空间信息网格技术探讨

•信息流数据 •工具
•GRID
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空间信息网格技术探讨
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•用户 •网格服务
•数据
•？
•空间数据服务
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应 用
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•
•服务 •服务 •服务 •服务
•工作流＋语意
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•用户
•SIG网格需要进行用户交互
•一般网格的后台提交模式
•任•任务务提提交交
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Grid-Enable之后的空间信息系统
• 基于网格的空间数据分发系统和基于网格的空间数据共享设 施
• 基于网格的专题空间信息系统
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基于网格的空间数据分发系统 （数据共享基础设施）
• 传统的方式
•metadata
•数据库
•服务器
• 法国CNES、德国DLR、英国ESYS都进行了大量独立的网格研究
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日本的研究状况
• 起步很晚 • 主要是配合美国进行工作，研究不是很系统 • 关注在GridAsia研究计划 （日本、泰国等发起） • 主要参与单位是Keio大学、JAXA等
• 在基于网格的空间信息分析系统方面有明显的优势
持环境
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空间信息网格技术探讨
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 Virtual Organization ）
• Set of resources (computers, storage systems) • Distributed among participating organizations • A✓va一il组ab可le用fo的r资us源e（by计a算g机ro、up存o储f系us统er）s • Io✓fs 分idned布fiiv于nide特dua定blsy的, tb机hreo构ug之grho内tuptionggetohferrefsooruracecsomplmusonthpeurgproosueping
我们的相关工作介绍
• SIG的技术架构 • 试验床环境 • 数据共享平台的示范 • 协同处理的示范
• CEOS • CEOS Grid计划 • WGISS中的Grid Task Team • 每年两次会议，深度的交流和项目合作
• GEO/GEOSS • System of systems
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空间信息网格技术探讨
国内空间信息领域的网格实践
• 国内的网格研究计划 • 中国国家网格 China National Grid （CNGrid） 863-10主题 • 中国教育网格 China Grid （CGrid） 教育部 • 。。。。。 • 中国空间信息网格 Spatial Information Grid （SIG）863-13主题
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欧洲的研究状况
• 起步比美国稍晚 • 目前是空间信息网格研究的领导者 • 都和欧洲大型网格计划相关，比如DataGrid、e-Science、EGEE等
• ESA： • 从一些个案研究开始，内容都比较基础。 • 目前开始了一些大型的项目和计划。（比如 EU-IST计划） • 开展了很有特色的应用：极地研究、海洋油污扩散预警等 • 目前正在构建EO-Grid • 非常活跃的团队
• 网格是下一代的互联网
• 计算网格－－》提供巨大的计算能力 • 信息网格－－》提供自由的知识 • 服务网格－－》提供强大的应用系统
• IBM、ＳＵＮ等企业投入巨资，已经开始产业化
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空间信息网格技术探讨
从网格的视角来重新解构空间信息系统
1. 空间信息领域的资源 2. 空间信息应用系统 3. 网格对于空间信息的意义 4. 空间信息网格已经成为一种主流技术方向
•数据源
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•客户端
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•metadata
•数据库
•metadata
•数据库
•metadata
•数据库
•metadata
•服务器
•客户端
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•数据源
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• 网格环境下的模式
•metadata
•数据库
•服务器 •客户端
•metadata
•数据库
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国外空间信息领域的网格实践
1. 美国 2. 加拿大 3. 欧洲 4. 日本 5. 其他国家 6. 国际组织
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美国的研究状况
• NASA最早参与到了GLOBUS项目 • 开始最早，规模最大，应用最广 • 美国模式：确定一个具体的项目，使用网格技术来进行设计和实施，积累和总
政
务 信 息
•专•专题题数数据据库库 •G
平
台
•专题模型
专题信息加工控制环境专题信息加工控制环境•••GGG
•空•空间间数数据据源源 •格•格式式转转换换服服务务
•计•计算算资资源源
安全和认证管理安全和认证管理 •G
•G
•语•意语库意和库语和意语层意层•G
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•G •网格服务/黏合剂
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• 目前的状况：
• 大量的NASA项目中都已经使用到了网格技术。 • 成功地参与了影响了OGC、ISO等组织中的空间信息网格相关标准的工作。 • 已经实现了基础技术研究向应用的过渡。
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加拿大的研究状况
• 起步很早，跟踪美国 • 基于网格技术进行GeoConnections的设计和实现 • 有关工作兼顾了OGC和Grid的标准
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•服务器 •客户端
•网格中间件 •网格中间件
•metadata
•客户端
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• 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
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趋势
•国家级空间 •设施的应用
•参与和 •领导标准
•制定
•示范应用 •研究
•技术跟踪
•原创性技术研究
•
•
欧 美洲 国
•
日 本
加 拿 大
•
中 国
•
欧 洲
•
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相关的主要国际组织
• OGC • ＯＷＳ规范 • ＷＣＳ，ＷＭＳ，ＷＦＳ等标准 • 提案了ISO19XXX等多个标准 • 目前其视野范围已经扩展到基本空间信息处理和服务的所有方面
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• 空间信息网格SIG
• 空间信息网格 • 空间信息栅格 • 空间信息格网 • 网格GIS
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网格是下一代空间信息系统的基础
1. 空间信息网格的技术框架 2. Grid-Enable之后的空间信息系统是什么样的？ 3. 一个空间信息网格应用的例子
•信息系统 •分布存储
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空间信息网格技术探讨
•网格计算 •网格体系
•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
•网格系统
•面向实用系统
•出现各种原型和概念系统 •形成OGSI体系 •实现了Web Service的融合
•目的 •结果
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•Grid Service •GLOBUS 3.X •OGSA
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• 1、空间信息领域的资源
• 计算机 • 软件包 • 仪器设备 • 数据库 • 文件 • 模型和方法 • 人（专家）
• 资源面临的问题
• 数据的共享 • 接口的无差别 • 处理能力的协同 • 处理过程的交互
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•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
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2020/11/24
空间信息网格技术探讨
内容
一． 什么是网格 二． 从网格的视角来重新解构空间信息系统 三． 国外空间信息领域的网格实践 四． 国内空间信息领域的网格实践 五． 空间信息网格是下一代空间信息系统的基础 六． 我们的相关工作介绍
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•利用网格可以部分解决空间信息应 用系统中面临的问题，特别是共享和 互操作问题。
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• 4、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
• NASA • NOAA • USGS • ESA
• 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
• 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
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• •
• •
•
基于网格的专题空间信息系统
•专题信息应用系统
•GLOBUS 4
•Web Service
•W3C •Web Service
•WSRF
•BIG FUSION
•产业界的推动
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网格的技术范畴
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• 几个重要概念 • 资源 • 服务 • 虚拟组织
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网格对于世界的影响
•可视化服务
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• 技术框架 •基本组件层
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•内部组件层
•内部的两个层 次构成SIG的核 心服务层（Key services）
•扩展工具层
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相关技术之间的关系
• 网格和共享技术 • 网格和并行计算 • 网格和人工智能 • 网格和GIS
结经验
• USGS：CAL/VAL WTF中使用网格技术来进行参照数据的发布 • NOAA：NOMADS项目（NOAA存档和数据分发系统）
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• NASA：美国网格研究的领头羊 • 基础研究和应用研究共重。 • 国际上空间信息网格的主要倡导者和支持者。 • 支持多个研究和应用计划，包含ECHO项目。 • GMU的工作
•
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
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2、空间信息应用系统
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• 3、网格对于空间信息领域的意义
• 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
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空间信息网格技术探讨
• 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
什么是网格
1. 网格的起源 2. 网格技术的演化过程 3. 网格的技术范畴 4. 网格对于世界的影响
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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
u✓nd资er源m可u为tu一all群y 用ac户ce可pt用able governing rules.
✓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
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网格技术的演化过程
•分布计算 •高性能计算
•协同
Hale Waihona Puke Baidu
•网格
•共享
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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
•网格应用系统
•各种应用系统
•应用网格技术
•SIG
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•通用网格技术
•GLOBUS等
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• SIG的特殊性认识
•SIG
•服务 •空间数据