空间信息网格技术探讨

空间信息网格技术探讨空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）网格技术的起源与发展网格技术（GridTechnology）•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（PowerGrid）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）网格技术的起源与发展网格技术（GridTechnology）•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（GridVirtualOrganization）•Setofresources(computers,storagesystems)•Distributedamongparticipatingorganizations•Availableforusebyagroupofusers•Isdefinedbythegroupingofresourcesplusthegroupingofindividuals,broughttogetherforacommonpurposeundermutuallyacceptablegoverningrules.一组可用的资源（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，完成合适的任务空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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WebService的融合空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）GridServiceWebServiceWebServiceOGSAWSRFW3CBIGFUSIONGLOBUS3.XGLOBUS4产业界的推动空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）网格的技术范畴网格核心中间件数据应用服务注册安全交易安装方法资源分类树数据描述数据模型数据复制数据发现数据显示服务描述服务封装参数规则服务引用可视化交互防火墙应用描述应用提交可视化网格VO管理监控调度工具集任务迁移开发平台栅格数据矢量数据商用软件集成界面空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）几个重要概念•资源•服务•虚拟组织空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）网格对于世界的影响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，已经开始产业化空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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•处理过程的交互空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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、临时性空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）2、空间信息应用系统数据政策数据源数据源数据源数据源协同计算处理资源处理资源处理资源处理资源抽象应用模型应用模型应用模型应用模型用户需求空间信息应用系统空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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•一系列的实现工具空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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。空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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.国际组织空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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，积累和总结经验USGS：CAL/VALWTF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）空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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•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。空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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的标准空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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•非常活跃的团队法国CNES、德国DLR、英国ESYS都进行了大量独立的网格研究空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）趋势技术跟踪示范应用研究国家级空间设施的应用参与和领导标准制定美国欧洲日本加拿大中国原创性技术研究欧洲空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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CEOS•CEOSGrid计划•WGISS中的GridTaskTeam•每年两次会议，深度的交流和项目合作GEO/GEOSS•Systemofsystems空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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ChinaNationalGrid（CNGrid）863-10主题•中国教育网格ChinaGrid（CGrid）教育部•。。。。。•中国空间信息网格SpatialInformationGrid（SIG）863-13主题空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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•应用的网格化通用网格技术网格应用系统应用网格技术GLOBUS等SIG各种应用系统空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）SIG的特殊性认识服务空间数据信息流数据工具SIGGRID空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）用户网格服务数据？空间数据服务空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）应用服务服务服务服务工作流＋语意空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）技术框架GeneralGridPlatformNewGridComponentsGAREFRSGridToolsGAPLIRS/ISDMSBLL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（Keyservices）空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）基于网格的空间数据分发系统（数据共享基础设施）传统的方式数据库服务器客户端数据源metadata空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）数据库服务器客户端数据源数据库数据库metadatametadatametadatametadata空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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客户端客户端网格中间件网格中间件metadata空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）网格网格代理网格代理数据Portal网格管理中心MetadataMetadataMetadataMetadata空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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GGGG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GG空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）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空间信息网格研究和应用联合实验室（SIGRA）ResourceResourceResourceRe