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1、空间信息网格与分布式电子政务平台,李国庆 博士中科院中国遥感卫星地面站重点实验室2006年11月6日，郑州，GIS与电子政务研讨会,2,目录,分布环境下的电子政务平台什么是网格（Grid）和空间信息网格（SIG）从GIS到SIG基于网格的电子政务平台,3,分布环境下的电子政务平台,电子政务平台对于空间信息的功能要求空间数据（专题信息）的管理、查询和浏览空间信息的按需处理、快速处理基于空间信息的政务信息分析电子政务平台对于空间信息服务的性能要求对于数据的要求：准确、快速、灵活对于处理的要求：快速、灵活系统集成的要求：标准、异构、安全、宽松,4,分布的原因(1)政务信息系统功能复杂化对于前端信息的
2、要求更加主动电子政务系统向前端扩展导致：数据源的分布信息加工系统的分布,分布性是电子政务平台的发展趋势,5,分布的原因(2)跨部门的政务要求跨部门的电子政务系统,部门政务信息系统,数据源,数据源,数据源,信息加工系统,部门政务信息系统,信息加工系统,跨部门的联合政务系统,6,分布的特点地域上的分布 部门上的分布（管理部门）平台上的分布（硬件和操作系统、支撑软件平台）标准上的分布（数据标准和接口标准）,7,分布的优点可以容纳和汇集更多的信息可以共享更多的信息，提高信息的价值可以增强决策的客观性和科学性可以提高信息保障的程度利用现有的各种信息资源，避免信息化浪费和信息孤岛,8,分布性带来的技术问题
3、如何将不同标准框架下的数据源汇集起来数据源级别的共享技术如何利用不同平台上的信息加工系统计算软件的协同技术如何将现有的各种相关的电子政务系统协同起来服务协同技术如何保证分布式协同的安全性和可用性高级别的体系层面的技术,9,如何面对这些技术挑战传统的GIS无法解决这些问题无法实现异构分布数据源的共享无法进行不同软件之间的协同无法超越政务系统的逻辑层面，进行协同不具备体系级别的安全和品质保障能力网格技术的主要技术目标就是要解决这些问题网格技术的技术范畴非常庞大我们需要什么样的网格技术和组件？,10,目录,分布环境下的电子政务平台什么是网格（Grid）和空间信息网格（SIG）从GIS到SIG基于网格
4、的电子政务平台,11,什么是网格和空间信息网格（SIG）,网格技术的起源和发展从网格的视角来重新解构空间信息系统网格是下一代空间信息系统的基础,12,网格技术的起源与发展,网格技术（Grid Technology）起源于20世纪90年代中期建立在现代高速网络与分布式计算技术基础之上着眼于解决大规模科学计算与工程合作研究中的资源共享问题来源于电力网（Power Grid）概念为科学与工程研究工作者提供一套完善的具有单一映像的网络支持环境,13,网格技术的起源与发展,网格技术（Grid Technology）资源共享概念的扩大数据、计算能力、智力资源形成广义上的网格虚拟组织（Grid Virtua
5、l Organization）Set of resources(computers,storage systems)Distributed among participating organizationsAvailable for use by a group of usersIs defined by the grouping of resources plus the grouping of individuals,brought together for a common purpose under mutually acceptable governing rules.,一组可用的资
6、源（计算机、存储系统）分布于特定的机构之内资源可为一群用户可用实质：各类资源形成的资源组加上独立用户形成的用户组，在接受共同管理规则的原则下，完成合适的任务,14,网格技术的起源与发展,网格中几个重要概念资源服务虚拟组织,15,网格技术的演化过程,高性能计算,分布计算,分布存储,信息系统,协同,共享,网格,16,网格计算,网格体系,网格系统,着眼于协同计算和聚合计算,形成基于服务的网格体系架构,面向实用系统,出现各种原型和概念系统,目的,结果,形成OGSI体系,实现了Web Service的融合,17,Grid Service,Web Service,Web Service,OGSA,WSRF
7、,W3C,BIG FUSION,GLOBUS 3.X,GLOBUS 4,产业界的推动,18,从网格的视角来重新解构空间信息系统,数据方面的矛盾数据源的数量增加数据组织和数据服务的异构性数据的集中用户的分布数据的高价值数据的共享,处理资源方面的矛盾普通用户数量大处理资源少数据量大单个处理资源能力不够处理资源的集中用户的分布处理资源的独占性资源使用的阶段性、临时性,19,基于空间信息的应用系统,20,网格对于空间信息的意义网格实际就是一种资源的互连方式和技术网格的表现形式？一系列的标准和协议一系列的中间件一系列的实现工具,网格的特长？实现异构数据服务之间的数据共享便于用户对于海量数据源的获取实现不
8、同处理资源的组合和交互构造跨区域、跨行业的分布式应用,利用网格可以解决空间信息应用系统中面临的很多问题，特别是共享和互操作问题。,21,网格已经成为空间信息领域一种主流技术方向国外主要的空间信息服务机构都已经将网格作为解决其空间信息数据服务的关键技术NASANOAAUSGSESAJAXA，GISDTACNES形成了很多基于网格的数据分发服务平台，实现了一站式的服务多外很多基于网格的国家级数据共享平台已经建立和运行,22,空间信息网格的技术框架,研究目的网格技术的空间信息化空间信息资源的网格化应用的网格化,23,SIG的特殊性认识,24,用户,网格服务,数据,？,空间数据服务,25,应用,服务,
9、服务,服务,服务,工作流语意,26,用户,任务提交,任务提交,一般网格的后台提交模式,SIG网格需要进行用户交互,可视化服务,27,技术框架,基本组件层,内部组件层,扩展工具层,内部的两个层次构成SIG的核心服务层（Key services）,28,基于网格的空间数据分发和共享系统（数据共享基础设施）,传统的方式,数据库,服务器,客户端,数据源,metadata,29,数据库,服务器,客户端,数据源,数据库,数据库,metadata,metadata,metadata,metadata,30,网格环境下的模式,服务器,客户端,数据库,metadata,服务器,数据库,metadata,客户端,
10、客户端,网格中间件,网格中间件,metadata,31,网格适宜于数据共享的技术特点：承认数据源的现有特性和服务结构不改变现存数据的结构不影响现有数据服务的形式连接网格的中间件部分可以作到与原来系统完全的独立只需要在局域网中增加一个网格代理节点就可以有关中间件的开发完全独立，在软件体系上没有继承性要求网格服务的品质不会影响现有的系统的服务品质网格服务通过网格安全机制CA可以实现和本地安全域的有限信任网格服务作为数据源提供者的可控资源，资源提供者可以对其进行限制和管理,32,33,目前国家数据共享平台中的MODIS数据共享服务网站,34,地面站ENVISAT共享数据的服务网站,35,空间信息网格
11、中数据共享的统一平台,36,目录,分布环境下的电子政务平台什么是网格（Grid）和空间信息网格（SIG）从GIS到SIG基于网格的电子政务平台,37,从GIS到SIG,GIS的典型结构,空间数据引擎,空间分析引擎,发布,数据源,用户,用户,数据库系统,GIS,38,政务MIS/OA系统,空间信息显示,基于GIS的政务系统,GIS,基于GIS的电子政务系统,空间信息,39,空间数据引擎,空间分析引擎,发布,数据源,用户,用户,数据库系统,政务信息系统,GIS,政务系统,基于GIS的政务系统的实现过程,用户,40,空间数据引擎,空间分析引擎,发布,数据源,用户,数据库系统,政务信息系统,应用分析的
12、规则,数据使用的规则,进一步的演化基于GIS的政务信息系统,41,分布式电子政务平台的几种模型,GIS,政务系统,GIS,GIS,GIS,政务系统,数据源,数据源,GIS,政务系统,GIS,政务系统,政务系统,数据源,业务逻辑,42,网格环境下,GIS,政务系统,GIS,政务系统,政务系统,数据源,数据源,网格中间件,数据源,网格中间件,数据源,网格中间件,数据源,网格中间件,业务逻辑,网格中间件,业务逻辑,网格中间件,业务逻辑,网格中间件,业务逻辑,网格中间件,数据源,网格中间件,政务系统,GridGIS,Grid,业务逻辑,43,目录,分布环境下的电子政务平台什么是网格（Grid）和空间信
13、息网格（SIG）从GIS到SIG基于网格的电子政务平台,44,GIS是一种紧密偶合的资源组织方式优点：系统的内部逻辑性很强缺点：不灵活，扩展复杂；易形成信息孤岛网格是一种松偶合的资源管理方式优点：基于服务的灵活的资源组合，资源级别的高度重用性缺点：新技术,45,基于网格的电子政务平台,特点系统的扩展能力强。新的资源可以快速加入政务信息系统，作为新的数据来源（或者信息加工能力），不依赖于信息内容的标准统一化。系统的互联性、重用性好。在一个政务系统中完成的网格化数据源接口，可以在任何其他的政务系统中直接使用。系统的稳定性好。在弱偶合结构中，数据源本身的稳定性不影响政务系统本身的稳定性。系统的安全性
14、好。网格安全机制是一种包含目前各种局部安全规范的体系，高度的可管理能力。为共享政策和策略制定提供一种合理的技术保障。网格系统强调的是自治和共享的和谐。可以适应快速响应系统的特点。兼顾日常的低维护成本和用时的高可靠性、高信息量需求支持“取（Get）模式”的信息服务机制，被动式、按需进行信息服务。,46,体系结构,空间信息加工系统,空间信息资源层（数据源、信息处理）,空间信息网格中间件层,政务逻辑层,电子政务应用层,47,基于网格的专题空间信息系统,专题信息应用系统,政务信息平台,专题模型,G,网格服务/黏合剂,专题信息加工控制环境,空间数据源,计算资源,安全和认证管理,格式转换服务,专题信息加工
15、控制环境,空间数据源,计算资源,安全和认证管理,格式转换服务,G,G,G,G,专题数据库,专题数据库,G,语意库和语意层,语意库和语意层,G,G,48,应用设计示范,目标案例高实时度洪水监测信息系统设计要求面向多卫星数据源，利用多卫传感器数据洪水反演信息的同化来达到高时间分辨能力的洪水监测利用国家级的高性能计算中心和行业部门集中的计算中心资源，来为突发的洪水监测任务提供近实时的信息加工系统中用到的数据源、计算资源都不是独占性资源，它们都有自己独立的运行管理。通过政策和协议来为洪水监测提供高优先级的服务,49,社会经济GIS,政务GIS,50,网格的技术特色和目前电子政务的需求和使用方式是吻合的如何在电子政务中使用网格的思想和技术，还需要进一步的探讨,51,谢谢！李国庆中科院中国遥感卫星地面站重点实验室中国空间信息网格研究和应用联合实验室http:/,
