（信息与通信工程专业论文）基于sig服务的空间数据集成技术研究与实现.pdf

国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 摘要 分布式、异构空间信息间的共享和互操作是当今 g i s领域的研究热点之一。空间 信息 栅格s i g ( s p a t i a l i n f o r m a t i o n g r i d ) 是面向该 问 题而 提出的 新型空间 信息基 础设施， 用于集成网络上的计算机、空间数据、信息处理设备和服务等空间信息资源，向用户 提供空间信息的按需服务。 论文综述了分布式计算技术，研究并阐述了s i g的概念、体系结构和应用模式， 设计提出了一个基于s i g服务的区域数据集成模型， 并在此基础上实现了一个基于s i g 服务的区域数据集成的实验系统。对在 s i g框架下进行空间信息的集成应用进行了初 步的尝试。 论文主要解决了分布式计算模式下的s i g系统的开发问题、同一区域不同专题空 间数据的区域数据集成问题、基于o g c规范的标准g i s服务 ( wms )开发问题，以 及服务的 动态调用、 空间 数据与非空间 数据绑定、 基于a r c o b j e c t 组件的空间 分析 功能 实现与分析结果显示等问题。 关键词:空间信息栅格，互操作，空间数据集成，服务 第 i页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 a b s t r a c t t h e r e s e a r c h o n t h e s h a r i n g a n d i n t e r o p e r a t i n g o f t h e d i s t r i b u t e d , h e t e r o g e n e o u s s p a t i a l i n f o r m a t i o n i s o n e o f t h e m o s t a c t i v e r e s e a r c h a r e a s t o d a y . s p a t i a l i n f o r m a t i o n g r i d ( s i g ) i s a n o v e l i n f r a s t r u c t u r e t o m e e t s u c h r e q u i r e m e n t . s i g i s d e s i g n e d t o i n t e g r a t e c o m p u t e r s , g e o s p a t i a l d a t a s o u r c e s , in f o r m a t i o n p r o c e s s in g e q u ip m e n t s a n d s e r v i c e s o n t h e n e t w o r k , t h u s t o p r o v i d e o n - d e m a n d s e r v i c e s t o u s e r s . f i r s t , t h e p a p e r s u m m a r i z e s t h e d i s t r i b u t e d c o m p u t i n g t e c h n o l o g y , a n d i n t r o d u c e s t h e c o n c e p t , a r c h i t e c t u r e a n d t h e a p p l i c a t i o n m o d e l o f s i g . n e x t , a n i n t e g r a t i o n m o d e l o f r e g i o n a l d a t a i n t e g r a t i o n b a s e d o n s i g s e r v i c e s i s p r o p o s e d . l a s t , a p r o t o t y p e r e g i o n a l d a t a i n t e g r a t i o n s y s t e m i s d e v e l o p e d b a s e d o n s i g s e r v i c e s . t h i s p a p e r f o c u s e s o n t h e f o l l o w i n g i s s u e s : 1 . d e v e l o p m e n t m e t h o d s o f s i g s y s t e m s b a s e d o n t h e d i s t r i b u t e d c o m p u t a t i o n a l m o d e l 2 . i n t e g r a t i o n o f d i ff e r e n t t h e m a t i c s p a t i a l d a t a s e t s o f t h e s a m e r e g i o n . 3 . i m p l e m e n t a t i o n o f t h e s t a n d a r d s e r v i c e s b a s e d o n o g c s p e c i f i c a t i o n s . 4 . d y n a m i c i n v o k i n g o f s e r v ic e s 5 . b i n d i n g o f s p a t i a l d a t a a n d n o n - s p a t i a l d a t a . 6 . i m p l e m e n t a t i o n o f s p a t i a l a n a l y s i s s e r v i c e s w i t h a r c o b j e c t s o ft w a r e c o m p o n e n t s , a n d t h e d i s p l a y i n g o f t h e r e s u l t s . k e ywo r d s : s i g , i n t e r o p e r a b i l i ty , s p a t i a l d a t a i n t e g r a t i o n , s e r v i c e 页 独创性声明 本人声明所呈交的学 位论文是我本人在导师指导下进行的研究工作及取得 的 研究成果. 尽我 所知， 除了 文中 特 别加以 标注和致谢的 地方外， 论文中 不 包含 其 他人已 经发表和撰写过的 研究 成果， 也 不包含为获得国防 科学 技术大学 或其它 教育 机构的学 位或证书而 使用过的 材料. 与我一同 工作的同志 对本研究 所做的 任 何贡 献均已 在论文中 作了 明 确的 说明 并表示 谢意。 学位论文题目: 学位论文作者签名 学位论文版权使用授权书 本 人完全了 解国防 科学 技术大学有关保留、 使用学 位论文的规定。 本人授权 国防 科学技术大学可以 保留 并向 国家有关部门 或机构送交论文的复印 件和电 予 文 档， 允许论文 被查阅 和借阅 ; 可以 将学 位论文的 全部或部分内 容编入有关数据 库进 行 检索，可以 采用影印 、 缩印 或扫 描等复 制手段 保存、汇 编学位论文。 ( 保密学 位论文在解密 后适 用本授权书。 ) 学 位 论 文 题 目 牡 查 s i g 韭 鱼 空 l 退 集 兹 土1 f 5 e 直 z- 乙 一 一 学 位 论 文 作 者 。 : 丛3址。 期 : ， 。 3 年 ， : ， 。 作 者 指 导 教 师 s t : f f 一 一日 期 : i) o g 3年i l 月 /日 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 图目录 图2 . 1 o m a 模型 结 构. ， 二 ， . . . ，. . . ，.， 一 “ . ， ， ，一 6 图 ”7 2 e e 应 用 编 程 模 型 ，. 一， 1 4 、 4!一 7 图 2 .3 w in d o w s d n a 的 结 构 一 . ， 二 价 ， 一 价 ， ， ， ，一 8 图 2 .4 w e b s e rv ic 。 体 系 结 构 图 . .- 一 ，二 ，. 卜 卜 .9 图 2 .5 o g c 抽 象 规 范 关 系，一 r 二， . * . 、 1 ， . 1 3 图3 . 1 s i g应用架构 . . . . . . . 一 ， . . . . . ， ， . . ， 二 ， ， “ 1 5 图3 . 2 s i g物理结构图. . . .- - . . 一 卜 . ，. 一 ， . ， . ， - . - 一. . . .一1 6 图3 .3 s i g应用体系结构 . . . . . . . . . . . ， . ， ， ， 卜 ， . . . . . ， . . . : . . . . . 1 7 图3 .4 s i g框架的概念结构 ， ， . ， ，二，. . 一， 二 . ， 一 ， ， . 卜 ， 卜二1 8 图4 . 1空间数据集成服务在s i g框架中所处的位置. . . . . . . . . .，. ， ， ， . . . . . 2 3 图4 .2空间数据集成 ， ， 一 ， ，.， 二2 4 图4 .3数据仓库结构图. . . . . . . . . . . ， 二， 二 ， . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . . . . . . . 2 5 图4 .4 m e d i a t i o n 结构图 .， . . ， ，. . ，价 ， ，.， ， . . . . . . 2 5 图4 .5基于公共接口的访问方式. . . . . . . . . . . . . . . . i . . . . . . ， ， 二 ， . ， ， ， .， . ， ， 二 ， ， ， . .， 二 ， . . . . . . 2 7 图4 .6 o g c w e b s e r v ic e s 体系框架 、， ， ， “ “二 2 9 图4 . 7基于s i g服务的区域数据集成模型. ， . ， . . . 一，二 ， ， . . . . . . . . . . 3 0 图5 . 1实验用例解析图， ， ， ， ， ， ， 一， ， . ， ， . 卜 . - . ， . . . ， . ， ， ， 二 ， . .二 ， .，二 3 5 图5 .2实验系统体系结构图二， ，. ，. ，. “ .二 “ . . .一 二 . . . . 二3 6 图5 .3系统客户端运行流程图，. . . . . .、. ， ，. ， ， . ， ， . 3 7 图5 .4实验系统物理节点分布图 .一，. ，. ， 卜 . ， ， .， . . .一 3 7 图5 .5 利 用组 件m a p x , a r c o b j e c t 来 实 现w m s 的 流程图. . . . ， . . . 4 1 图5 .6高斯坐标及跨带影响， . ，二， .， ，.， 二 ， 二 . ， 一 ， ， 二 ，. . . . 4 2 图5 7金字塔的构造 卜. .， . . ， . . . . .卜 ，. ， . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 3 图5 .8利用g e o c o d e 进行绑定示意图. ， ” 二价 二 ， . ， .， 二， . . . . . 4 5 图5 .9包装器结构图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ， . . . . . 叫 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 6 图5 . 1 0实验系统界面图二 ， . ， ， .， . ， ， 二 ， . ，. ， . 一4 6 图5 . 1 1 服务菜单. . . . . . . ，. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 7 图5 . 1 2 u d d i 注 册 中 心 服 务 查 询卜 . 一， . ， . ，.卜 .二 ， . ， ， . ， 4 7 图5 . 1 3在线服务元数据. ， . . . : . . 二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 8 图5 . 1 4服务调用 . . ，. :， . 卜 二 ， ， ， ， . 4 8 图5 . 1 5创建服务链. . . . . . . . . . . . ， . ，二 ， . . . . . . . . . . . . . 4 9 图5 . 1 6服务链的概念流程， . ， ，. . 卜 叫 . . 价 . . 、 ， ， ， . . . . . 4 9 图5 . 1 7实验系统中服务链的运行结果 . -. .一价. ， ，. 卜 、. _ 二 卜 ，. _ 5 0 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 表目录 表2 . 1 we b 服务标准协议栈卜 . . . . . . 一 ， :.， ， “ . . ， 9 0八八，八un 今，汽，44 表5 . 1非空间降雨值属性数据表. 、 . . 卜 . - - 二、 ， . 、 . 表5 .2 d h含义表. . . 卜 ， ， . ， . 价 . ， . . . . . . . 表5 .3 g e t c a p a b il it ie s 函 数参 数 表. . . ， ， ， ， .甲. . ，二 ，二 ， 表5 .4 g e t m a p函数参数表 一*. ，二卜 . . 卜 ， . 第 1v页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 第一章绪论 1 . 1 课题来源与背景 本课题来源于国家十五 8 6 3高技术研究发展计划 “ 信息获取与处理”主题的应用 基础类课题一一 “ 空间信息栅格 s i g总体、关键支撑技术与原型平台( 编号: 2 0 0 2 a a 1 3 1 0 1 0 ) ”和 “ 基于 s i g的资源环境空间信息共享与应用服务 ( 编号: 2 0 0 2 aa1 3 4 0 1 0 ) 0 空间定位技术、航天和航空遥感、地理信息系统和互联网、栅格计算等现代信息 技术的发展及其相互间的渗透，逐渐形成了以空间信息为核心的集成化技术系统。经 过儿十年的飞速发展，这些现代空间信息技术的综合应用日 益深入和广泛，使得我们 能够以 前所未有的方式获得有关人类社会、地球和太空的海量空间数据。与社会经济 调查统计数据相比，空间数据具有数据量大、数据结构复杂、数据采集与更新困难等 突出 特点，这一直是国家空间信息化建设中的瓶颈问题。而当前，全球己 形成规模巨 大的地球空间信息产业，并正在以极快的速度逐年递增。因此可知，建立一体化的空 间信息基础设施并非一个孤立的科技项目 或技术目 标， 而是空间信息产业发展的方向， 是关系国计民生的战略性问题。 要解决在空间信息共享和应用方面空间标准规范滞后、 空间数据共享困难等问题， 要实现 “ 跨地域、跨平台”的一体化应用，必须构建广泛的空间信息基础设施，实现 空 间 信 息资 源的 充 分共 享 和 协同。 空间 信息 栅格 ( s p a t ia l i n f o r m a t io n g r i d , s i g ) 体 系 框架 的提出和相关研究工作的开展，正是基于这样的迫切需求而进行的。 在基于 s i g框架的相关研究方向中，分布式空间数据集成是一个十分重要的研究 课题，它是指在空间信息栅格框架下，用户能够运用 s i g框架提供的不同层次的功能 支持，实现对分布式存储的空间数据集的搜索、传输与集成，形成符合应用需求的专 题 数 据。 本课 题以 此为 研究目 标， 基于 分 布式 计算 技 术和o g c ( o p e n g i s c o n s o r ti u m ) 规范， 在s i g框架下， 提出运用w e b s e r v i c e 技术、 以 标准g i s 服务的形式来实现跨地 域、跨部门的空间数据的集成，并以ms .n e t 框架系统为开发平台，设计和实现了一 个基于s i g服务的空间数据集成实验系统。 1 . 2 课题研究的主要内容及研究成果 课题研究的主要内容包括三部分: 1 . s i g框架下s i g服务的实现技术研究; 1页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 基于s i g服务的空间数据集成技术研究; 基于s i g服务的区域数据集成实验系统的设计与实现; 在s i g框架下s i g服务的实现技术研究中，论文指出为了解决目前空间数据共享 与空间信息系统互操作中存在的问题，满足空间信息分布式应用与服务的需求，选用 适当的分布式计算平台构建空间信息基础设施是必然的选择，并指出其现实的技术路 线。论文还对当前主要的几种分布式计算平台进行了介绍、分析，并比较了各种平台 的优缺点。在空间数据与空间信息系统互操作研究方面，论文综述了空间信息互操作 标准并重点研究了o g c规范。 在综述了课题研究的技术背景之后， 论文对空间信息栅 格框架进行了 研究，其中重点 研究了s i g服务的内 在结构与实现技术。 在基于s i g服务的空间数据集成技术研究中，论文提出了基于s i g服务的区域数 据集成模型( r e g i o n a l s p a t i a l d a t a i n t e g r a t i o n m o d e l b a s e d o n s i g s e r v i c e , r s d i m b s s ) , 该模型采用“ 总线结构” ， 将客户端应用j a-1 用服务器、服务注册中心、 经服务包装的空 间数据集和经服务包装的非空间数据集四个组成部分统一在s i g框架下。 在基于s i g服务的区域数据集成实验系统的设计与实现中， 论文采用ms .n e t 枢架 系统作为系统开发平台， 遵照g g c 规范实现空间数据调用接口， 运用w e b s e r v i c e 技 术， 遵照其相关标准，设计并实现了一个实验系统。 本课题主要解决了以下问题: 个 基于中间件的分布式计算模式下的s i g系统的开发问题， 成、注册与查询。 令 同一区域不同专题数据的区域数据集成问题。 命 分布式空间数据集与非空间数据集的关联集成问题 令 基于o g c 规范的 标准服务 w m s ( w e b m a p s e r v i c e ) 命 服务的动态调用。 令 基于a r c o b j e c t 的多图 层空间数据叠置分析。 包括 s i g服务的生 开发。 1 . 3 论文的组织 论文内容共分为六部分。 第一章 绪论。 这一章介绍了 课题的来源与背景， 给出了 课题的研究目 标与研究内 容，阐述了论文的整体结构与主要思路. 第二章 相关技术研究。 这一章阐述了空间数据共享和空间信息系统间互操作的重 要性及目前存在的问题，指出了为解决这些问题而构建空间信息基础设施的必要性。 论 文 在综 述了 分 布式 计算 技 术、 o p e n g i s ( o p e n g e o d a t a i n t e r o p e r a b i l i ty s p e c i f i c a ti o n ) o i. - 一- 一一一一 m2 x 一一一一 一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 范等技术背景之后，引出了新的空间信息基础设施解决方案空间信息栅格s i g . 第三章 空间信息栅格概述。 这一章介绍了 空间信息栅格s i g的基本概念、 功能组 成、 体 系结 构 和应 用模式， 分 析、 比 较了s i g与o g s a ( o p e n g r id s e r v i c e a r c h it e c t u r e ) , o p e n g i s 规范、w e b s e r v i c e s 的联系与区别，阐述了s i g框架的关键支撑技术和创新 点。 第四章 基于 s i g服务的区域数据集成模型。这一章强调了区域数据集成在 s i g 框架应用中的重要地位与作用，综述了现有的数据集成模式和服务开发平台，详述了 s i g服务的思想与特点，最后在此基础上提出了基于服务的空间数据集成的概念以及 基于s i g服务的区域数据集成模型。 第五章 基于s i g服务的区域数据集成实验系统设计与实现。 这一章介绍了论文实 验系统的实验目标、实验系统的总体设计、实现方法与实验结果。通过实验，论文验 证了 基于s i g服务的空间数据集成模型的可行性和s i g框架的可行性。 结 束 语 总结了 论 文的 工 作， 并 对下 一 步的 研究 工 作进 行了 展望。 - - 一一一一一一飞 3 t !尸一 一一 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 第二章相关技术研究 2 . 1 空间信息应用的需求 空间信息概念非常宽泛，存在多种定义。我们认为，空间信息是指与空间位置、 属 性 等相关的一 切信息 ( 空间 信息是指与 空间 和地理分布有关的 信息一 李德仁【 ) ， 内 容涉及自 然、社会、经济等所有与空间定位有关的信息，包括遥感图像、g p 5 定位数 据、 数字 地图 、 数字高 程模 型、 三维 地 理 模型、 主 题图 等 2 ,3 ,4 1 经过几十年的建设，目前我国已初步建立了以部门专业应用为主要目 标的空间信 息 获 取与 处 理体 系， 花费了 大量 财力 收 集各 种地 下、 地面、 大 气的 资 源 数 据和 信息， 积累了 数以 千万亿字节( p b ) 计的 数 字化空间 信息资 源 5 ,6 7 ,8 1 。 但由 于获取手段复 杂( 包 括地下勘探、地面人工测绘调查、 监测、航空遥感、卫星遥感等) 、参与部门众多 ( 包 括国土局、测绘局、水利部和防总、林业部、核工业部、地矿部、石油部、科技部、 环保局、建设部、气象局、海洋局、中科院等) ， 造成了这些国家的宝贵财富和资产零 碎地分布在各个部门和各个地区、格式异构、共享困难、利用率很低、无法得到有效 的 应用的 现状 5 ,9 , 1 0 1 。空间 信息应用系统被认为是信息孤岛 1 ,1 1 。 而在未来1 0 年内， 高 空间、 高光谱与高时间分辨率对地观测数据将随着多种卫星的运行而进入实用化阶段， 空间数据将进一步飞速增长。因此随着国家经济建设和科学研究的发展，各行业积累 的空间信息越来越多，数据量大、处理复杂、难以共享的问题己经对空间信息的研究 和应用提出了挑战，并且成为了空间信息更加广泛化应用的障碍。 另一方面空间信息应用对国民经济和社会可持续发展的贡献越来越明显。日 前我 国空间信息应用已走向为政府决策服务、为专业部门业务运行服务的实用化阶段，将 逐步成为一个产业。综合利用各类空间数据进行信息深度处理与加工，发展网络信息 服务系统，将有力促进空间信息资源为国民经济建设服务。因此在国民经济和社会发 展中， 对空间信息的应用有着非常特殊和强烈的需求 1 2 1 . 个 一体化的空间信息资源组织; 今 海量空间信息共享; 令 高性能的协同分析处理; 令 跨地域的空间数据服务与处理服务集成。 为了使积累的空间数据能够发挥重要的作用，海量、分布的空i r11 数据必须能够被 更广泛的用户有效地共享、处理和应用。为此，需要新的方法来管理、访问、整合、 第 4页 国 防 科 学 技 术 大 学 研 究 生 院 学 位 论 文 分析分布的空间数据。 同时，空间信息应用的发展使用户对空间数据和服务提出了多层次、多方式与多 样化的要求。基于空间信息资源为研究人员和用户提供有效易用的多层次的空间数据 产品 和服务是空间信息的 主要 应用(9 最初的实现方法是通过一系列复杂的 步骤完 成 空间数据产品的生成和传输，在不同层次和阶段的处理过程中有不同的算法和机制; 现在的方法是使用通用的处理模块，然后集成到一个具备可操作性的系统中完成，这 就要求对分布式存储的多层次的异构空间数据源进行高效快速的访问;另一方而，分 布共享的计算和数据处理能力、异构系统的互操作、空间信息分析处理也是关注和研 究的重点。 综上所述， 空间 信息应用与 服务的需 求具 有以 下典型 特征i 钱 令 要完成对海量、 异构、多源、多尺度、 分布数据资源的高速数据获取与预处 理、移动、复制、共享和访问; 令 要求提供在线分析处理与服务， 实现分析处理软件和工具的构件化以及计算 资源的共享与分配，已 完成对复杂的、在线的数据的分析与处理; 令 要提供多种类型应用服务， 以实现: 数据和系统之间的互操作、 分布资源 数 据、计算、软件等)的联合协同、服务的移动以 及对用户按需提供服务; 命 跨行业、跨区域地满足不同 层次 用户的需要; 因此，为了 满足空间信息应用与服务的需求，需要新的技术和方法来整合海量分 布的各种空间信息资源，建立协同的空间信息应用环境鉴础框架，实现空间信息联机 分析处理与应用服务，提高信息质量、降低成本，从而促成更多的空间信息应用，服 务于更多的用户。 芍 2 . 2 分布式计算技术与空间基础设施 为了 解决目 前空间数据集成与空间信息系统间互操作中 存在的问题， 满足空间信 息应用与服务的需求，选用适当的分布式计算平台，构建空间信息基础设施是必然的 选择。 其现实的技术路线为: 在网络上部署分布式计算环境，并且提供开发的工具和 公共服务，支持分布式空间信息应用，实现空间信息资源及处理资源的共享和协同工 作。 2 . 2 . 1 分布式计算技术 目 前 在分 布 式计 算平台 中 最具 有 代表 性的 包 括对 象管 理 组织 ( o b j e c t m a n a g e m e n t g r o u p , o m g )的c o r b a , m i c r o s o ft 公司提出 的d o o m. s u n公司 提出的b j b和 一 %5 -q) 一一一一一一一 国防科学技术大学研究生院学位论文 分析分布的空间数据。 同辩，空趣售息应煺豹发展使用户对空闼数搀和照务提出了多层次、多方式与多 样化的要求。基于空间信息资源为研究人员和用户提供有效易用的多屡次的空间数据 产品帮黢务是空润售息豹主要应孀 9 1 。竣翅豹实瑰方法是通过一系歹复杂弱步骤完或 空间数据产品的生成和传输，在不同层次和阶段的处理过程中肖不同的算法和机制； 现在戆方法是搜用通用戆处理模块，然艇集残到一个具备可掇作牲豹系缆中完成，这 就要求对分布式存储的多层次的异构空间数据源进行高效快速的访问；另一方晰，分 毒共享的计算秘数据处理缝力、搀均系绫兹互操作、空闯信息分李厅处理也是关注鞠研 究的重点。 综上笈逑，空闯绩慰应趣与缀务敦瀑求其毒域下典型特征【1 2 l ： 夺要完成对海量、异构、多源、多尺度、分布数据资源的高速数据获取与预处 理、移动、复裁、共事巍访翊； 夺要求掇供在线分析处联与服务，实现分析处理软件和工具的构件化以及计算 姿源蛉共享与分配，鑫宠残对复杂戆、在线瓣数据熬分援与楚理； 夺要提供多种类型应用服务，以实现：数据和系统之间的互操作、分布资源( 数 摇、嚣冀、软 学等) 数联舍稔麓、爨务豹移韵以及对耀户按黉提侯暇务； 夺跨行业、跨区域地满足不同屡次用户的需要； 因鼓，为了满足空闼倍感疲鞠与驻务蕊羲求，需要掰静技术帮方法束整合海量分 布的各种空间信息资源，建立协同的空间信息戚用环境溅础框架，实现空间信息联机 分撰处瑷与应蠲鼹务，鼹蓠穰惑矮量、簿低戒本，麸嚣健藏更多躬空蠲倍感应翊，疆 务于更多的用户。 2 2 分布式计算技术与空间基础设施 为了解决晷甜空间数据集成与空闻信怠系统间互操作中存在的问题，满足空间信 息应用与服务的需求，选用适当的分布式计算平台，构建空间储息基础设施是必然的 选择。箕琥实静技术路线舞：在瓣络上部署分蠢式计葵环境，并且提供开发静工其和 公共服务，支持分布式空问信息应用，实现空间信息资源及处理资源的挺享和协同工 作。 2 。2 。1 分布式讨算技术 目前在分布式计算平台中最具有代袭性豹包括对象镣理组织( o b j e c tm a n a g e m e n t g r o u p ，o m o ) 构c o r b a 、m i c r o s o f t 公司提出的d c o m 、s u n 公司提出的e j b 和 第5 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 j 2 e e ，囊们形成了曩兹数三太主滚技拳方囱。w e bs e r v i c e 技术是錾兴熟分布式计算技 术，在解决松散耦合系统之间的互操作问题时熙有突出的优势。 2 。2 。 。c o r b a c o r b a 是邋用对教请求代理结构( c o m m o no b j e c tr e q u e s tb r o k e ra r c h i t e c t u r e ) 的缩写。通常稳蓟的c o r b a 般有礴层意思：一是攒o m g 提出的分布式对鐾体系 结构标准，另一层意思是按这署中体系结构开发的中间 ， ：产品。o m g 组织还给出了 c o r b a 结构的参考模黧：对象管理结梅( o b j e c tm a n a g e m e n ta r c h i t e c t u r e ，o m a ) 。 o m a 横型中把软件作为对象，并通过对象请求代理与其它对象进行邋讯。c o r b a 作 为一种斑用级的互联标准得到了广泛的认同和藏用f l ”。 图2 1o m a 模型结构 c o b r a 标准主要分为3 个层次：对象请求代理、公共对裂服务和公共设施。最 嶷层豹慰象谤求代理o r b ( o b j e c tr e q u e s tb r o k e r ) ，热定了分毒对象酌定义( 接v 1 ) 和语言映射，实现对象间的通讯和互操作，是分布对氯系统中的“软总线”；在o r b 之上定义了缀多公共g 爱务，可以提供诺舞并发黢务、襄字鼹务、事务 交曩) 鼹务、安 全服务搏各种各样的服务；最上层的公筵设施则定义了组件框架，提供可直接为业务 怼象使穗戆驻努，觏定渡务对蒙有效协嚣爨嚣懿秘定援剿。 在c o r b a 环境下应用系统间的互联是以对象或稷序的调用方式进行的，可以做 到系统躲实时互攥搏，从嚣其蠢缀强熬豆搡佟熊力。瓢烈上，令系统爨嫠麓够完残 的操作，在系统之间通过c o r b a 都可以实现。c o r b a 的面向对象的特点还保证了各 瓣象豹封装性弱隐薮性，楚纯秘疑使蠲，提裹了系统懿安全灌。 总之，c o r b a 的特点是大简全，互操作性和开放憾非常好。但同时c o r b a 也具 窍庞大、复杂懿缺点，嚣显技术秘蠢陵晦更瑟樱黠较馒。 第6 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 2 2 1 2e j b 和j 2 e e ： j a v a 分布对象技术遴常据远程方法灞蘑( r e m o t em e t h o di n v o c a t i o n ，r m i ) 霸金韭 级j a v a b e a n ( e n t e r p r i s ej a v a b e a n s ，e j b ) 。r m i 提供了一个j a v a 对象远程调用另j a v a 对象静方法的麓力，与糖统r p c ( r e m o t ep r o c e d u r ec a l l ) 类觳，只支持初级瓣分靠 对象互操作。s u n 公司于是基于r m i ，擞出了e j b ”j 。 e j b 楚基予j a v a 瓣缎件孝窀絮，它定义了一令集成兹缡程模囊秘拣嘏躲a p i 绥爨。綦 于j a v a l j t l 务器端缎件模型，e j b 框架提供了像远程访问、安全、交易、持久和生命期管 遴等多耱支簿分带对象计算静服务。在e j b 之嚣，s u n 鼹出了j 2 e e ( j a v a 2 e n t e r p r i s e e d i t i o n w i t h e j b ) ，定义了一个一致的环境，以支持企业级别应用的集成，确保应用的 哥移植魏。在j 2 e e 兢蓬中，j 2 e e 被定义袋菇一个多层次静缀务开发平台，其核心跫j 2 e e 应用开发模型和j 2 e e 平台。 j 2 e e 应瘸开发摸瑟建一个檬准酶开发多屡结丰鸯、痰客户菊懿开发标准。j 2 e e 应 用编程模型如图2 2 所示，商努逻辑处理被分成三个层次：客户层、中间层和企业信 惑系统甏。客户蘑支持不鬻靛客户端，饶菇基予浏览嚣的瘦客户漆及萁谴客户端：中 间层能够完成企业服务的存取；企业信惑系统层负责存储企业内部的关键商务数据。 嘲2 ，2j 2 e e 趣用躺程模型 j 2 e e 平台怒j 2 e e 应用的标准宿主平台，主要包括一组的a p i 和策略的集合。 2 2 。 3 醚i c r o s o f td c o m 及辫i n d o w sd n a 分布式组件对蒙模烈( d i s t r i b u t e dc o m p o n e mo b j e c tm o d e l ，d c o m ) 是微软公司 疆冀公共薅象模罄( c o m p o n e n to b j e c tm o d e l ，c o m ) 为鏊疆提爨黪分东式应臻蘩成框 架，d c o m 和w i n d o w s 分布式i n t e m e t 成用程序体系结构( w i n d o w sd i s t r i b u t e di n t e m e t a p p l i c a t i o na r c h i t e c t u r e ，w i n d o w sd n a ) 是m i c r o s o f t 公司静组锌纂成标准，该标 鳐7 页 国防科学挝术大学研究生院学位论文 _ i i i i i i i i i i i i i 盎i 嗣；i ；鞘离嗣；茹葛i ；i ；茹 准支持旗子数掇总线和控制总线的组悴集成。w i n d o w sd n a 怒一静分布式静噩瑟两 鹰翅框絮，其基本如发点是为了改善传统黝c s 两层结构愈发裘现出的明显的局限性， 瞄适应鬣快更曩杂的察务处理任务和僚速开发的需要。w i n d o w sd n a j 微软瓣 w i n d o w s 操 乍系统紧密结合，它是在m i c r o s o f t 教分布式对蒙服务( 如c o m ，渗磐服 务器m t s ( m i c r o s o f tt r a n s a c t i o ns e r v e r ) 等) 的蒺础上构造的。w i n d o w sd n a 翦绪 款灞js u n 的j 2 e e 据准掇议。如图所示。 阕2 3 蒋l n d o w $ o n a 辣缝裾 在w i n d o w sd n a 结构中，分布斌应用系统由表示层、辫务逻辑层和数瓠| j 服务 爨三令缀成帮努；表示鼷鸯爰声鳃赛蟊部分，圭葵是实麓爱产与悫褥程序弱逶僖+ 在 i n t e r n e t 的应用环境中，寝示层的工作由瘦型客户机来完成；商务逻辑层是整个应用的 援心帮分，受蠢处理表示瑟熬斑鼹请求，宠藏巍务逻蓉豁诗葵任务，菸穰楚理缭暴逐 嘲给用户；数据服务层为应用撮供数据源，若干客户程序通过艘用逻辑组件麸亭数据 摩静连袋，藏少了连接次鼗，挺瘫了数据藤务翡瞧襞积安全程。 w i n d o w sd n a 的技术思想使应用开发有了明确的分工，有效地降低了丌发的难 度。薅成鼹逻辑缀辞集中置予中间层，c o m 静爵重蘑戆减少了艘建系统整体麴餐瑾酾 维护费用。另外这种应用模式能够提高漂统的逡营效率和安全能。 m i c r o s o f t 鹣c o m 乎台效率 较赢，霜霹它有一悉弼穗应躲秀发王其支持，盎疆 开发相对徜单。但它有个致命钓弱点就是c o m 的跨平台性较差，如何实现与第三 方厂亵豹萎撵嚣瞧始终是它鹣一大运蘧。 2 。2 。1 4 w e bs e r v i c e w e bs e r v i c e 是建立可互操作的分布式应用穗序的新平台，麓主要目标是存观有的 罄饕巽耱平台翡莲旗土槐蕊一个遵薅麴警台秃美、语言嚣关麴技零屡，备耱甭弱平台 上的应用依靠这个技术腰来实施彼此的涟接和熊成。随漪w e b 服务技术的提出和发展 j i l l ，荧舅梅乎螽上应蜀聚统之翔秘互揉佟提供了爨往麴勰狭方寰。嚣翦，虢bs e r v i c e 第8 页 国防科学技术大学研究生院学位论文 已成为一个基于标准的访问网络应用的通用框架【l ”。 w e b 鼹务豹体系结秘基于三辨是色豹交互，鄹毅务提供者、服务注煅中心( 般务 代理) 和服务请求者之间的交互。交互熬体涉及发布、落找和绑定操作。这些角色和 操终一怒传曩予w e b 服务穆件、w e bl 受务款磐模块及其趱述。 图2 4w e b $ e r v i c e 体系结构圈 w e b 服务最建立可互操作的分布式疲稻程序的薪平台，它以一系硝静规范标准来 支撑( 见寝2 1 ) 。这些桥准组成了w 曲服务标凇协议栈【1 6 i 。 工其 层次 b p e l 4 w s工作流 w s t r a n s a c t i o n 事务控锸 【w s c o o r d i n a t i o n l u 势d i菔务发布幕 发现 w s - 1 n s p e c t i 。n服务发布和发现 w s d 乙 骚势籀述 w s s e c u r i t y 安全消息传逆 w s r o u t i n g 瀵惠鼹壶 w s - a t t a c h m e n t 消息附件 s o a p 基予x m l 躲避感黉输 x m ls c h e m a x m l 建模 h r l 只h p s m t r m q铸输协议 表2 1w e b 服务标凇协议栈 上述w e b 蔽务标壤协议棱中，主要可鏊分为圆个部分：w e b 照务 | ；馨蠲、w e b 驻 务描述、w e b 服务注册和w e b 服务工作流。这魑标准协议都是实现w e b 服务备项承 诺需要馁翔静功耱模块，箕孛最核心静燕x m l 、s o a p 、w s d l 和u d d t 。 与传统的、艇杂的、紧耦合的软件包不同，w e b 服务是一种部署在w e b 上的对鲰 ，缝传，它其有竞艇静封装性、松敬藕合、使孺协约静蕊范往、筏角标穗协议蕊范和高 第9 页 国防科学技术大学研究生院导：何论文 2 - 魔可集成能力等特点。它封装了内部的实现细节，并通过发布机制在网络上向其它服 务秘应爆发毒a p i 。这攒应用的开发可以使蠲发现极铡动态的绑定翻集戏瞬络上多个 w e b 服务来共同党成一项任务。由于w 幻服务的互操作性、开放性，w e b 服务作为一 耪基予鼹务戆毅代软馋髂系缝擒彝软传开发揍式，为软件重斌、跨平台、跨嘲终的 电子商务和企业级应用掇供了良好的解决方案。 w e b 瓣务技术为空耀售息靛互撵佟黪实现提供了嶷好豹平台秘工典。因此遵矮 o g cw e bs e r v i c e s 制定的一系列标准，采用w e b 服务技术对网络上的空问数据和空问 熊理功能避行封装蠢实褒戆空闫信惠w e bl 基务，通过空蚓售患w e b 骚务，可以囊正缝 实现地理信息的互操作，并且可以利用松耦合的模式来使用和扩展各利t 空问数獬和服 务资源，动态豹绑定不嗣翡强务蘧乏完残褥定豹功麓。 2 ，2 1 5g rid 技术 中国科学院计算所所长李国杰院士解释说，网格实簖上是继传统因特网、万维网 之后的第三代因特网应用1 1 7 】。传统因特网实现了计算机硬件的联通，万维网实现了网 礤的联通，但是，各行啦在应用艨面上的互联互通远远没有实现，计算机的使用也远 不如电话这么方便。面网格试图实现互联网上所商资源的全面联通，包括计算资源、 存储资源、通信资源、软件资源、信息资源、知识资源等等，最终实现网络虚拟环境 上的资源共享和协同工作，消除信息孤勰和资源弧岛，将能实现应用层愆上的互联互 通，即用户使用膜面上的互联互通。网格要解决的是：如何在动态、异构虚拟组织间 实现协同的资源莛享以及协同的解决某一阗题【l 荆。 网格的目标就是让人们使用嘲络资源像用电样简单。 一般薅言，缤息网格是全国( 全世爨) 范围建对各行业和社会大