，而管理人員和用戶則決定系統(tǒng)的工作方式和信息表示方式 ( 圖 10-2) 。
圖 10-2 GIS 的組成
1. 系統(tǒng)硬件
GIS 由于其任務(wù)的復(fù)雜性和特殊性，必須由計算機設(shè)備支持。計算機硬件系統(tǒng)是計算機系統(tǒng)中的實際物理裝置的總稱，可以是電子的、電的、磁的、機械的、光的元件或裝置，是 GIS 的物理外殼。GIS 系統(tǒng)的規(guī)模、精度、速度、功能、形式、使用方法甚至軟件都與硬件有極大的關(guān)系，受硬件指標(biāo)的支持和制約。構(gòu)成計算機硬件系統(tǒng)的基本組件包括輸入/輸出設(shè)備、中央處理單元 ( CPU) 、存儲器 ( 包括主存儲器、輔助存儲器) 等，這些硬件組件協(xié)同工作，向計算機系統(tǒng)提供必要的信息，使其完成任務(wù)，并將處理得到的結(jié)果或信息提供給用戶，同時保存數(shù)據(jù)以備現(xiàn)在或?qū)硎褂?。圖 10-3 為常見的實現(xiàn)輸入/輸出功能的計算機外圍設(shè)備。
圖 10-3 GIS 的硬件組成
2. 系統(tǒng)軟件
GIS 軟件是系統(tǒng)的核心，用 于 執(zhí) 行 GIS功能的各種操作，包括數(shù)據(jù)輸入、處理、數(shù)據(jù)庫管理、空間分析和圖形用戶界面等，按照其功能分為 GIS 專業(yè)軟件、數(shù)據(jù)庫軟件和系統(tǒng)管理軟件等，如圖 10-4 所示。
GIS 專業(yè)軟件一般指具有豐富功能的通用 GIS 軟件，它包含了處理地理信息的各種高級功能，可作為其他應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)的平臺。代表產(chǎn)品有 Arc/Info，MGE，MapInfo，MapGIS 等。它們一般都包含如下核心模塊:數(shù)據(jù)輸入與編輯、空間數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)處理與分析、數(shù)據(jù)輸出、用戶界面、系統(tǒng)二次開發(fā)功能。
圖 10-4 GIS 的軟件層次
數(shù)據(jù)庫軟件除了在 GIS 專業(yè)軟件中用于支持復(fù)雜空間數(shù)據(jù)的管理以外，還包括服務(wù)于非空間屬性數(shù)據(jù)為主的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，這類軟件有: Oracle，Sybase，Informix，DB2，SQLserver 等。由于這類數(shù)據(jù)庫軟件具有快速檢索、滿足多用戶并發(fā)和數(shù)據(jù)安全保障等功能，目前能在這些現(xiàn)成的關(guān)系型商業(yè)數(shù)據(jù)庫中存儲 GIS 的空間數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)管理軟件主要指計算機操作系統(tǒng)，如 Windows XP，Vista，Linux 等，它們關(guān)系到GIS 軟件和開發(fā)語言使用的有效性，因此也是 GIS 軟硬件環(huán)境的重要組成部分。
3. 數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)
數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)是地理信息系統(tǒng)的操作對象與管理內(nèi)容，它是指以地球表面空間位置為參照，描述自然、社會和人文經(jīng)濟景觀的數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)可以是數(shù)字、文字、表格、圖像和圖形等，它們由系統(tǒng)建造者通過數(shù)字化儀、掃描儀、鍵盤、磁帶機或其他輸入設(shè)備輸入到地理信息系統(tǒng)中，其相應(yīng)的區(qū)域信息包括位置信息、屬性信息和空間關(guān)系等。
地理信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)類型有空間數(shù)據(jù)和非空間的屬性數(shù)據(jù)兩大類。
空間數(shù)據(jù)用來確定圖形和制圖特征的位置，是以地球表面空間位置為參照。根據(jù)地理實體的空間圖形表示形式，可將空間數(shù)據(jù)抽象為點、線、面三類元素?？臻g數(shù)據(jù)具體反映了兩方面信息: ①在某個已知坐標(biāo)系中的位置，也稱幾何坐標(biāo)，主要用于標(biāo)識地理景觀在自然界或包含某個區(qū)域的地圖的空間位置，如經(jīng)緯度、平面直角坐標(biāo)、極坐標(biāo)等; ②實體間的空間相關(guān)性，即拓撲關(guān)系 ( Topology) ，用于表示點、線、網(wǎng)、面等實體之間的空間聯(lián)系，如邊界線與面實體間的構(gòu)成關(guān)系，面實體與島或內(nèi)部點的包含關(guān)系等?？臻g拓撲關(guān)系對于地理空間數(shù)據(jù)的編碼、錄入、格式轉(zhuǎn)換、存儲管理、查詢檢索和模型分析都有重要意義，是地理信息系統(tǒng)的特色之一。
非空間的屬性數(shù)據(jù)用來反映與幾何位置無關(guān)的屬性，即通常所說的非幾何屬性，它是與地理實體相聯(lián)系的地理變量或地理意義，一般是經(jīng)過抽象的概念，通過分類、命名、量算、統(tǒng)計等方法得到。非幾何屬性分為定性和定量兩種，前者包括名稱、類型、特性等，如巖石類型、土壤種類、土地利用、行政區(qū)劃等; 后者則包括數(shù)量和等級等，如面積、長度、土地等級、人口數(shù)量、降雨量、水土流失量等。任何地理實體至少包含一個屬性，而地理信息系統(tǒng)的分析、檢索主要是通過對屬性的操作運算來實現(xiàn)的。
4. 系統(tǒng)管理和操作人員
人是 GIS 中的重要構(gòu)成因素。GIS 不同于一幅地圖，它是一個動態(tài)的地理模型，僅有系統(tǒng)軟硬件和數(shù)據(jù)還不能構(gòu)成完整的地理信息系統(tǒng)，需要人進行系統(tǒng)組織、管理、維護和數(shù)據(jù)更新、系統(tǒng)擴充完善、應(yīng)用程序開發(fā)，并靈活采用地理分析模型提取多種信息，為研究和決策服務(wù)。對于合格的系統(tǒng)設(shè)計、運行和使用來說，地理信息系統(tǒng)專業(yè)人員是地理信息系統(tǒng)應(yīng)用的關(guān)鍵，強有力的組織是系統(tǒng)運行的保障。一個周密規(guī)劃的地理信息系統(tǒng)項目應(yīng)包括負責(zé)系統(tǒng)設(shè)計和執(zhí)行的項目經(jīng)理、信息管理的技術(shù)人員、系統(tǒng)用戶化的應(yīng)用工程師，以及最終運行系統(tǒng)的用戶。
本文題目：gis門戶技術(shù)架構(gòu) gis平臺
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