文章目錄
網格GIS的主要特點
網格GIS的優勢
網格GIS工作原理
網格GIS實現技術
網格GIS是一種將地理空間資料組織成網格（格網）形式的地理資訊系統。每個網格單元（通常稱為“像元”或“格網單元”）代表特定的空間範圍，具有固定的大小和形狀。這種結構使得資料的儲存、處理和分析更加高效。
網格GIS是網格計算在GIS領域的應用，我們可以從下列三點理解它的概念：
1、 網格是思想。網格計算的目標是共享資源和資料，並讓所有結點共同工作，這與GIS工程的需要相一致。網格一個主要特徵是在某些特殊規則下共享各種型別的資源，包括資料，應用，計算能力，這些規則可以保證網格系統中的各種資源在一起很好地工作。
2、 網格是技術。網格計算需要相當的技術來保證共享各種資源，並使它們彼此之間很好地協作；需要相當的標準來保證安全和整個系統各部分之間的通訊。網格GIS還需要更有效地共享各種型別資源的技術。
3、 網格是基礎設施。網格系統由各種型別的計算機、資料、裝置和服務構成。隨著網格的發展成熟，建立全國範圍甚至世界範圍的若干資源結點變得十分重要；應當在因特網上組合大量的資源，併為使用者提供優質的服務。當網格環境建立以後，使用者可以像使用電力一樣使用來自因特網的資源，而並不需要知道電力的來源。由於網格計算提供了軟體和資料，我們投資和維護的費用將急劇減少。
網格GIS的主要特點
- 均勻分佈
網格通常為正方形或矩形，每個單元具有相同的空間範圍。
這種均勻性使得資料處理和分析變得簡單。
- 資料型別
網格GIS可以處理柵格資料（如衛星影像、遙感資料）和向量資料（如點、線、面等），將兩者結合起來進行綜合分析。
- 空間連續性
網格單元之間是相互連線的，能夠更好地體現空間資料的連續性，適合於表徵現象的分佈特徵。
- 高效儲存
資料以網格形式儲存，可以利用空間索引結構（如四叉樹、KD樹）來加速資料訪問。
- 分析靈活性
可以根據分析需求調整網格大小，適應不同的空間分析任務。
網格GIS的優勢
- 計算高效性
由於網格結構的均勻性，許多空間分析演算法（如柵格運算、插值等）可以快速執行。
- 易於整合
網格GIS能夠與其他資料模型（如向量資料）進行有效整合，便於多源資料的綜合分析。
- 適應性強
可以針對不同的應用場景調整網格大小和解析度，適應不同的分析需求。
- 視覺化便利
網格資料可以便捷地進行視覺化，幫助使用者更直觀地理解空間現象。
網格GIS工作原理
- 資料獲取
透過遙感、測量、調查等方式獲取地理資料。
- 資料處理
將獲取的資料轉換為網格格式，進行分類、插值、歸一化等預處理。
- 網格化
將地理空間劃分為均勻的網格，計算每個網格單元的屬性值，如平均值、總和等。
- 空間分析
應用各種空間分析方法（如緩衝區分析、重分類、疊加分析等）來提取有用的資訊。
- 結果視覺化
將分析結果以地圖、圖表等形式展示，便於決策和理解。
網格GIS實現技術
網格GIS的實現需要包括中介軟體技術、GML互操作語言、Web Services技術以及分散式計算技術等關鍵技術的支援。其中，分散式計算技術在第二節分散式地理資訊系統部分進行了介紹。
1．中介軟體技術
在不斷髮展的網路環境中，無論是硬體平臺還是軟體平臺，都不可能統一。大型應用軟體通常要求在軟硬體各不相同的分散式網路上執行。為了更好地開發和應用能夠在異構平臺上執行的應用軟體，迫切需要一種基於標準的、獨立於計算機硬體以及作業系統的開發和執行環境。中介軟體技術就起這樣的作用，它是處於作業系統和應用程式之間的軟體。人們在使用中介軟體時，往往是把一組中介軟體整合在一起，構成一個平臺（包括開發平臺和執行平臺），但在這組中介軟體中必須要有一個通訊中介軟體，因此可以比較形象地把中介軟體可以定義為：平臺+通訊。這個定義也限定了只有在分散式系統中，才能稱為中介軟體。
在基於分散式的網格環境中，中介軟體可以分為以下三種型別：基於RPC的中介軟體、面向訊息的中介軟體和基於物件請求/代理的中介軟體：
（1）基於RPC（Remote Procedure Call）的中介軟體。RPC是一種對傳統程式設計語言過程呼叫的擴充套件，被呼叫的物件可以存在於分散式系統的任何物理平臺上。
（2）面向訊息的中介軟體。是指支援基於訊息傳遞的程序間的通訊方式，這類中介軟體既適合於客戶/伺服器模型，也適合於對等網路模型，一般比基於RPC形式的中介軟體會具有更高的執行效率。
（3）基於物件請求/代理的中介軟體。此類中介軟體是物件導向應用程式的首選，訊息透過物件請求代理進行路由選擇，其同時處理整合和安全方面的問題。網格GIS要求實現跨平臺的GIS的互操作，跨平臺的GIS要求GIS功能能夠跨平臺，即在異構網路環境下實現GIS的分散式操作，這就要求中介軟體平臺的支援，只有這樣才有可能實現分散式GIS，在統一網格GIS介面下，不同分散式GIS可以實現跨平臺的GIS的互操作。同樣，無論是GIS系統中模組之間的互通、互操作，還是應用構件的搭建與跨環境的部署和管理，都需要中介軟體的支撐。從技術上看，中介軟體更有效的保證GIS系統的可靠性、可擴充套件性、可管理性、資料一致性和應用安全性等。其中兩種比較重要的網格中介軟體—Globus網格中介軟體和ProActive網格中介軟體。
2．GML互操作語言
在構建網格GIS的體系結構中，將存在大量的中介軟體（Middleware）及智慧主體(Agent)。那麼，在異構系統之間，系統內中介軟體與中介軟體之間，中介軟體與智慧體之間，智慧體與智慧體之間以及網格服務與應用程式之間將如何進行空間資訊描述、共享、互動、儲存、傳輸等，是GML（Geography Markup Language，地理標識語言）作用與應用所在。
GML（Geography Markup Language）是XML語言在空間地理資訊領域的擴充套件，它是由OpenGIS聯盟於2000年5月最先發布的，其目的在於描述、說明地理資訊，可以很容易地表現空間資訊的結構和內容，並能實現開放式的空間資訊交換和管理。目前，GML已經成為業界公認的空間資訊格式標準。由剛開始使用的DTD到後續版本使用的XML Schema語法和機制，GML提供了一個開放的、用於定義空間地理資料的框架。同時允許使用者自己開發出基於遵循GML規範的子集，在這個基礎上，又由於其開放式、跨平臺的特性使得各個廠商使用者能夠遵循同一個規範，使相互之間進行空間地理資料的交換成為可能，使用者也可以有自己的資料定義格式，但是在進行資料交換時用GML作為一個媒介來實現資料的傳輸和交換。
和HTML相比，GML天生就非常適合用於儲存和傳輸空間地理特徵的屬性資訊和幾何資訊。它在網路空間地理資訊系統應用領域的地位就如一個深層驅動機，它能將地理資訊系統的資料核心——地理特徵，採用XML的文字方式進行描述，並能對網路地理資訊系統的各功能部件之間的空間資訊的傳輸、通訊提供強有力的技術支撐。可以把它看作用於在網際網路間資源的共享和交換的地理資訊編碼；新的地理資訊詞彙表達方式；新的應用於地理資訊服務的通訊元件。
3．Web Services技術
Web Services是網格關鍵技術，在網格GIS系統的實現過程中也有著重要的意義。Web Services是一種新出現的分散式計算技術，它致力於提供簡單的，基於Internet的標準，比如XML，以解決異構的分散式計算問題。在這一點上，它與CORBA等是不一樣的。Web Services定義了描述訪問軟體構件的技術，訪問這些構件的方法，以及確定相關服務提供商的發現方法。
Web Services的體系結構是基於Web服務提供者、Web服務請求者、Web服務中介者三個角色和釋出、發現、繫結三個動作構建的。簡單來說，Web服務提供者就是Web服務的擁有者，等待為其它服務和使用者提供自己的功能；Web服務請求者就是Web服務功能的使用者，使用SOAP（Simple Object Access Protocol）訊息向Web服務提供者傳送呼叫資訊得到其服務。Web服務中介者就是將一個Web服務請求者和合適的提供者聯絡在一起的管理者，一般是UDDI（Universal Description， Discovery and Integration）。三個角色是根據邏輯關係劃分的，一個實際的Web服務既可以扮演Web服務提供者的角色，也可以扮演Web服務請求者的角色，還可以兩種角色都扮演。Web Services體系結構圖中包含三種基本操作，三種角色之間的關係可簡單地表示。
