（計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)專(zhuān)業(yè)論文）空間信息共享模型研究與應(yīng)用.pdf

河海人學(xué)碩士學(xué)位論文 宅間信息菸享模型研究與應(yīng)用 摘要 網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)是當(dāng)今g i s 發(fā)展的必然趨勢(shì)，目前的研究工作主要集中在 利用i n t e r n e t 技術(shù)在w e b 上發(fā)布空間數(shù)據(jù)提供給用戶(hù)瀏覽和使用。隨著w e b 上 空間數(shù)據(jù)量的快速增加，以及各個(gè)w e b g i s 系統(tǒng)之間相對(duì)孤立狀態(tài)的形成，空間 信息共享已經(jīng)成為阻礙網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。由于現(xiàn)有空間信息系 統(tǒng)在客戶(hù)服務(wù)器模式和應(yīng)用模式上的不足，不能夠很好的解決空間信息的交互、 集成以及共享問(wèn)題，多a g e m 技術(shù)的發(fā)展為解決這一問(wèn)題帶來(lái)了契機(jī)。目前，國(guó) 內(nèi)外對(duì)于多a g e n t 技術(shù)在信息共享方面的應(yīng)用已有了一些成果，但是對(duì)于其在空 間信息系統(tǒng)中信息共享方面的應(yīng)用還缺少相關(guān)研究。 本文系統(tǒng)的研究了網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、多a g e n t 構(gòu)架以及多 a g e n t 通訊協(xié)作等技術(shù)，從理論上論述了運(yùn)用多a g e n t 技術(shù)解決空間信息共享問(wèn) 題的可行性，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于多a g e n t 技術(shù)的分散對(duì)等式空間信息共享模型。并 對(duì)應(yīng)用接口層、業(yè)務(wù)處理層、數(shù)據(jù)構(gòu)件層中各a g e n t 的功能結(jié)構(gòu)以及多a g e n t 管理、通訊與協(xié)作等方面對(duì)共享模型進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)。最后給出了該模型在地下 水資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。 本文所設(shè)計(jì)的模型能夠滿(mǎn)足空間信息共享的要求，提供一種方便共享的分布 式空間信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和使用模式，較好的解決空間信息的交互、集成以及共享問(wèn) 題，克服了網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)發(fā)展道路上的共享障礙，能夠有效的促進(jìn)空間信息 系統(tǒng)的發(fā)展。將多a g e n t 技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)相結(jié)合產(chǎn)生的空間信息共享模 型具有良好的發(fā)展前景和社會(huì)效益。 關(guān)鍵詞：空間信息空間信息共享多a g e n t 技術(shù) 空間數(shù)據(jù)庫(kù) f i p aa c l 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文宇聞信息共享模型研究與應(yīng)用 a b s t r a c t w e b g i si st h ed e v e l o p m e n tt r e r l do fg i s c u r r e n tr e s e a r c h so nw e b g i sm a i n l y f b c u s e do np o s t i n gs p a t i a li n f o r m a t i o no nw e b st of a c i l i t a t eu s e r sb r o w s eb yu s i n g i n t e r a c tt e c h n o l o g y h o w e v e r t l lr a p i di n c r e a s i n gd a t a0 1 1w e b sa n dr a l a t i v e l yb e i s o l a t e db e t w e e ne a c hw e b g i s ，i n f o r m a t i o ns h a r eb e c o m eak e yp r o b l e mt ob l o c kt h e d e v e l o p e m e n to fw e b g i s a sw ek n o w , w i t hi t so r i g i n a ld e f e c t s t r a d i o n a lc sm o d e l c a n n o ts u p p o r ti n t e r a c t i v e ，i n t e g r a t i o na n di n f o r m a t i o ns h a r es m o o t h l y , b u ta t u m n i n g - p o i n to c c u r e dw i t ht h ed e v e l o p m e n to fm u l t i a g e n tt e c h n o l o g y n o w a d a y , r e s e a r c h e r so fm u l t i - a g e n tm o s t l yf o c u so ni n f o r m a t i o ns h a r e ，a n da b t a i n e ds o m e a c h i e v e m e n t ，b u tf e wd e e pr e s e a c h sb ee v o l v e do ni n f o r m a t i o ns h a r eo fw e b g i s t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ea r c h i t e c to fw e b g i sa n d m u l t i a g e n t ，t h et e c h n o l o g yo f c o m m u n i c a t i o na n dc o l l a b r a t i o na n dt h ef e a s i b i l i t yo fu s i n gm a t e c h n o l o g yt os o l v e t h ep r o b l e mo fs h a r i n gi n f o r m a t i o ni nw e b g i s ；c o n s t r u c t sad i s t r i b u t e da n de q u a l i n f o r m a t i o ns h a r i n gm o d e l ，w h i c hb a s e so nm a t e c h n o l o g y , m e a n w h i l e ，t h i sp a p e r d e s c r i b e st h ed e t a i ld e s i g no fm a a p p l i c a t i o ni na p p l i c a t i o ni n t e r f a c el a y e r ，b u s i n e s s h a n d l i n gl a y e r a n dd a t a c o n s t r u c t i o n l a y e r ,a n dd e s i g n st h em a n a g e m e n t ， c o m m u n i c a t i o na n dc o l l a b o r a t i o na m o n g s te a c hm a b a s eo nt h er e s e a r c hm e n t i o n e d a b o v e ，t h i sp a p e rf i n a l l yd i s c u s s e st h ea p p l i c a t i o ni ng w r m i s ( g r o t m d w a t e r r e s o u r c em i s ) w i t ht h i sm o d e l a c c o r d i n gt os u b s t a n t i a le v i d e n c e ，t h em o d e lc a t ls a t i s f yt h er e q u i r e m e n t so f i n f o r m a t i o ns h a r e ，c a np r o v i d eaf a c i l em e t h o dt oi m p l e m e n tad i s t r i b u t es p a t i a l i n f o r m a t i o ns h a r es y s t e m ，c a ns u p p o r ti n t e r a c t i o n ，i n t e g r a t i o na n di n f o r m a t i o ns h a r e d e m a n ds m o o t h j y , a n dp r o m o t e ss o m ed e v e l o p m e n ti nw e b - g i s a sar e s u k ，t h i sp a p e r g e tac o n c l u s i o nt h a tc o m b i n a t i o nt h em at e c h n o l o g ya n dw e b g i sw i l ll e a dt om o r e p r o m i s i n gp r o s p e c ta n ds o c i a lb e n e f i t k e yw o r d s ：s p a t i a li n f o r m a t i o n 、s p a t i a li n f o r m a t i o ns h a r e 、m u l t i a g e n t 、 s p a t i a ld a t a b a s e 、f i p aa c l i i 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文空間信息菇享模型研究與應(yīng)用 1 1 研究背景 第一章緒論 空間數(shù)據(jù)共享思想早在2 0 世紀(jì)5 0 年代就被提出，目的是適應(yīng)全球性研究的 需要，向國(guó)際化方向發(fā)展，主要是以建立全球性的數(shù)據(jù)中心為主“1 ，比較典型的 有1 9 5 7 年國(guó)際科聯(lián)成立的世界數(shù)據(jù)中心一w d c 。6 0 年代以來(lái)，隨著g i s 技術(shù)的 發(fā)展和應(yīng)用，特別是9 0 年代以來(lái)，空間數(shù)據(jù)管理和應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)是充分發(fā)揮 計(jì)算機(jī)和通信網(wǎng)絡(luò)的功能，在共同遵守?cái)?shù)據(jù)共享原則的前提下，建立全球性的和 區(qū)域性的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)，各國(guó)遵循一定的法規(guī)，按國(guó)際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的非商業(yè)、 非贏利或無(wú)償交換，或提供分級(jí)分類(lèi)的數(shù)據(jù)服務(wù)。為把空間信息統(tǒng)一到標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng) 用環(huán)境中，許多國(guó)際組織和機(jī)構(gòu)在空間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換等方蘧展開(kāi)了大量的研究工 作，如國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織i s o 的t c 2 1 l 小組，歐洲標(biāo)準(zhǔn)化組織c e r c o ，美國(guó)聯(lián)邦地 理數(shù)據(jù)委員會(huì)f g d c 等，提出了一系列的標(biāo)準(zhǔn)和政策，為數(shù)據(jù)共享奠定了理論基 礎(chǔ)。 i i 1 空間信息服務(wù)的發(fā)展 當(dāng)前，信息技術(shù)的進(jìn)步極大的影響了空間信息系統(tǒng)的發(fā)展?？紤]到網(wǎng)絡(luò)的廣 泛利用和通訊技術(shù)日新月異的發(fā)展，g i s 的研究正轉(zhuǎn)移到一個(gè)新的方向，空間信 息服務(wù)g i s e r v i c e s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns e r v i c e s ) 。傳統(tǒng)空間信息系統(tǒng) q i s y s t e m s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m s ) 提供了一些處理地理空間數(shù)據(jù) 的能力，如：數(shù)據(jù)輸入，存儲(chǔ)，修補(bǔ)，管理，操作，分析和輸出。然而，傳統(tǒng)的 g i s y s t e m s 因?yàn)槠湎薅ê妥乐械脑O(shè)計(jì)體系，面不能繼續(xù)適應(yīng)目前分布式的、異構(gòu) 的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。隨著網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，集中式g i s y s t e m s 將不可避免的被動(dòng) 態(tài)的、分布式的g i s e r v i c e s 代替，信息服務(wù)包括多種數(shù)據(jù)管理工具，如：瀏覽、 訪問(wèn)、清洗、處理、解釋、表示和交換，在不久的將來(lái)，像孤島一樣的傳統(tǒng)空間 信息系統(tǒng)將會(huì)因?yàn)樗鼈內(nèi)鄙倩ゲ僮餍?、可?fù)用性和靈活性而消失?？臻g信，g a e 務(wù) 將研究重點(diǎn)放在開(kāi)放、分布、以任務(wù)為中心的各種服務(wù)上，這將極大的拓寬空間 信息的應(yīng)用領(lǐng)域，如：數(shù)字地球、數(shù)字黃河、數(shù)字江蘇水利、數(shù)字政府，在線地 圖、數(shù)據(jù)清洗屋、實(shí)時(shí)空間決策支持系統(tǒng)等等。 i 。1 2 體系結(jié)構(gòu)的演變 為能夠在一個(gè)開(kāi)放、分布式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中提供有效的網(wǎng)絡(luò)空間信息服務(wù)，必 須建立一個(gè)新型的g i s 體系結(jié)構(gòu)。這個(gè)分布式的g i s 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)必須是平臺(tái)無(wú) 關(guān)的，并且是應(yīng)用無(wú)關(guān)的。它能夠提供基于i n t e r n e t 的靈活、分布式空間信息 j 日海大學(xué)碩： 學(xué)位論義空間信息共享模型研究與應(yīng)用 服務(wù)，同時(shí)又不受計(jì)算機(jī)硬件和操作系統(tǒng)的限制，三種可供選擇的g i $ 體系結(jié)構(gòu) 如圖1 1 所示。 傳統(tǒng)g i s 系統(tǒng)c sg i s 系統(tǒng)分散式g i s 系統(tǒng) 圖1 1 三種o i s 體系結(jié)構(gòu)的比較 i 傳統(tǒng)g i s 體系結(jié)構(gòu) 傳統(tǒng)o i s 系統(tǒng)是一個(gè)將接口、程序和數(shù)據(jù)都進(jìn)行集成的封閉體系，每個(gè)系統(tǒng) 都是基于某個(gè)固定平臺(tái)和應(yīng)用建立的。將傳統(tǒng)g i s 系統(tǒng)遷移到不同的操作系統(tǒng)或 平臺(tái)是非常困難的。不同的g i s 應(yīng)用可能要求不同的g i s 包和體系設(shè)計(jì)。傳統(tǒng) g i s 系統(tǒng)中的任意構(gòu)成元素都不能從整個(gè)體系中分離出來(lái)。 2 ?？蛻?hù)服務(wù)器g i s 體系結(jié)構(gòu) 客戶(hù)服務(wù)器g i s 系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)中普通的c s 結(jié)構(gòu)建立的?？蛻?hù)端構(gòu) 件和服務(wù)器端構(gòu)件是相互獨(dú)立的。c s 體系允許客戶(hù)端通過(guò)分布計(jì)算技術(shù)訪闖遠(yuǎn) 程服務(wù)器，如遠(yuǎn)程方法調(diào)用r p c ，或使用數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)接技術(shù)o d b c 等叫。客戶(hù)端構(gòu)件 通常是平臺(tái)獨(dú)立的。僅僅要求一個(gè)可以支持運(yùn)行的網(wǎng)絡(luò)瀏覽器。然而，每個(gè)客戶(hù) 端構(gòu)件在同一時(shí)間里只能訪問(wèn)一個(gè)特定的服務(wù)器。另外，如果客戶(hù)端的軟件構(gòu)件 和服務(wù)器端的構(gòu)成機(jī)理不同，則數(shù)據(jù)就是不可互換的。擁有不同客戶(hù)、服務(wù)器連 接框架的不同空間信息服務(wù)器之間也是不能共享的。 3 新型分散式o i s 體系結(jié)構(gòu) 分布式g i s 服務(wù)是建立在一個(gè)更先進(jìn)的體系結(jié)構(gòu)之上的。本文的研究目標(biāo)就 是為分布式g i s 服務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)新型分散式g i s 體系結(jié)構(gòu)，最顯著的不同是采用了 分布式構(gòu)件技術(shù)，這樣就能夠不受傳統(tǒng)的c s 關(guān)系的限制而進(jìn)行多重的異構(gòu)系統(tǒng) 和平臺(tái)的訪問(wèn)。對(duì)分布式o i s 服務(wù)體系而言，客戶(hù)和服務(wù)器沒(méi)有明顯的區(qū)分，每 個(gè)o i s 節(jié)點(diǎn)都包含部分o i s 程序和地理數(shù)據(jù)，并且可以因?yàn)槟壳叭蝿?wù)的不同而在 客戶(hù)或服務(wù)器之間進(jìn)行角色轉(zhuǎn)換?？蛻?hù)端被定義為向網(wǎng)絡(luò)中某個(gè)服務(wù)提出請(qǐng)求操 作的請(qǐng)求者，相應(yīng)的服務(wù)器就是提供服務(wù)者。分布式g i $ 服務(wù)體系結(jié)構(gòu)允許地理 數(shù)據(jù)對(duì)象和g i s 程序之間通過(guò)網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)連接。 新技術(shù)的出現(xiàn)給g i s 體系結(jié)構(gòu)的變革提供了有力的技術(shù)條件，苑其是兩絡(luò)通 訊技術(shù)和計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展，為網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供了完全平臺(tái)無(wú)關(guān)的開(kāi)發(fā)模式。 在采用這些新技術(shù)的過(guò)程中，g i s 研究人員應(yīng)該將研究重點(diǎn)從單純的以數(shù)據(jù)為中 心的研究轉(zhuǎn)移到g i s 服務(wù)的遷移方法研究方面來(lái)“。事實(shí)上，g i s 既是面向數(shù)據(jù) 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 卒間情息共享模型研究與應(yīng)用 的又是面向處理過(guò)程的。如果沒(méi)有考慮分布式g i g 處理過(guò)程，完整意義上的互操 作將是不可能的。從分布式g i s 過(guò)程處理方面來(lái)看，開(kāi)發(fā)開(kāi)放的分布式g i s 服務(wù) 的一個(gè)主要問(wèn)題在于缺少一個(gè)高層次的、動(dòng)態(tài)體系結(jié)構(gòu)。因此，在研究強(qiáng)有力的 分布式計(jì)算技術(shù)a g e n t 的基礎(chǔ)上，為g i s 服務(wù)設(shè)計(jì)一個(gè)可不斷更新的分布式 體系結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)集成數(shù)據(jù)互操作和構(gòu)件互操作是非常必要的。 1 2 研究現(xiàn)狀 空間信息共享的含義極其豐富，它包含了許多方面。從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上講，g i s 空間數(shù)據(jù)共享存在三種技術(shù)途徑。第一，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，包括有語(yǔ)義約束的數(shù)據(jù)格式 轉(zhuǎn)換和沒(méi)有語(yǔ)義約束的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換；第二，基于元數(shù)據(jù)的g i s 網(wǎng)絡(luò)查詢(xún)和應(yīng)用， 指在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下在元數(shù)據(jù)的支持下對(duì)地理數(shù)據(jù)的查詢(xún)、下載和應(yīng)用：第三，g i s 互操作，以消息機(jī)制為實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)共享行為，共享的不但是數(shù)據(jù)，還包括處 理資源。 當(dāng)前，g i s 在數(shù)據(jù)建模、空間算法等方面的技術(shù)都已經(jīng)比較成熟，隨著分布 式計(jì)算技術(shù)、面向?qū)ο蟮臉?gòu)件技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，g i s 在空間信息共享 方面表現(xiàn)出三個(gè)明顯的發(fā)展趨勢(shì)：構(gòu)件式g i s 、互操作g i s 和基于i n t e r n e t 的 w e b g i s 。w e b g i s 是g i s 與分布式計(jì)算技術(shù)發(fā)展相結(jié)合的產(chǎn)物，它將目前作為信 息發(fā)布共享的平臺(tái)w e b 作為個(gè)能夠承載地理空間信息的平臺(tái)，在w e b 上提供地 理空間數(shù)據(jù)的共享訪問(wèn)。由于在實(shí)現(xiàn)w e b g i s 時(shí)，實(shí)際上也采用了構(gòu)件g i s 和互 操作g i s 的優(yōu)勢(shì)，將g i s 發(fā)展與構(gòu)件技術(shù)、互操作技術(shù)、分布式計(jì)算三大技術(shù)結(jié) 合起來(lái)提供一個(gè)優(yōu)秀的超媒體空間信息集成平臺(tái)，所以分布式構(gòu)件化w e b g i s 實(shí) 際上已成為目前實(shí)現(xiàn)空間信息共享的一個(gè)重要途徑。 由于現(xiàn)有空間信息系統(tǒng)在客戶(hù)服務(wù)器模式和應(yīng)用模式上的不足，不能夠很 好的解決空聞信息的交互、集成以及共享問(wèn)題，多a g e n t 技術(shù)的發(fā)展為解決這一 問(wèn)題帶來(lái)了契機(jī)。由于a g e n t 自身所具有的自主性、交互性、反應(yīng)性和主動(dòng)性等 基本特征，使其在構(gòu)建g i s 系統(tǒng)時(shí)，能夠降低分布式空間信息系統(tǒng)的復(fù)雜性和建 設(shè)難度，解決網(wǎng)絡(luò)地理空間信息服務(wù)功能以及g i s 應(yīng)用領(lǐng)域中的協(xié)作問(wèn)題，同時(shí) 也能夠改善分布式空間信息系統(tǒng)的服務(wù)能力和服務(wù)效摩，滿(mǎn)足分散對(duì)等的協(xié)同計(jì) 算要求。 目前a g e n t 技術(shù)在分布式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中已得到廣泛應(yīng)用，許多研究機(jī)構(gòu)對(duì) a g e n t 技術(shù)在分布式w e b g i s 中的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了探索性研究。主要集中在以下 幾個(gè)方面： 1 應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)的協(xié)作：g i s 應(yīng)用領(lǐng)域中很多任務(wù)需要合作才能完成。利用 a g e n t 的協(xié)作性，開(kāi)展g i s 應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)作研究： 2 服務(wù)領(lǐng)域的服務(wù)協(xié)作：同應(yīng)用領(lǐng)域的協(xié)作略有不同，服務(wù)領(lǐng)域的服務(wù)協(xié) 河每大學(xué)碩士學(xué)位論文空間信息共享模型研究與應(yīng)用 作是為了更好地提供g i s 服務(wù)，提高服務(wù)效率； 3 服務(wù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)并行和應(yīng)用領(lǐng)域的任務(wù)并行：a g e n t 技術(shù)為并行的實(shí)現(xiàn) 帶來(lái)了極大的便利。g i s 中有若大量的并行因素，主要包括應(yīng)用領(lǐng)域的任務(wù)并行 和服務(wù)領(lǐng)域的數(shù)據(jù)并行兩個(gè)方面。利用a g e n t 技術(shù)來(lái)處理g i s 中的并行情況，將 對(duì)提高g i s 的效率有著重要的意義。 4 服務(wù)領(lǐng)域中的信息搜索：利用a g e n t 的自主性，使得對(duì)地理空間信息的 訪問(wèn)不再過(guò)多地要人來(lái)控制，包括確定地理空間信息的可用性、位置等； 5 服務(wù)領(lǐng)域中的信息發(fā)布：利用a g e n t 的自主性，使得地理空間信息能夠 主動(dòng)地送到最需要它的用戶(hù)手中。 1 3 本文工作 隨著i n t e m e t 的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)上的空間數(shù)據(jù)量急居8 上升，同時(shí)各個(gè)w e b g i s 系統(tǒng)之間相對(duì)孤立的狀態(tài)也越發(fā)明顯。針對(duì)網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)發(fā)展的需要，解決 其空間信息共事問(wèn)題成為當(dāng)務(wù)之急。本文將從分布式處理服務(wù)角度為分布式g i s 服務(wù)建立空間信息共事模型，當(dāng)用戶(hù)提交他們的6 i s 任務(wù)或請(qǐng)求時(shí)，g i s 服務(wù)體 系將會(huì)得到重新組建，數(shù)據(jù)和可操作構(gòu)件也將根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的情況重新組織。通過(guò)使 用分布式構(gòu)件技術(shù)、面向?qū)ο笤獢?shù)據(jù)表和基于a g e n t 的通訊機(jī)制，構(gòu)造一個(gè)基于 多a g e n t 技術(shù)的動(dòng)態(tài)分布式g i s 信息共享模型，并著重從a g e n t 的體系結(jié)構(gòu)、運(yùn) 行機(jī)制、各類(lèi)功能a g e n t 的具體實(shí)現(xiàn)以及多a g e n t 闖的通訊和協(xié)作出發(fā)，證明空 間信息共享模型的可行性，解決空間信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)共享和服務(wù)共享問(wèn)題。 本文所做的主要工作是： 1 系統(tǒng)研究空間信息共享的目的和要求，將空間信息共享的概念劃分為空 間數(shù)據(jù)共享和構(gòu)件服務(wù)共享兩個(gè)方面。在討論w e b g i s 的體系結(jié)構(gòu)以及存在的問(wèn) 題和主要發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，結(jié)合多a g e n t 技術(shù)和f i p a 相關(guān)規(guī)范，論述將多 a g e n t 技術(shù)引入空間信息共享領(lǐng)域的可行性和必要性。 2 設(shè)計(jì)一個(gè)新型的智能分散對(duì)等式空間信息共享模型，詳細(xì)分析體系結(jié)構(gòu) 中的關(guān)鍵技術(shù)模塊，包括應(yīng)用接口層、業(yè)務(wù)處理層的設(shè)計(jì)，以及空間信息元數(shù)據(jù) 的設(shè)計(jì)，并對(duì)管理a g e n t 以及a g e n t 容器進(jìn)行相應(yīng)分析。 3 將上述模型應(yīng)用于地下水資源管理信息系統(tǒng)中，通過(guò)分析系統(tǒng)的建設(shè)目 標(biāo)、體系結(jié)構(gòu)以及多a g e n t 開(kāi)發(fā)平臺(tái)一j a d e ，實(shí)現(xiàn)地下水資源應(yīng)用領(lǐng)域空間數(shù)據(jù) 和構(gòu)件的雙層共享。 4 對(duì)基于模型的地下水資源管理系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究和具 體實(shí)現(xiàn)，包括各類(lèi)功能a g e n t 的實(shí)現(xiàn)以及相互間的通訊與協(xié)作。 根據(jù)網(wǎng)絡(luò)空間信息系統(tǒng)的分散、共享以及對(duì)等性要求，本文將a g e n t 思想引 入g i s 應(yīng)用領(lǐng)域，利用統(tǒng)一的a g e n t 通訊語(yǔ)言完成多a g e n t 之間的協(xié)作，屏蔽分 4 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 空間信息共享模型研究與應(yīng)用 散式開(kāi)放系統(tǒng)環(huán)境中各種異構(gòu)空間數(shù)據(jù)和服務(wù)構(gòu)件實(shí)現(xiàn)間的差異，為空間信息共 享提供集成、統(tǒng)一的解決辦法?；诙郺 g e n t 技術(shù)構(gòu)建空間信息系統(tǒng)，可使系統(tǒng) 的互操作性、效率、規(guī)模可變能力、安全性、容錯(cuò)性等有不同程度的改善，提高 系統(tǒng)間的互操作性。 1 4 論文組織 第一章緒論。介紹本文的研究背景和意義、本文工作以及論文組織； 第二章相關(guān)理論與技術(shù)研究。首先討論了w e b g i s 的體系結(jié)構(gòu)以及存在的空 間信息共享問(wèn)題和主要發(fā)展趨勢(shì)，然后在討論w e b g i s 問(wèn)題的解決構(gòu)想中引出對(duì) 多a g e n t 技術(shù)的研究，重點(diǎn)分析了多a g e n t 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)以及多a g e n t 間的通 信與協(xié)作等關(guān)鍵技術(shù)。 第三章空間信息共享模型的設(shè)計(jì)。首先對(duì)基于w e b g i s 的空間信息共享模型 進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，然后對(duì)各層中涉及到的相應(yīng)a g e n t 的設(shè)計(jì)、空間信息元數(shù)據(jù)的 構(gòu)造、管理a g e n t 以及a g e n t 容器的分析等關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)研究與設(shè)計(jì)。 第四章d e g i s 模型在地下水資源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。首先分析了系統(tǒng)的空 間信息共享目標(biāo)、體系結(jié)構(gòu)以及多a g e n t 開(kāi)發(fā)框架一j a d e ( j a v aa g e n t d e v e l o p m e n tf r a m e w o r k ) ，然后對(duì)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)時(shí)用到的多a g e n t 類(lèi)、多a g e n t 消息 通訊協(xié)作機(jī)制、黃頁(yè)服務(wù)d f s e r v i c e 類(lèi)、構(gòu)件注冊(cè)管理器等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深 入分析和具體實(shí)現(xiàn)，驗(yàn)證空間信息共享模型應(yīng)用于水利領(lǐng)域的可行性，實(shí)現(xiàn)了空 間數(shù)據(jù)和功能構(gòu)件的共享目標(biāo)。 第五章總結(jié)與展望。論文總結(jié)與進(jìn)一步工作展望。 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文空間信息共享模型研究與應(yīng)用 第二章相關(guān)理論與技術(shù)研究 2 1w e b g i s 研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題 2 i 1w e b g i s 的定義 w e b o l s 是g i s 與w w 的有機(jī)結(jié)合，是g i s 在廣域網(wǎng)環(huán)境下的一種應(yīng)用，最 終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡(luò)化“7 。g i s 通過(guò)w w w 使功能得到了擴(kuò)展( 實(shí)際是互為擴(kuò) 展) ，真正成為一種大眾使用的信息工具，從w w 的任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)，人們可以瀏 覽啊w 上的各種分布式的、具有超媒體特性的地理空間數(shù)據(jù)及屬性數(shù)據(jù)，進(jìn)行地 理空間分析、查詢(xún)，以支持智能輔助決策。通過(guò)對(duì)空間信息網(wǎng)絡(luò)化和超媒體技術(shù) 的集成，g e b g i s 提供給用戶(hù)的信息不僅僅是矢量化的空間信息，還有遙感影像、 動(dòng)態(tài)視頻、文字說(shuō)明等多種信息。 2 1 2w e b g i s 的體系結(jié)構(gòu) g i s 的體系結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了四個(gè)階段：?jiǎn)螜C(jī)模式、集中模式、客戶(hù)機(jī)服務(wù)器( c s ， c 1 i e n t s e r v e r ) 模式和瀏覽器服務(wù)器( b s ，b r o w s e r s e r v e r ) 模式。傳統(tǒng)g i s 主要采用前三種模式，其中c s 模式是其發(fā)展的最高形式。c s 模式的局限性在 i n t e r n e t 上是顯而易見(jiàn)的，當(dāng)前基于i n t e r n e t 的w e b g z s 主要采用瀏覽器朋畦務(wù) 器模式，從系統(tǒng)構(gòu)成的角度來(lái)看，w e b g i s 是由b g i s 瀏覽器、w e b g l s 信息代理、 w e b g i s 服務(wù)器、w e b g i s 編輯器幾部分組成“，其基本的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2 1 所示。 圖2 iw e b g i s 體系結(jié)構(gòu) 此系統(tǒng)是由數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、w e b 服務(wù)器和客戶(hù)端瀏覽器組成的三層b s 結(jié)構(gòu)， 它把數(shù)據(jù)層和空間信息系統(tǒng)的應(yīng)用邏輯分開(kāi)，相對(duì)于最初的兩層c s 結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù) 層的改變對(duì)應(yīng)用的影響減少了，客戶(hù)通過(guò)h t t p 協(xié)議向w e b 服務(wù)器請(qǐng)求空間數(shù)據(jù) 服務(wù)。在w e b 服務(wù)器端，利用類(lèi)似于c g i 的w e b 服務(wù)器環(huán)境，可以對(duì)某種空間數(shù) 據(jù)進(jìn)行功能強(qiáng)大的訪問(wèn)；或者用獨(dú)立于平臺(tái)的j a v aa p p l e t 和特定平臺(tái)的 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 空間信息共享模型研究與應(yīng)用 h c t i v e x 及瀏覽器插件技術(shù)增強(qiáng)客戶(hù)端的功能；也可以把兩者結(jié)合起來(lái)，盡可能 的提高w e b g i s 應(yīng)用系統(tǒng)的性能。 1 w e b g i $ 瀏覽器 w e b g i s 瀏覽器反映著w e b g i s 的功能和系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。g i s 系統(tǒng)有著其特定 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，為實(shí)現(xiàn)空間信息網(wǎng)絡(luò)化，需建立一個(gè)符合用戶(hù)查詢(xún)習(xí)慣，同時(shí)能動(dòng) 態(tài)反映空間信息數(shù)據(jù)的瀏覽器，該瀏覽器或者以專(zhuān)用瀏覽器的形式、或者以通用 瀏覽器的插件形式出現(xiàn)。w e b g i $ 瀏覽器中還有空間數(shù)據(jù)查詢(xún)語(yǔ)法和語(yǔ)義分析系 統(tǒng)。語(yǔ)義和語(yǔ)法分析器應(yīng)能對(duì)用戶(hù)的查詢(xún)要求進(jìn)行組合、翻譯、和優(yōu)化，從而最 快速地取得查詢(xún)結(jié)果。其基本功能為： ( 1 ) w e b g i s 圖形、屬性數(shù)據(jù)顯示； ( 2 ) 響應(yīng)用戶(hù)交互式操作請(qǐng)求： ( 3 ) 提供空間查詢(xún)對(duì)話(huà)框，支持對(duì)地理對(duì)象的訪問(wèn)； ( 4 ) 提供與w e bg i s 服務(wù)器的通訊協(xié)議。 2 w e b g i s 信息代理 w e b g i s 的信息代理是解決空間信息網(wǎng)絡(luò)化的關(guān)鍵一部分。w e b g i s 信息代理 介于w e b g i s 瀏覽器和w e b g i s 服務(wù)器之間，主體是信息代理機(jī)制和信息代理協(xié)議， 負(fù)責(zé)定義w e b g i s 瀏覽器與w e b g i s 服務(wù)器間查詢(xún)請(qǐng)求和響應(yīng)的通訊協(xié)議，提供直 接訪問(wèn)g i s 數(shù)據(jù)庫(kù)的自適應(yīng)濾波器。通過(guò)信息代理機(jī)制，可以合理地分配各部分 功能，平衡網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，以達(dá)到減少網(wǎng)絡(luò)傳輸帶寬。增大請(qǐng)求響應(yīng)速度的目的。作 為一個(gè)中介機(jī)構(gòu)，其基本功能為： ( 1 ) 分析w e b g i s 瀏覽器請(qǐng)求的類(lèi)型和內(nèi)容，判斷采用何種方式完成瀏覽器請(qǐng) 求，并將請(qǐng)求發(fā)送到適當(dāng)?shù)膚 e b g i s 服務(wù)器； ( 2 ) 將w e b g i s 服務(wù)器發(fā)送的請(qǐng)求結(jié)果數(shù)據(jù)包傳送到適當(dāng)?shù)膚 e b o i s 瀏覽器。 3 ，w e b g i $ 服務(wù)器 提供易于配置和管理的w e b g i s 服務(wù)器。該服務(wù)器能解釋中間代理請(qǐng)求并根 據(jù)查詢(xún)請(qǐng)求對(duì)g i s 數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器進(jìn)行空間操作，實(shí)現(xiàn)w e b g i s 瀏覽器和w e b g i s 服務(wù)器的動(dòng)態(tài)交互。采用空間元數(shù)據(jù)管理技術(shù)，對(duì)分布異構(gòu)的空間數(shù)據(jù)源進(jìn)行描 述與索引，提供網(wǎng)絡(luò)空間信息導(dǎo)航訪問(wèn)；結(jié)合分布式對(duì)象技術(shù)，提供對(duì)分布式超 媒體g i s 數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。其基本功能為： ( 1 ) 接收并解析w e b g i s 瀏覽器和w e b g i s 編輯器的請(qǐng)求j ( 2 ) 支持g i s 數(shù)據(jù)查詢(xún)、應(yīng)用模式的自動(dòng)化及其管理； ( 3 ) 處理g i s 數(shù)據(jù)的查詢(xún)結(jié)果，打包回應(yīng)w e b g i s 瀏覽器和w e b g i s 編輯器； ( 4 ) 提供對(duì)g i s 服務(wù)器的優(yōu)化配置和事務(wù)管理； ( 5 ) 提供與w e b g i s 瀏覽器和w e b g i s 編輯器的集成接口； ( 6 ) 提供與空間數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的接口： 河海大學(xué)碩二 學(xué)位論文 空問(wèn)信息共享模型研究與應(yīng)用 ( 7 ) 提供系統(tǒng)外部擴(kuò)展接口。 4 ，w e b g i s 編輯器 w e b g i s 編輯器應(yīng)提供一個(gè)所見(jiàn)郎所得的編輯生成環(huán)境，具有可視化、交互 式多窗口的功能，可用工具條、菜單、快捷鍵來(lái)創(chuàng)建鏈接。提供對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù) 據(jù)導(dǎo)入導(dǎo)出功能，特別是應(yīng)可對(duì)多個(gè)數(shù)據(jù)源的g i s 數(shù)據(jù)按指定結(jié)構(gòu)導(dǎo)入空間數(shù)據(jù) 庫(kù)。實(shí)現(xiàn)編輯器與w e b 服務(wù)器、瀏覽器及相關(guān)的子系統(tǒng)的無(wú)縫連接，形成完整的 g i s 模型、g i s 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和g i s 對(duì)象的編輯及表現(xiàn)環(huán)境，集成h t m l 網(wǎng)頁(yè)制作與 g i s 對(duì)象編輯的功能。其基本功能為： ( 1 ) 定義全局空間坐標(biāo)系； ( 2 ) 定義w e b o i s 數(shù)據(jù)庫(kù)的邏輯結(jié)構(gòu)： ( 3 ) 創(chuàng)建主題語(yǔ)義的可視化模式； ( 4 ) 提供構(gòu)建w e b g i s 網(wǎng)頁(yè)的模板； ( 5 ) 提供與w e b g i s 服務(wù)器的接口； ( 6 ) 提供外部數(shù)據(jù)的導(dǎo)入導(dǎo)出接口。 2 1 3w e b g i s 面i 臨的不足 目前w e b g i s 產(chǎn)品眾多，市場(chǎng)爭(zhēng)奪異常激烈。這些w e b g i s 軟件都以市面上流 行的瀏覽器為客戶(hù)終端，界面設(shè)計(jì)友好，操作簡(jiǎn)單方便，從而改變了只有專(zhuān)業(yè)人 員能操作6 i s 軟件的局面，有力的促進(jìn)了g i s 的社會(huì)化。但隨著萬(wàn)維網(wǎng)空間信息 系統(tǒng)應(yīng)用的深入，人們對(duì)空間數(shù)據(jù)在w e b 上的共享及交互提出了更高的要求：社 會(huì)化g i s 的呼聲則要求g i s 廠商必須放棄各成一家的w e b g i s 框架，使g i s 能真 正的成為開(kāi)放性的系統(tǒng)；互聯(lián)網(wǎng)固有的缺陷也使得w e b g i s 暴露出它構(gòu)建在現(xiàn)有 i n t e r n e t 上的不適用性，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面。 1 體系結(jié)構(gòu)上的不足 目前的w e b g i s ，主要都是基于e l i e n t s e r v e r 或者b r o w s e r s e r v e r 的體 系結(jié)構(gòu)，采用分布式對(duì)象技術(shù)如c o r b a 、d c o m 或j a v a r m i ，或者幾種技術(shù)綜合 使用。雖然這種模式的采用曾經(jīng)為分布式應(yīng)用帶來(lái)了很好的效益，但是隨著 i n t e r n e t 的不斷發(fā)展，分布計(jì)算環(huán)境的高度分布和動(dòng)態(tài)變化等特性變得越來(lái)越 突出，而該模式固有的局限性使得它越來(lái)越無(wú)法適應(yīng)開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和各種復(fù) 雜、動(dòng)態(tài)的分布計(jì)算要求。這主要是因?yàn)橐韵碌膸讉€(gè)原因。 ( 1 ) 采用客戶(hù)服務(wù)器模式要求有高質(zhì)量、性能穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接。其主要原因、 有：第一，客戶(hù)需要與服務(wù)器保持可靠的連接，因?yàn)橹挥薪⒉⒕S持穩(wěn)定的連接 才能完成鑒別客戶(hù)身份等工作并保證交互過(guò)程的安全性；第二，由于對(duì)服務(wù)器的 請(qǐng)求一般都有一個(gè)交互的過(guò)程，客戶(hù)端必須能夠?qū)σ恍┛深A(yù)見(jiàn)的響應(yīng)進(jìn)行確認(rèn)； 最后，為了能夠在網(wǎng)絡(luò)上順利地復(fù)制和傳輸數(shù)據(jù)，還需要有很好的帶寬，為網(wǎng)絡(luò) 信息的共享設(shè)置了硬件上的障礙； 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文窄間信息共享模型研究與應(yīng)用 ( 2 ) 體系結(jié)構(gòu)相對(duì)僵硬。在客戶(hù)服務(wù)器模式中，主機(jī)的角色都是固定的，所 有的計(jì)算只能在服務(wù)器進(jìn)行，或者讓部分工作在客戶(hù)方進(jìn)行，服務(wù)提供者必須都 集中在這兩個(gè)機(jī)器上，并不能真正實(shí)現(xiàn)分布對(duì)等的信息共享： ( 3 ) 連接規(guī)模所導(dǎo)致的問(wèn)題。在一個(gè)只有一個(gè)集中服務(wù)器和多個(gè)客戶(hù)端的系 統(tǒng)中，連接的規(guī)模問(wèn)題還不是很突出，但是當(dāng)有了多個(gè)服務(wù)器之后，連接規(guī)模就 會(huì)急劇增長(zhǎng)，因?yàn)槊總€(gè)客戶(hù)端都要管理和維持與多個(gè)服務(wù)器的連接。另外隨著規(guī) 模的增大，服務(wù)器的控制將變得越來(lái)越復(fù)雜，其性能也會(huì)變得越來(lái)越低，影響信 息的廣域性共享。而目前客戶(hù)服務(wù)器模式在這方面的研究尚不能從根本上解決 問(wèn)題； 另外，由于客戶(hù)服務(wù)器模式并不能很好地支持客戶(hù)應(yīng)用之間直接的群體感 知，使得在客戶(hù)應(yīng)用之間很難進(jìn)行充分的交互并完成較高層次的協(xié)同工作。這導(dǎo) 致了客戶(hù)服務(wù)器模式無(wú)法勝任許多復(fù)雜、分布性的信息共享，因?yàn)榭山换バ院?可協(xié)作性正是分布式信息共享中最為關(guān)鍵的特點(diǎn)。 2 應(yīng)用模式上的不足 傳統(tǒng)w e b g i s 的主要目的是為了能夠在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布空間數(shù)據(jù)以及和這些空 間數(shù)據(jù)相關(guān)的些信息，主要通過(guò)瀏覽器直接地服務(wù)于最終用戶(hù)，且服務(wù)對(duì)象一 般情況下是非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)，這使得傳統(tǒng)w e b g i s 存在著以下一些問(wèn)題。， ( 1 ) 數(shù)據(jù)和功能的相對(duì)綁定?，F(xiàn)有的w e b g i s 系統(tǒng)在發(fā)布空間數(shù)據(jù)之前不但 需要明確知道數(shù)據(jù)的位置、類(lèi)型等有關(guān)信息，還需要進(jìn)行一些列的相關(guān)操作，確 定與這些空間數(shù)據(jù)相應(yīng)的一系列功能，如屬性查詢(xún)，緩沖區(qū)分析等； ( 2 ) 系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，缺乏良好的互操作性。現(xiàn)有的w e b g i s 通常都比較孤立， 缺乏良好的互操作性。譬如存在兩個(gè)w e b g i s 系統(tǒng)，系統(tǒng)a 基于a u t o d e s k 公司的 m a p g u i d e ，而系統(tǒng)b 基于i n t e r g r a p h 公司的g e o m e d i aw e bm a p 。系統(tǒng)a 的用戶(hù) 為了能夠與m a p g u i d e 服務(wù)器打交道。需要在客戶(hù)端安裝m a p g u i d e 的控件，同 樣，系統(tǒng)b 的用戶(hù)也需要安裝g e o m e d i a 的客戶(hù)端控件。但是安裝了m a p g u i d e 客戶(hù)端控件的用戶(hù)并不能利用該控件與g e o m e d i a 服務(wù)器進(jìn)行溝通，如果該客戶(hù) 希望與g e o m e d i a 服務(wù)器建立聯(lián)系，他還需要再安裝g e o m e d i a 的客戶(hù)端控件， 反之亦然。麗且，m a p g u i d e 服務(wù)器和g e o m e d i a 服務(wù)器也無(wú)法建立溝通，在功 能上取得互補(bǔ)。這使得w e b g i s 系統(tǒng)之間處于一種相對(duì)孤立的狀態(tài)，缺乏良好的 空間信息處理功能的共享與互操作模式，w e b g i s 系統(tǒng)之間的交互模型如圖2 2 所示； ( 3 ) 系統(tǒng)內(nèi)部耦合度較強(qiáng)。應(yīng)用模式不夠靈活，難以靈活地為需求不同的應(yīng) 用提供各種不同粒度和不同功能組合的空間信息服務(wù)，也難以靈活地把系統(tǒng)中應(yīng) 用所需的功能和應(yīng)用的其它部分有機(jī)地集成起來(lái)。雖然采用組件的方式能夠部分 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文 空間信息共享橫型研究與應(yīng)用 用戶(hù)用戶(hù)用戶(hù)用戶(hù) 圖2 2w e b g i s 系統(tǒng)之f 田相對(duì)孤立的狀態(tài) 地解決這些問(wèn)題，但是該模式下系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)人員霈要對(duì)組件有較為深入的了解， 并要顯式地配置和使用這些組件，其可擴(kuò)展性和靈活性并不理想； ( 4 ) 處理功能比較有限、糨對(duì)簡(jiǎn)單。由于靄向韻用戶(hù)遁裳都是非專(zhuān)業(yè)用戶(hù)， 且以空閫數(shù)據(jù)的發(fā)布作為主要目的，因此，現(xiàn)有w e b o l s 的功能都相對(duì)簡(jiǎn)單。 2 1 4 多a z m t 技術(shù)吶可行性 t 空問(wèn)信息共事的需求 由于數(shù)字地球j 鼾數(shù)字城市建立在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)變化的分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的基礎(chǔ) 上，各種應(yīng)用都構(gòu)建在一個(gè)更為開(kāi)放b 分布式環(huán)境之中，而且，各種不同應(yīng)用對(duì) 于空間信息功能的需求也千差萬(wàn)尉，這一切使得數(shù)字地球?qū)臻g信息系統(tǒng)的體系 結(jié)構(gòu)和應(yīng)用模式提出了新的要求，主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面： ( 1 ) 系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)必須能夠很好地適應(yīng)開(kāi)放、分布式的躕絡(luò)環(huán)境。在服務(wù) 于數(shù)字地球或數(shù)字城市的過(guò)程中，空間信息系統(tǒng)需要面對(duì)的將是一個(gè)開(kāi)放、動(dòng)態(tài) 變化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，因此，其體系縮構(gòu)必須具有良好的靈活性， i 及對(duì)分布式環(huán)境 的適應(yīng)性； ( 2 ) 必須能夠提供各種針對(duì)特定任務(wù)、粒度適宜的地理處理功能叫。在數(shù)字 城市中，空間信息系統(tǒng)除了需要通過(guò)瀏覽器直接服務(wù)于最終用戶(hù)之外，還需要為 數(shù)字城市中的其它應(yīng)用提供各種空間信息服務(wù)，由于這些應(yīng)用褥要解決的間題各 不相同，甚至可以說(shuō)是千差萬(wàn)別，因此，需要空間信息系統(tǒng)能夠靈活的為不同需 求的應(yīng)用提供多種粒度、功能不同的空間信息服務(wù)，包括一些十分專(zhuān)業(yè)的空間信 息分析功能； 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文空間情息共享模型研究與應(yīng)用 ( 3 ) 必須能夠提供易于集成，具有良好互操作性的地理處理功能。在數(shù)字地 球和數(shù)字城市中經(jīng)常需要解決一些涉及面比較廣的綜合性問(wèn)題，這需要涉及到城 市中多個(gè)部門(mén)或者單位的合作，如果這種合作是相對(duì)固定或者具有一定的綁定性 質(zhì)，則最佳的模式就是在某種程度上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化或者半自動(dòng)化，盡量減少人工的 干預(yù)。因此，數(shù)字城市中的空間信息系統(tǒng)還需要以一種易于集成和交互的模式來(lái) 提供服務(wù)，或者說(shuō)具有良好的互操作性。3 ，從而確保這些服務(wù)能夠被特定的應(yīng)用 方便地使用和集成，或者和面向某個(gè)特定問(wèn)題的其他服務(wù)集成起來(lái)以解決該特定 問(wèn)題。 2 多a g e n t 技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn) a g e n t 技術(shù)是當(dāng)今計(jì)算機(jī)技術(shù)的一個(gè)重要研究方向，a g e n t 技術(shù)之所以能夠 在基于網(wǎng)絡(luò)的分布計(jì)算領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用，主要是因?yàn)橐韵聝蓚€(gè)原 因，一方面是a g e n t 技術(shù)為解決新的分布式應(yīng)用問(wèn)題提供了有效途徑；另方 面是a g e n t 技術(shù)為全面準(zhǔn)確地研究分布計(jì)算系統(tǒng)的特點(diǎn)提供了合理的概念模 型。 從邏輯上講一個(gè)分布式系統(tǒng)可以定義為由多個(gè)相互作用的a g e n t 組成的系 統(tǒng)。3 。各種分布式系統(tǒng)的差異主要表現(xiàn)為其中a g e n t 的角色和交互方式上的差 別。已有的分布式空間信息系統(tǒng)都基于客戶(hù)服務(wù)器模式，在這種模式中，系統(tǒng) 中的a g e n t 或?yàn)榭蛻?hù)或?yàn)榉?wù)器，交互關(guān)系僅限于客戶(hù)主動(dòng)請(qǐng)求服務(wù)器被動(dòng)服 務(wù)的交互方式。而在基于a g e n t 的分布計(jì)算模式中，每個(gè)a g e n t 都具有良好的 自治性、交互性、反應(yīng)性和主動(dòng)性，a g e n t 之間是平等獨(dú)立的、主要通過(guò)一種更 為靈活、松散型的消息機(jī)制來(lái)進(jìn)行交互，并可以在交互過(guò)程中實(shí)現(xiàn)電好的協(xié)作“。 這種基于a g e n t 的分布計(jì)算模式使得人們?cè)谠O(shè)計(jì)系統(tǒng)的過(guò)程中跳出了客戶(hù)服 務(wù)器系統(tǒng)的局限和束縛而相應(yīng)的系統(tǒng)也能夠克服了客戶(hù)服務(wù)器體系結(jié)構(gòu)的不 足。 3 多a g e n t 的主要功能 多a g e n t 技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)空間信息共享中的功能體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。 ( 1 ) 信息搜索 軟件a g e n t 最主要的功能是發(fā)現(xiàn)有用信息，通過(guò)利用一些相關(guān)知識(shí)來(lái)達(dá)到完 成特定信息檢索的目的，這些知識(shí)包括各個(gè)信息源都包含哪些信息，如何訪問(wèn)這 些信息，甚至這些信息源的可靠性和準(zhǔn)確性等，使得用戶(hù)能夠高效的從海量空間 數(shù)據(jù)中獲取有用信息1 。另外，如果用戶(hù)任務(wù)不能被處理或完成，軟件a g e n t 可 以建議用戶(hù)修改需求或任務(wù)，或提供一個(gè)其他的選擇。軟件a g e n t 的信息搜索功 能如圖2 3 所示。 信息搜索的一個(gè)重要設(shè)計(jì)部分是搜索機(jī)制的研究。當(dāng)前軟件a g e n t 模型中通 常使用三類(lèi)a g e n t 搜索方式：信息廣播、a g e n t 漫游和元數(shù)據(jù)庫(kù)( k n a p i k 和 河海大學(xué)碩士學(xué)血論文宅問(wèn)信息共享模型研究與應(yīng)用 j o h n s o n ，1 9 9 8 ) 。信息廣播機(jī)制是一個(gè)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊方式，是一種發(fā)送廣播信 位置a 信息1 信息2 信息3 位置b 信息1 信息2 信息3 有用信息a 用用信息b 有用信息c 關(guān)鍵字 k (用戶(hù) 根據(jù)用戶(hù)自定義規(guī)則從不同位置搜索 并簡(jiǎn)化可用信患 圖2 3 軟件a g e n t 的信息搜索機(jī)制 息到各個(gè)本地機(jī)并等待回復(fù)的通訊機(jī)制；a g e n t 漫游指軟件a g e n t 移動(dòng)或復(fù)制自 身到不同的位置或服務(wù)器，直接采集所需信息后返回到原始位置；搜索機(jī)制的第 三種類(lèi)型是為建立a g e n t 和數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器之間的直接連接，提前生成被連接數(shù)據(jù) 庫(kù)的元數(shù)據(jù)庫(kù)方式，當(dāng)軟件a g e n t 收到用戶(hù)的需求后，a g e n t 能夠直接搜索元數(shù) 據(jù)庫(kù)，然后，重新定位和目標(biāo)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器的連接。 ( 2 ) 信息過(guò)濾 a g e n t 能夠?qū)Πl(fā)送給用戶(hù)的信息進(jìn)行過(guò)濾或者排序，其基本思想是為用戶(hù)創(chuàng) 建一個(gè)在線代理入即過(guò)濾a g e n t ，賦予該a g e n t 足夠的知識(shí)以便清楚地了解用戶(hù) 對(duì)那些信息興趣，哪些信息是需要屏蔽掉的無(wú)關(guān)信息，從而避免用戶(hù)被大置的信 息淹沒(méi)。這類(lèi)過(guò)濾a g e n t 還能夠和搜索a g e n t 合作，使得檢索操作最終返回給用 戶(hù)的信息都是用戶(hù)所關(guān)心的，從而提供搜索韻準(zhǔn)確率和效率。 信息過(guò)濾可以從兩個(gè)方面來(lái)論述：第一類(lèi)信息過(guò)濾是直接根據(jù)用戶(hù)定義規(guī)則 進(jìn)行操作，舉例來(lái)說(shuō)，用戶(hù)能夠通過(guò)定義一些關(guān)鍵字來(lái)限制搜索范圍；第二類(lèi)過(guò) 濾是定義信息優(yōu)先級(jí)，通過(guò)判斷信息能否不經(jīng)過(guò)預(yù)處理程序如轉(zhuǎn)換和分割而直接 使用來(lái)決定信息的優(yōu)先級(jí)，信息的優(yōu)先級(jí)能夠在元數(shù)據(jù)描述中定義和生成n “。舉 例來(lái)說(shuō)，如果g i s 用戶(hù)僅僅能夠使用特定的g i s 包a r c i n f 0 處理g i s 數(shù)據(jù)，最 高優(yōu)先級(jí)信息格式應(yīng)該是c o v e r a g e a 或s h a p e r i l e s ，這些格式可以直接通過(guò)g i s 包使用，次優(yōu)先級(jí)信息格式將是其他的要求數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的格式，如d l g ( d i g i t a l l i n eg r a p h ) 。最低優(yōu)先級(jí)格式則是文本或表格等源數(shù)據(jù)，它們要求輔助的預(yù)處 理程序和分割技術(shù)等。 河海大學(xué)碩士學(xué)位論文空間信息共享模型研究與應(yīng)用 ( 3 ) 數(shù)據(jù)源中介 在數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中可能會(huì)遇到很多種不同類(lèi)型的系統(tǒng)和數(shù)據(jù)源類(lèi)型，且系統(tǒng) 之間、數(shù)據(jù)源之間無(wú)法進(jìn)行相互之間的直接溝通，這類(lèi)問(wèn)題在空間信息領(lǐng)域中經(jīng) 常出現(xiàn)。在這種情況下，a g e n t 可以作為不同數(shù)據(jù)源之間的中介，通過(guò)設(shè)定高層 次的語(yǔ)言和通信協(xié)議，為不同數(shù)據(jù)源之間的互操作提供有效的機(jī)制“。為了正確 的轉(zhuǎn)換信息，a g e n t 必須在轉(zhuǎn)換程序中獲取一些知識(shí)和方法，這些知識(shí)和方法可 以定義和封裝在面向?qū)ο髽?gòu)件的元數(shù)據(jù)中，封裝的元數(shù)據(jù)能幫助a g e n t 正確的轉(zhuǎn) 換信息。軟件a g e n t 的信息解釋器角色如圖2 4 所示。 圖2 4 軟件a g e n t 的數(shù)據(jù)源中介功能圖 通過(guò)這種信息集成方式，軟件a g e n t 能夠幫助用戶(hù)更精確和有效的完成g i s 操作。舉例來(lái)說(shuō)，如果一個(gè)g i s 用戶(hù)需要在其基于u n i x 平臺(tái)的g i s 系統(tǒng)中增加 一幅a r c i n f o 格式的江蘇省地下水井分布圖，而所需要的數(shù)據(jù)對(duì)象以a r c v i e w s h a p e f il e s 格式存儲(chǔ)在遠(yuǎn)程的w i l l d o w sn t 機(jī)器中，此時(shí)軟件a g e n t 就能夠幫助 用戶(hù)下載數(shù)據(jù)并能夠自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的格式轉(zhuǎn)換。信息轉(zhuǎn)換能夠幫助g i s 用戶(hù)容易 的集成各種不同類(lèi)型的g i s 數(shù)據(jù)和程序。 ( 4 ) 決策分析 軟件a g e n t 的