文章目录
网格GIS的主要特点
网格GIS的优势
网格GIS工作原理
网格GIS实现技术
网格GIS是一种将地理空间数据组织成网格（格网）形式的地理信息系统。每个网格单元（通常称为“像元”或“格网单元”）代表特定的空间范围，具有固定的大小和形状。这种结构使得数据的存储、处理和分析更加高效。
网格GIS是网格计算在GIS领域的应用，我们可以从下列三点理解它的概念：
1、 网格是思想。网格计算的目标是共享资源和数据，并让所有结点共同工作，这与GIS工程的需要相一致。网格一个主要特征是在某些特殊规则下共享各种类型的资源，包括数据，应用，计算能力，这些规则可以保证网格系统中的各种资源在一起很好地工作。
2、 网格是技术。网格计算需要相当的技术来保证共享各种资源，并使它们彼此之间很好地协作；需要相当的标准来保证安全和整个系统各部分之间的通讯。网格GIS还需要更有效地共享各种类型资源的技术。
3、 网格是基础设施。网格系统由各种类型的计算机、数据、设备和服务构成。随着网格的发展成熟，建立全国范围甚至世界范围的若干资源结点变得十分重要；应当在因特网上组合大量的资源，并为用户提供优质的服务。当网格环境建立以后，用户可以像使用电力一样使用来自因特网的资源，而并不需要知道电力的来源。由于网格计算提供了软件和数据，我们投资和维护的费用将急剧减少。
网格GIS的主要特点
- 均匀分布
网格通常为正方形或矩形，每个单元具有相同的空间范围。
这种均匀性使得数据处理和分析变得简单。
- 数据类型
网格GIS可以处理栅格数据（如卫星影像、遥感数据）和矢量数据（如点、线、面等），将两者结合起来进行综合分析。
- 空间连续性
网格单元之间是相互连接的，能够更好地体现空间数据的连续性，适合于表征现象的分布特征。
- 高效存储
数据以网格形式存储，可以利用空间索引结构（如四叉树、KD树）来加速数据访问。
- 分析灵活性
可以根据分析需求调整网格大小，适应不同的空间分析任务。
网格GIS的优势
- 计算高效性
由于网格结构的均匀性，许多空间分析算法（如栅格运算、插值等）可以快速执行。
- 易于集成
网格GIS能够与其他数据模型（如矢量数据）进行有效集成，便于多源数据的综合分析。
- 适应性强
可以针对不同的应用场景调整网格大小和分辨率，适应不同的分析需求。
- 可视化便利
网格数据可以便捷地进行可视化，帮助用户更直观地理解空间现象。
网格GIS工作原理
- 数据获取
通过遥感、测量、调查等方式获取地理数据。
- 数据处理
将获取的数据转换为网格格式，进行分类、插值、归一化等预处理。
- 网格化
将地理空间划分为均匀的网格，计算每个网格单元的属性值，如平均值、总和等。
- 空间分析
应用各种空间分析方法（如缓冲区分析、重分类、叠加分析等）来提取有用的信息。
- 结果可视化
将分析结果以地图、图表等形式展示，便于决策和理解。
网格GIS实现技术
网格GIS的实现需要包括中间件技术、GML互操作语言、Web Services技术以及分布式计算技术等关键技术的支持。其中，分布式计算技术在第二节分布式地理信息系统部分进行了介绍。
1．中间件技术
在不断发展的网络环境中，无论是硬件平台还是软件平台，都不可能统一。大型应用软件通常要求在软硬件各不相同的分布式网络上运行。为了更好地开发和应用能够在异构平台上运行的应用软件，迫切需要一种基于标准的、独立于计算机硬件以及操作系统的开发和运行环境。中间件技术就起这样的作用，它是处于操作系统和应用程序之间的软件。人们在使用中间件时，往往是把一组中间件集成在一起，构成一个平台（包括开发平台和运行平台），但在这组中间件中必须要有一个通信中间件，因此可以比较形象地把中间件可以定义为：平台+通信。这个定义也限定了只有在分布式系统中，才能称为中间件。
在基于分布式的网格环境中，中间件可以分为以下三种类型：基于RPC的中间件、面向消息的中间件和基于对象请求/代理的中间件：
（1）基于RPC（Remote Procedure Call）的中间件。RPC是一种对传统程序设计语言过程调用的扩展，被调用的对象可以存在于分布式系统的任何物理平台上。
（2）面向消息的中间件。是指支持基于消息传递的进程间的通讯方式，这类中间件既适合于客户/服务器模型，也适合于对等网络模型，一般比基于RPC形式的中间件会具有更高的运行效率。
（3）基于对象请求/代理的中间件。此类中间件是面向对象应用程序的首选，消息通过对象请求代理进行路由选择，其同时处理集成和安全方面的问题。网格GIS要求实现跨平台的GIS的互操作，跨平台的GIS要求GIS功能能够跨平台，即在异构网络环境下实现GIS的分布式操作，这就要求中间件平台的支持，只有这样才有可能实现分布式GIS，在统一网格GIS接口下，不同分布式GIS可以实现跨平台的GIS的互操作。同样，无论是GIS系统中模块之间的互通、互操作，还是应用构件的搭建与跨环境的部署和管理，都需要中间件的支撑。从技术上看，中间件更有效的保证GIS系统的可靠性、可扩展性、可管理性、数据一致性和应用安全性等。其中两种比较重要的网格中间件—Globus网格中间件和ProActive网格中间件。
2．GML互操作语言
在构建网格GIS的体系结构中，将存在大量的中间件（Middleware）及智能主体(Agent)。那么，在异构系统之间，系统内中间件与中间件之间，中间件与智能体之间，智能体与智能体之间以及网格服务与应用程序之间将如何进行空间信息描述、共享、交互、存储、传输等，是GML（Geography Markup Language，地理标识语言）作用与应用所在。
GML（Geography Markup Language）是XML语言在空间地理信息领域的扩展，它是由OpenGIS联盟于2000年5月最先发布的，其目的在于描述、说明地理信息，可以很容易地表现空间信息的结构和内容，并能实现开放式的空间信息交换和管理。目前，GML已经成为业界公认的空间信息格式标准。由刚开始使用的DTD到后续版本使用的XML Schema语法和机制，GML提供了一个开放的、用于定义空间地理数据的框架。同时允许用户自己开发出基于遵循GML规范的子集，在这个基础上，又由于其开放式、跨平台的特性使得各个厂商用户能够遵循同一个规范，使相互之间进行空间地理数据的交换成为可能，用户也可以有自己的数据定义格式，但是在进行数据交换时用GML作为一个媒介来实现数据的传输和交换。
和HTML相比，GML天生就非常适合用于存储和传输空间地理特征的属性信息和几何信息。它在网络空间地理信息系统应用领域的地位就如一个深层驱动机，它能将地理信息系统的数据核心——地理特征，采用XML的文本方式进行描述，并能对网络地理信息系统的各功能部件之间的空间信息的传输、通信提供强有力的技术支撑。可以把它看作用于在互联网间资源的共享和交换的地理信息编码；新的地理信息词汇表达方式；新的应用于地理信息服务的通信组件。
3．Web Services技术
Web Services是网格关键技术，在网格GIS系统的实现过程中也有着重要的意义。Web Services是一种新出现的分布式计算技术，它致力于提供简单的，基于Internet的标准，比如XML，以解决异构的分布式计算问题。在这一点上，它与CORBA等是不一样的。Web Services定义了描述访问软件构件的技术，访问这些构件的方法，以及确定相关服务提供商的发现方法。
Web Services的体系结构是基于Web服务提供者、Web服务请求者、Web服务中介者三个角色和发布、发现、绑定三个动作构建的。简单来说，Web服务提供者就是Web服务的拥有者，等待为其它服务和用户提供自己的功能；Web服务请求者就是Web服务功能的使用者，使用SOAP（Simple Object Access Protocol）消息向Web服务提供者发送调用信息得到其服务。Web服务中介者就是将一个Web服务请求者和合适的提供者联系在一起的管理者，一般是UDDI（Universal Description， Discovery and Integration）。三个角色是根据逻辑关系划分的，一个实际的Web服务既可以扮演Web服务提供者的角色，也可以扮演Web服务请求者的角色，还可以两种角色都扮演。Web Services体系结构图中包含三种基本操作，三种角色之间的关系可简单地表示。
