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空间信息网络资源管理架构及方法研究空间信息网络（Spatial Information Network）是指将空间信息与网络技术有机结合，实现空间信息的共享、管理、分析与应用的网络环境。
随着地理信息系统的发展和无线通信技术的进步，空间信息网络得以快速发展，并在各个领域得到广泛应用。
为了更好地管理和利用空间信息网络中的资源，研究人员提出了一种空间信息网络资源管理架构及方法。
本文将从架构设计、管理方法和未来发展趋势三个方面进行探讨。
一、空间信息网络资源管理架构设计在空间信息网络资源管理架构设计中，需要考虑的主要因素包括网络拓扑结构、数据管理、服务管理和安全管理。
1. 网络拓扑结构：空间信息网络由大量的传感器、终端设备和计算节点组成，因此需要设计一个能够满足高效数据传输和共享的网络拓扑结构。
可以通过构建层次化的网络结构，将网络分为核心网、边缘网和用户网等不同层次，提高网络的可扩展性和性能。
2. 数据管理：空间信息网络中涉及的数据类型多样，包括地理数据、遥感数据、气象数据等。
为了高效地管理这些数据，需要设计一个统一的数据模型和数据访问接口。
同时还需要考虑如何处理大数据量和高并发的数据访问请求，可以采用分布式数据库和数据缓存等技术来优化数据管理。
3. 服务管理：空间信息网络中的服务是指通过网络提供的各种功能和应用。
为了方便用户使用和管理服务，需要设计一个统一的服务注册和发现机制，可以通过服务目录和服务代理等方式来实现。
同时还需要考虑如何对服务进行负载均衡和故障恢复，提高服务的可用性和性能。
4. 安全管理：空间信息网络中的数据和服务往往涉及到敏感信息，因此需要加强对网络的安全管理。
可以通过身份认证、访问控制和数据加密等手段来保护网络的安全。
此外，还需要建立一个完善的安全审计和事件响应机制，及时发现和处理安全威胁。
二、空间信息网络资源管理方法在空间信息网络资源管理方法方面，需要考虑资源发现、资源调度、资源优化和资源监控等问题。
空间网格结构技术规程中国空间科技事业快速发展，在空间运载火箭及航天器设计、制造、运行等技术领域取得了巨大的进步，但是空间科学技术发展使空间网格结构技术研究得到了更多的关注，空间网格结构技术和空间环境之间存在着紧密的联系。
因此，中国航天科技研究成果众多，空间网格结构技术也被纳入其中，成为航天科技发展的一部分。
空间网格结构技术可用于分析和评估航天器的结构、性能和耐久性的性能。
一、定义空间网格结构技术是指空间系统设计中使用的多种技术，用于构建航天器和航天结构的复杂形状的结构体。
这种复杂的结构体可以易于安装，提高运行效率，并减少加工量，从而达到节省成本的目的。
空间网格结构主要由各种材料和制造工艺组成，包括钢铁、铝合金、铜合金、钛合金等金属材料，主要是采用焊接、锻造、锻模热成型等方法制作而成的，它的优点在于结构简单、性能稳定，重量轻。
二、特性1、机械性能：空间网格结构技术具有优良的机械性能，可以抵抗冲击、振动、高温、低温和强紫外线辐射等因素。
2、耐腐蚀性：空间网格结构技术能够抵御大气环境中的氧化、紫外线辐射和腐蚀剂，以及高低温下的腐蚀环境等，具有良好的耐腐蚀性。
3、抗侧向压力性：空间网格结构技术可以抵抗强侧向压力，并且具有较强的变形能力，能够更加有效的保护航天器免受外界的影响，提高航天器的耐久性。
4、热绝缘性：空间网格结构技术具有良好的热绝缘性，可以有效的阻碍温度的转移，使航天器在高温状况下工作效率更高。
三、应用1、用于航天器设计：空间网格结构技术可以根据航天环境的要求进行结构设计，提高航天器的适应性并增加其结构强度，满足航天器在不同环境中各种要求。
2、用于航天器维修：空间网格结构技术可以有效地提高航天器的维修效率，减少维修的时间和成本，从而提高航天器的可靠性。
3、用于航天器性能评估：空间网格结构技术可以有效地分析和评估航天器结构、性能和耐久性的性能，从而提高航天器的安全性。
4、用于航天器寿命预测：空间网格结构技术可以有效地评估航天器的使用寿命和可靠性，为航天器的设计、制造和运行提供参考，从而提高航天器的使用寿命。
网格ＧＩＳ及其关键技术研究作者：肖科来源：《中国新技术新产品》2009年第15期摘要:网格GIS是网格及网格计算技术与GIS相结合而形成的新型GIS发展方向,具有空间资源共享、海量空间数据存储与处理、异地协同工作与异构系统支持等功能。
文章简述了网格GIS的定义、特点,并在此基础上提出了网格GIS的5层体系结构模型,分析了当前网格GIS研究的关键技术。
关键词:网格GIS;体系结构;中间件;关键技术1 引言长期以来,GIS始终面临着这样一些问题:地理空间信息利用率不高;各部门建立的GIS难以实现数据共享和互操作;空间数据大范围乃至全球范围内的无缝组织和应用无法实现;信息深加工能力不强等等。
可是现有的数据管理体系结构、方法和技术已经不能满足人们对高性能、大容量分布存储和分布处理能力的要求。
因此,在现有网络发展的基础上,人们提出了网格计算的概念,以解决所面临的问题。
网格的核心思想是资源共享和协同合作,网格和GIS的结合就产生了网格GIS。
2 网格GIS2.1 定义网格是将网络上地理分布的各种资源聚合为一体,支持应用问题合作求解系统的构造,它集成计算、数据、存储、设备、软件和人员等各种资源,建立广泛的资源共享标准和协议,根据资源共享和协同,强调统一和横向设计[4]。
网格计算是将一个网络中众多计算机资源在同一时间用于单个问题的处理,通常是用于需要极大量计算机处理周期或访问大量数据的科学或技术问题。
网格计算可以看作分布式大规模集群计算和网络分布式并行处理的一种形式[1]。
它可以局限在一家公司内计算机工作站的网络上,或者是一种公众的协作。
事实上,有许多应用,包括协同工程,数据查询,高吞吐量计算以及分布式超级计算都将会受益于网格基础结构的发展。
网格GIS是网格及网格计算技术与GIS相结合而形成的新的发展方向,它是一种汇集和共享空间信息资源、进行一体化组织与处理。
具有按需服务能力的空间信息基础设施。
网格GIS 是将地理上分布、系统异构的各种计算机、空间数据服务器、大型检索存储系统、地理信息系统、虚拟现实系统等,通过高速互联网络连接并集成起来,形成对用户透明的虚拟的空间信息资源的超级处理环境,即网格地理信息系统。
网格计算与Grid GIS 体系结构与关键技术探讨姜永发,闾国年(南京师范大学地理信息科学江苏省重点实验室,南京210097)【摘 要】结合当前的网格计算和网格数据库技术,从GIS 集成运算与数据共享的角度概括了Grid GIS 包括应用层、中间件层与资源层三层架构的协同工作体系结构和宽带网络技术、分布对象技术、互操作技术与GML 共享技术等关键技术支撑以及Grid GIS 服务组成结构等。
【关键词】网格;网格计算;Oracle ;Grid GIS【中图分类号】P208 【文献标识码】A 【文章编号】1009-2307(2005)04-0016-04收稿日期:2004-10-21基金项目:国家高新技术发展规划(863)项目(编号:2002AA131030)1 引 言传统因特网实现了计算机硬件的连接、万维网实现了网页资源的连通,而网格(Grid )是利用高速国际互联网或专用网络把地球上广泛分布的计算资源、存储资源、通信资源、网络资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等连成一个逻辑整体,最终实现用户在格网这个虚拟组织环境上进行资源共享和协同工作消除信息孤岛和资源孤岛[1]。
1998年首次提出网格概念的计算网格的创始人Ian 1Foster 认为网格是将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体,即格网计算为数据密集型空间分析提供了计算资源支持,数据格网为海量空间数据分布式存储、管理、传输、分析提供了一体化的解决方法[2]。
目前网格的研究主要在美国和欧洲。
由中国科学院计算技术研究所的方金云与中国科学院地理科学与资源研究所的何建邦提出了网格GIS 的五层体系结构模型,分析了空间(元)数据标准、空间服务标准、分布空间对象技术、构件与构件库技术、基于框架的互操作技术、中间件技术等实现该系统的关键技术[3];中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室的沈占锋、骆剑承等提出了当前网格计算在GIS 领域可以结合中间件技术,形成网格GIS 的应用架构,以及提出了基于GML 语言应用Web Service 技术的中间件分布式架构Grid GIS 的思想[4]。
空间网格结构第六章网架结构空间网架（格）结构是由许多杆件根据建筑形体要求，按照一定的规律进行布置，通过节点连接组成的一种网状的三维杆系结构，它具有三向受力的性能，故也称三向网架。
其各杆件之间相互支撑，具有较好的空间整体性，是一种高次超静定的空间结构，在节点荷载作用下，各杆件主要承受轴力，因而能够充分发挥材料强度，结构的技术经济指标较好。
空间网格结构的外形可以为平板状，也可以呈曲线状。
前者称为平板网架，常简称为网架；后者称为曲面网架或壳形网架结构，常简称为网壳。
6.1 概述网架结构在最近30年来得到了很大的发展，在国内外得到了广泛的应用。
网架结构平面布置灵活，空间造型美，便于建筑造型处理和装饰、装修，能适应不同跨度、不同平面形状、不同支承条件、不同功能需要的建筑物。
特别是在大、中跨度的屋盖结构中网架结构更显示出其优越性，被大量应用于大型体育建筑、公共建筑、工业建筑中，同时在一些小型建筑的屋盖中应用也比较广泛，如门厅、加油站、收费站、大型雨篷。
近年来，随着电子计算机的广泛应用和计算技术的发展，使网架结构的设计效率大大提高。
网架结构的施工安装和质量检测技术也日益提高，出现了许多专业生产厂家和公司，实现了设计、制作、安装一体化。
为网架结构推广普及提高了物质上和技术上的保证。
网架（平板）结构具有以下优点：1．网架为三向受力空间结构，比平面结构自重轻、节省钢材。
2．网架结构整体刚度大、稳定性好、安全储备高，能够有效地承受各种非对称荷载、集中荷载、动荷载的作用，对局部超载、施工时不同步提升和地基不均匀沉降等有较强的适应能力，并有良好的抗震整体性。
通过适当的连接构造，还能承受悬挂吊车及由于柱上吊车引起的水平总横向的刹车力作用。
网架（平板）结构具有以下优点：3．网架是一种无水平推力或拉力的空间结构，一般简支在制作上，这能使边梁大为简化，也便于下部承重结构的布置，构造简单，节省材料。
4．网架结构应用范围广泛，平面布置灵活，对于各种宽度的工业建筑、体育建筑、公共建筑，平面上不论是方形、矩形、多边形、圆形、扇形等都能进行合理的布置。
第 27 卷 第 3 期 2011 年 5 月地 理 与 地 理 信 息 科 学G eo g rap h y and G eo - Info r m atio n S cienceVo l . 27 No . 3 May 2011多级地理空间网格框架及其关键技术初探关 丽1 ,吕 雪 锋2( 1 . 北京市测绘设计研究院 ,北京 100038 ;2 . 北京大学遥感与地理信息系统研究所 ,北京 100871)摘要 :为了有效管理 、组织和利用海量空间数据 ,解决存储架构与现有空间数据结构不一致的矛盾 ,在融合国内外各种球面剖分模型优点基础上 ,设计了一种多级地理空间网格框架 。
该网格框架以地图分幅划分方式为基础 ,利 用经纬度间隔对全球进行层次性剖分 ,形成遥感数据 、测绘数据及其他空间数据的统一组织框架 。
通过对网格单 元的地址与属性编码 ,实现空间数据的直接存储和索引 ,从而完成对空间信息的无缝拼接与多尺度管理 。
最后阐 述了实现地理空间网格框架的关键技术 ,包括空时一体化技术 、计算集群存储技术和空间索引技术等 。
关键词 :多级地理空间网格框架 ;海量空间数据组织 ; EMD 编码 ;地图分幅 中图分类号 : P 208文献标识码 : A文章编号 :1672 - 0504 (2011) 03 - 0001 - 06(3) 全球地理信息共享整合需求 。
目前多源空间信息缺少统一的空间框架 ,特别是遥感数据 ,各个数据生产单位之间的轨道条带与景缺少统一的分割标准 ,相互之间缺少尺度与位臵关联 。
当涉及不同卫星数据之间的数据操作时 ,由于遥感数据缺乏统一的尺度和位臵标准 ,必须先进行裁切 、拼接 、整合等一致性处理操作后方可加以应用 ,跨部门整合共享困难 。
(4) 多尺度 、多粒度 、立体式的地理信息服务需求 。
全球现 代 化 进 程 对 地 理 信 息 服 务 提 出 更 多 需求 ,如气象 、海洋 、农业 、环保 、水利 、交通 、水产 、军事等多部门多层次地理信息服务 ; 大到全球 、小到村落的空间多尺度服务 ; 长到多年 、短到毫秒的时间多尺度服务 ;大到云层 、小到沙粒的空间多粒度服务 ;水平分块与垂直分层交互的立体式地理信息服务需求 。
1空间信息网格的框架体系和关键技术杜娟1，关泽群 1（1 武汉大学遥感信息工程学院，武汉市珞瑜路129号，430079）(dusongjuan@)摘要：本文首先分析了网格兴起的背景和国内外在网格领域的研究进展，并结合空间信息自身的特点提出空间信息网格的概念，接着建立了空间信息网格三层体系结构，最后阐述了空间信息网格的元数据目录、存储资源代理、互操作技术、智能体技术、空间信息网格服务以及安全机制等关键技术。
关键词：网格、空间信息网格、体系结构、元数据、互操作1 引言计算机网络技术的发展已经历了分别以Internet和WEB为代表的两次浪潮[1]。
现在，新一代的网格技术已逐渐成为计算机网络技术发展的主流，被称之为网络技术的第三次浪潮。
在Internet实现计算机硬件的连通，WEB实现网页的连通之后，网格技术试图实现互联网上所有资源的全面连通，即利用高速国际互联网或专用网络把地理上广泛分布的计算资源、存储资源、通信资源、网络资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等连成一个逻辑整体，最终实现在网格这个虚拟组织环境上进行资源共享和协同工作[2]。
由于空间信息具有关系复杂、非结构化、数据量大、随时间变化以及多源异构等特点，使得传统的空间信息系统和WebGIS都不能很好的解决空间资源的有效共享和充分利用问题。
网格的出现为空间信息科学的发展带来了机遇。
在网格环境下的空间信息技术不仅可使所有可共享的资源实现充分共享，而且强调资源共享的一体化管理，由此产生了空间信息网格（Spatial Information Grid，SIG）。
空间信息网格（Spatial Information Grid，SIG）是一种汇集和共享地理上分布的各种海量空间信息资源，对其进行一体化组织与管理，具有按需服务能力的空间信息基础设施。
其最终目标是将Internet上的空间信息服务站点连接起来，实现服务点播（Service On Dem- and）和一步到位的服务（One Click Is Enough）[3]。
2 网格技术研究进展网格的概念一经提出，很快就受到了世界各国的高度重视，并且成为研究与开发的竞争焦点。
美国、英国和日本等发达国家都投入了数亿的研究资金进行网格技术的相关研究。
美1本课题得到教育部博士点基金（20030486045）资助。
国军方正在规划实施名为“全球信息网格”（Global Information Grid）的巨型网格计划，预计在2020年完成[8]；英国也正在研发“英国国家网格”(NK National Grid)；日本文部科学省投资了700亿日元用于开发超大型网格计算机，其运算速度将达到每秒300万亿次。
目前，国际上网格技术的研究主要采用开放源代码、公开合作的方式。
比较有影响的研究计划包括：Globus、Legion、Information Power Grid、Eurogrid等[4]。
由于在能源、交通、气象、水利、农林、教育、环保等诸多领域都对高性能网格有着迫切的需求，因此产业界也在大力推动着网格技术的研发工作。
Sun公司在2000年9月发行了网格引擎（Grid Engine）软件；Compaq公司在2001年11月推出了一种平台网格套件软件（Platform Grid Suite）[8]；Oracle公司在其最新版本的应用服务器Oracle9iAS中推出了全新的Oracle Portal（Portlets）技术[9]；微软公司目前正在开发全面支持网格的下一代视窗操作系统，计划在2005年完成[10]；IBM公司正在研制超级网格计算机，其设计运算速度为每秒12.6万亿次，存储能力将达到600万亿字节。
我国从1995年开始也在逐步加大网格方面的研究投入，在“十五”期间通过863计划“高性能计算”专项的形式支持网格的研究和应用工作。
比较具有代表性的是中国科学院计算技术研究所承担的国家高性能计算环境（National High Performance Computing Environment，亦称国家计算网格）以及目前正在研究的织女星网格计划（Vega Grid），其目标是建立具有大规模数据处理能力、高性能计算能力，以及资源充分共享能力的一体化网格体系。
3 空间信息网格的体系结构空间信息网格提供了一体化的空间信息获取、处理与应用服务的基本技术框架以及智能化的空间信息处理平台和基本应用环境。
在该网格中，各种空间信息资源被统一管理和使用，空间信息处理是分布式协作的和智能化的，用户可以通过单一的逻辑门户透明地访问所有空间信息资源。
目前网格的体系结构是网格技术的研究重点之一。
美国Globus项目提出的网络体系结构采用网格结构层、网格服务层、网格应用工具层和网格应用层的四层结构[11]。
美国Argonne 国家实验室、芝加哥大学、南加州大学以及IBM公司共同倡议的开放网格服务体系结构(Open Grid Services Architecture，OGSA)采用构造层、连接层、资源层、协作层和应用层的五层沙漏型结构[5]。
本文根据现有的网格体系结构，结合空间信息网格的自身特点，提出由资源层、服务层和应用层构成的三层体系结构。
（1）资源层构成空间信息网格的硬件基础。
该层主要包括各种空间信息获取仪器（例如航空/航天遥感器、地面遥测设备等）、各种存储设备（例如大型磁盘阵列）、各类空间数据库（例如基础地理数据库、地物光谱数据库等）、各种信息处理设备（例如超级计算机、PC、PDA等），它们通过Internet或各种无线通信设施实现物理连接。
（2）服务层提供一个空间信息一体化管理与处理平台，通过屏蔽资源层中分散、动态、异构的各种资源，从而实现空间信息资源的共享、集成和互操作，为应用层提供透明的、一致的使用接口, 以支持用户在应用层上的应用开发。
该层主要包括遥感信息处理软件、大型地理信息系统、空间信息搜索引擎、空间数据和信息的整合与组织管理、空间信息在线分析和智能处理、以及各种协议软件和服务规范等。
（3）应用层提供一个面向应用领域的空间信息集成应用环境。
在服务层的基础上，用户可以根据各自具体的应用领域，针对空间信息的使用模式和使用特点，运用相应的应用软件工具、应用开发平台、以及空间信息使用政策和协议等，开发适用于该领域的应用系统。
4 空间信息网格的关键技术4.1 元数据目录良好地表示、存储、访问和使用大量资源信息是空间信息网格运行的基本前提[6]。
由于空间信息网格中的各种资源在物理上是分布的，因此需要使用元数据来命名、描述、收集、组织和管理资源信息。
在空间信息网格中，元数据可分为系统元数据（system metadata）、副本元数据（replica metadata）和应用元数据（application metadata）。
系统元数据主要是关于空间信息网格自身的结构信息，比如网络互联情况、存储系统的容量等。
副本元数据主要是关于空间数据副本的信息，比如文件与具体存储系统之间的映射信息。
应用元数据主要是与具体应用相关的文件的逻辑结构或语义的信息，比如空间数据的内容和结构。
空间信息网格中的所有元数据构成元数据目录。
该目录为空间数据的统一管理打下基础，为空间信息网格中的各种实体对象建立统一逻辑视图，为用户身份认证、数据定位、访问控制、数据复制等提供支持。
元数据目录应采用具有良好可扩展性的层次分布式结构，保证空间信息网格在不断发展的情况下，仍能提供高效的元数据服务。
4.2 存储资源代理空间信息网格中的数据位于互联网内分布的异构存储设备上，为了提高数据访问的效率，在网格范围内建立多个数据副本，从而实现数据的就近访问。
存储资源代理作为中间件，为高层应用访问分布的异构存储资源和数据副本提供统一接口。
它利用元数据目录为用户提供面向集合的数据视图，同一集合中的数据可能分布在位于不同地理位置、异构的存储系统中。
用户利用存储资源代理提供的API提出数据访问请求，存储资源代理利用元数据目录中的信息进行协议转换，并将转换后的数据访问请求发向不同的存储系统，从而实现对异构存储资源的统一访问。
4.3 互操作技术空间信息网格的互操作包括语义互操作和系统互操作。
语义互操作着重解决空间信息的语义冲突，即由于现实世界中对象分类定义的差异导致的分类、几何描述以及模式的差异，从而保证使用过程中空间信息的准确性，以及转换过程中语义的完整性和不损失性。
系统互操作主要解决不同地理位置的异构系统之间的互操作问题，确保来自任何空间信息源的空间信息（any resource）经过处理能在任何时候（anytime）发送并服务于在任何地点（anywhere）的任何有需求并且有相应权限的最终用户（anyone）。
目前主要采用Agent技术实现分布异构系统之间的互操作[7]。
4.4 智能体技术智能体（Agent）技术是随着网络计算而发展起来的分布式人工智能技术[2]。
采用智能体实现网格的智能化是国际普遍认同的一种方法。
空间智能体是实现空间信息智能化获取、存储、处理、检索、表达以及决策的进化智能体，它可以在Internet上不断迁移，与其他空间智能体进行交互，实现各种资源信息的交换。
4.5 空间信息网格服务空间信息网格为用户提供一体化服务，对于用户提出的信息访问与处理需求，虽然要通过并发、并行以及先后分离的多个环节来共同完成，但对用户而言，却只是通过一次请求便可以实现。
一体化服务实现的重要条件是建立空间信息网格服务规范，该规范能够提供标准的服务体系结构和公共的接口交换协议。
4.6 安全机制空间信息网格将提供身份验证、访问控制和加密等安全保护机制，以验证用户和资源的合法性，保证数据的保密性和完整性。
合法的用户可以根据自身的需求提出访问请求，访问对象基于不同的安全策略、安全级别和加密方法给用户提供相应的访问权限。
5 结语网格是网络技术发展与网络应用需求增加的必然产物。
目前网格技术研究与应用已经引起各国政府、科研机构和企业的高度重视。
本文结合空间信息自身的特点提出了空间信息网格的概念，根据现有网格体系结构建立了由资源层、服务层和应用层组成的空间信息网格三层体系结构，并且对空间信息网格的元数据目录、存储资源代理、互操作技术、智能体技术、空间信息网格服务以及安全机制等一系列关键技术进行了探讨。
随着研究的不断深入，空间信息网格将对社会发展和经济持续增长起到巨大的推动作用。
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