【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 對(duì)地理要素的插入，更新，刪除，檢索和發(fā)現(xiàn)服務(wù)。該服務(wù)根據(jù)HTTP客戶請(qǐng)求返回GML數(shù)據(jù)。其基礎(chǔ)接口是：GetCapabilities，DescribeFeatureType，GetFeatureGetCapabilities功能與WMS相同。DescribeFeatureType返回要素結(jié)構(gòu)，以便客戶端進(jìn)行查詢和其他操作。GetFeature可根據(jù)查詢要求返回一個(gè)符合GML規(guī)范的數(shù)據(jù)文檔。GetFeature是最重要的接口。其它接口如Transaction 它不僅能提供要素讀取，同時(shí)支持要素在線編輯和事務(wù)處理。WFS對(duì)應(yīng)于常見桌面程序中的條件查詢功能，WFS通過OGC Filter構(gòu)造查詢條件，支持基于空間幾何關(guān)系的查詢，基于屬性域的查詢，當(dāng)然還包括基于空間關(guān)系和屬性域的共同查詢。在Web上，WFS的請(qǐng)求不是以SQL實(shí)現(xiàn)的，而是通過Filter XML來實(shí)現(xiàn)，可擴(kuò)展性更強(qiáng)。WFS所返回的是查詢的結(jié)果集，從某種程度上說，區(qū)別于WMS的“數(shù)據(jù)的表現(xiàn)”，WFS的結(jié)果集是由完整的Schema定義和約束的結(jié)果集，以GML為載體。這個(gè)結(jié)果集，類似于桌面程序查詢結(jié)果的數(shù)據(jù)表。Web覆蓋服務(wù)（WCS）提供的是包含了地理位置信息或?qū)傩缘目臻g柵格圖層，而不是靜態(tài)地圖的訪問。根據(jù)HTTP客戶端要求發(fā)送相應(yīng)數(shù)據(jù)，包括影像，多光譜影像和其它科學(xué)數(shù)據(jù)。有二個(gè)重要操作GetCapabilities，GetCoverage:GetCapabilities返回一個(gè)描述服務(wù)和XML文檔，從中可獲取覆蓋的數(shù)據(jù)集合。GetCoverage是在GetCapabilities確定查詢方案和需要獲取的數(shù)據(jù)之后執(zhí)行，返回覆蓋數(shù)據(jù)。還有可選操作DescribeCoverageType。WPS是OGC組織提出的一種地理互操作服務(wù)，為它定義了標(biāo)準(zhǔn)接口，使得空間處理步驟的發(fā)布、用戶對(duì)這些處理的發(fā)現(xiàn)和綁定更加容易?！疤幚怼笔侵覆僮骺臻g參考數(shù)據(jù)的算法、計(jì)算或者模型?！鞍l(fā)布”意味著可以獲得機(jī)器可讀的綁定信息和人可讀的元數(shù)據(jù)，從而運(yùn)行服務(wù)發(fā)現(xiàn)和使用。WPS通過網(wǎng)絡(luò)向客戶端提供任何一種GIS功能，包括預(yù)編譯的計(jì)算或是基于空間參考數(shù)據(jù)的計(jì)算模型。WPS提供了從簡(jiǎn)單的操作如抽取一個(gè)空間參考numbers到復(fù)雜的操作如全球氣候編號(hào)模型，WPS需要的數(shù)據(jù)既可以從網(wǎng)絡(luò)獲取，也可以從服務(wù)器獲取。接口規(guī)范提供了一種機(jī)制，能夠確認(rèn)計(jì)算需要的空間參考數(shù)據(jù)、初始化服務(wù)，并管理計(jì)算結(jié)果使用戶獲取。WPS的目標(biāo)是能提供矢量和柵格數(shù)據(jù)的處理。WPS的互操作處理過程如圖所示。 OGC WPS互操作架構(gòu)Fig. OGC WPS interoperability frameworkWPS規(guī)范被設(shè)計(jì)成允許服務(wù)提供者列出web處理過程，如多邊形疊加，因此用戶不需要特別了解潛在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)或API就可以輸入數(shù)據(jù)和執(zhí)行操作。WPS接口將過程步驟、描述的輸入輸出、客戶端如何請(qǐng)求操作的執(zhí)行和如何處理操作的輸出等都統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)化。WPS接口定義了三個(gè)操作，這三個(gè)操作可以被用戶請(qǐng)求和，由WPS服務(wù)器和所有服務(wù)器實(shí)現(xiàn)所有的必要規(guī)范。這三個(gè)操作分別是：GetCapabilities此操作允許用戶請(qǐng)求和獲取描述某個(gè)服務(wù)器執(zhí)行能力的服務(wù)元數(shù)據(jù)文檔。GetCapabilities操作通過WPS接口提供了每個(gè)過程的名稱和通用描述。這個(gè)操作也支持客戶端服務(wù)器交互的規(guī)范版本的流通。DescribeProcess此操作允許用戶請(qǐng)求和獲取運(yùn)行在服務(wù)實(shí)例的過程的詳細(xì)信息，包括需要的輸入、允許的格式和輸出。Execute此操作允許用戶通過輸入?yún)?shù)和得到返回結(jié)果，執(zhí)行WPS實(shí)現(xiàn)的一個(gè)具體過程。這些操作與OGC的web服務(wù)有很多相似之處，包括WMS,WFS和WCS。圖1是概括WPS接口的簡(jiǎn)單UML圖表。這種類圖表表示了WPS接口類從OGCweb服務(wù)接口類中繼承了GetCapabilities操作，并且添加了DescribeProcess和Execute操作。圖 WPS接口UML圖Fig. UML diagram of WPS interface 目錄服務(wù)與目錄接口規(guī)范OGC WebService借助于網(wǎng)絡(luò)服務(wù)技術(shù)，制定了一系列相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范，致力于在地域上分布的地理空間數(shù)據(jù)與服務(wù)的互操作與共享。其中的網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)范(CSW)制定了用于發(fā)布與訪問地理空間數(shù)據(jù)、服務(wù)以及相關(guān)資源信息元數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)接口(interface)。為了實(shí)現(xiàn)OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)不同實(shí)現(xiàn)的互操作，OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)范制定了一系列相關(guān)的基本規(guī)則，所有OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的實(shí)現(xiàn)必須遵循規(guī)范中制定的基本規(guī)則。這些規(guī)則涉及幾個(gè)方面，包括:地理空間信息元數(shù)據(jù)查詢語言、基本元數(shù)據(jù)信息模型與服務(wù)訪問接口。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)訪問接口支持Hypertext Transferprotoeol(HTTP)協(xié)議。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄客戶端與服務(wù)之間的交互是通過標(biāo)準(zhǔn)HTTP協(xié)議的“請(qǐng)求一響應(yīng)”模式實(shí)現(xiàn)，也就是說，客戶端通過HTTP協(xié)議向網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)發(fā)送請(qǐng)求，并期望以HTTP協(xié)議接收到來自于網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)送回的請(qǐng)求結(jié)果或者錯(cuò)誤異常信息。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)訪問接口包含7個(gè)用于客戶端對(duì)服務(wù)進(jìn)行訪問的操作(Operation)，包括:GetCapabilities、DeseribeReeord、GetDomain、GetRecords、GetRecordById、Harvest與介即tansaction。其中GetCapabilities、DescribeRecord、GetRecord與GetRecordById為OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)的必選操作，其余為可選操作。圖 目錄服務(wù)接口Fig. Directory Services Interface這7種操作分為3類。第一類是基本服務(wù)操作(ServiceOperations)，基本服務(wù)操作是所有OGCWebServices系列服務(wù)都包含的操作，客戶端可以借助于基本服務(wù)操作獲取目標(biāo)OGC網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的功能描述，基本服務(wù)操作只包含GetCapabilities操作。第二類是查詢操作，包含DeseribeReeord、GetDomain、GetReeords與GetRecordById，客戶端借助于查詢操作獲得OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息模型以及從OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中搜索信息。第三類操作是管理操作，包含Harvest與Transaction，用于對(duì)服務(wù)中的信息進(jìn)行增加、修改或刪除。GetCaPabilities操作使得客戶端可以在運(yùn)行時(shí)(runiime)動(dòng)態(tài)獲得目標(biāo)OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)的元數(shù)據(jù)信息。一個(gè)成功GetCaPabilities操作的返回是一個(gè)包含目標(biāo)服務(wù)元數(shù)據(jù)信息的XML文檔。該文檔包含Servieeldentifieation、ServieeProvider、operationsMetadata以及FiltereeCapabilities四個(gè)部分。servieeIdentification包含與該OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)實(shí)現(xiàn)有關(guān)的元數(shù)據(jù)信息，比如服務(wù)名稱、版本、關(guān)鍵字等。Servieeprovider描述了服務(wù)提供者的信息。operationsMetadata詳細(xì)的描述了服務(wù)接口元數(shù)據(jù)，包含每一個(gè)操作的訪問地址、訪問方法、參數(shù)等。FilterCaPabilities包含該服務(wù)所支持的過濾功能，即搜索功能「70]。DescribeRecord操作使得客戶端可以在運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)獲得網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)所采用的元數(shù)據(jù)信息模型。利用GetC即abilities操作，客戶端可以獲得網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)元數(shù)據(jù)信息模型中所包含的所有類型，而利用DescribeRecord操作，客戶端可以獲得元數(shù)據(jù)信息模型中每一種類型的詳細(xì)定義?？蛻舳丝梢岳肎etDomain操作在運(yùn)行時(shí)獲得某一元數(shù)據(jù)記錄元素取值的允許范圍。通常情況下GetDomain返回的取值范圍要比該元素?cái)?shù)據(jù)類型所定義的取值范圍要小。GetRecords操作是網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)最主要的操作。在資源發(fā)現(xiàn)的通用模型中所包含的最主要方法包含兩個(gè)操作:搜索(search)與呈現(xiàn)(present)。OGC網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)規(guī)范中定義的GetRecords操作，基于HTTP協(xié)議的“請(qǐng)求一返回”模式將搜索與呈現(xiàn)兩種操作融合在一起。客戶端在GetRecords操作的請(qǐng)求中指定搜索的目標(biāo)元數(shù)據(jù)類型、搜索條件以及元數(shù)據(jù)結(jié)果返回形式，對(duì)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)進(jìn)行查詢。GatRecordByld是資源搜索通用模型中的呈現(xiàn)操作，它用于從網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中獲取由某一標(biāo)識(shí)(identifier)所指定的元數(shù)據(jù)記錄。Transactinn操作用于創(chuàng)建、修改和刪除目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中的元數(shù)據(jù)記錄。Transaction操作采用“推(push)”的方式在目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)目錄服務(wù)中創(chuàng)建新的元數(shù)據(jù)。在WWW網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，空間信息服務(wù)以Web Service方式實(shí)現(xiàn)，在各自的Web Server注冊(cè)，服務(wù)之間松散耦合，不能構(gòu)成在一個(gè)統(tǒng)一組織環(huán)境下的協(xié)同和共享。網(wǎng)格環(huán)境下地理空間信息服務(wù)布置在各個(gè)節(jié)點(diǎn)，有統(tǒng)一的資源發(fā)現(xiàn)和監(jiān)控機(jī)制[27]。WSRF通過使用Service Group來限制訪問權(quán)限和提供可用服務(wù)注冊(cè)表。ServiceGroup是一個(gè)WSResource，它將指向其他WSResources和純Web服務(wù)的指針成組在一起，利用服務(wù)資源可以起到監(jiān)控服務(wù)動(dòng)作的作用。目前OGC制定的GIS服務(wù)規(guī)范中，采用的是標(biāo)準(zhǔn)HTTP的get/post方法傳遞消息，由于該協(xié)議是無狀態(tài)無連接的協(xié)議，其每次連接只處理一個(gè)請(qǐng)求，服務(wù)器處理完客戶的請(qǐng)求并收到客戶的應(yīng)答后，即斷開連接，使得事務(wù)處理沒有記憶能力。這些標(biāo)準(zhǔn)HTTP固有的限制使得現(xiàn)有的OGC服務(wù)大多只能完成單一任務(wù)，使得各個(gè)GIS服務(wù)之間相互獨(dú)立，應(yīng)用集成度不高。隨著網(wǎng)格技術(shù)的發(fā)展，為空間信息獲取與處理提供了新的技術(shù)途徑[基于WSRF規(guī)范的GIS服務(wù)]。在WSRF網(wǎng)格框架下的空間信息服務(wù)，為服務(wù)增加狀態(tài)屬性資源，有效的解決OGC服務(wù)的瞬時(shí)性問題。本章對(duì)空間信息服務(wù)做了簡(jiǎn)單介紹，研究了OGC核心服務(wù)的體系架構(gòu)和主要功能，論述了webservice技術(shù)的支撐xml、soap、uddi、wsdl等關(guān)鍵技術(shù)，還對(duì)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)目錄的機(jī)制進(jìn)行了探討，最好指出了現(xiàn)有空間信息服務(wù)的不足和網(wǎng)格在空間信息服務(wù)中優(yōu)勢(shì)。3 網(wǎng)格相關(guān)技術(shù)從廣義上講，網(wǎng)格就是一個(gè)集成的計(jì)算與資源環(huán)境，或者說是一個(gè)計(jì)算資源池。網(wǎng)格能夠充分吸納各種計(jì)算機(jī)資源，并將它們轉(zhuǎn)化為一種隨處可得的，可靠的，標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)還是經(jīng)濟(jì)的計(jì)算能力。除了各種類型的計(jì)算機(jī)，這里的計(jì)算機(jī)資源還包括網(wǎng)絡(luò)通信能力、數(shù)據(jù)資料、儀器設(shè)備甚至是人等各種相關(guān)資源。從狹義的角度講，網(wǎng)格被稱為計(jì)算網(wǎng)格(putational grid)，即主要用于解決科學(xué)與計(jì)算問題的網(wǎng)格，它的資源指的僅是計(jì)算機(jī)資源。網(wǎng)格計(jì)算(grid puting)是指基于網(wǎng)格問題的求解，它將分布的計(jì)算源組織起來協(xié)同解決復(fù)雜的科學(xué)與工程計(jì)算問題。網(wǎng)格計(jì)算的概念是研究人員為了解決當(dāng)今的一些科學(xué)難題而提出的，它是一種利用互聯(lián)網(wǎng)或?qū)Ｓ镁W(wǎng)絡(luò)把地理上廣泛分布的各種計(jì)算資源互連在一起的技術(shù)，這些計(jì)算資源包括超級(jí)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)集群、存儲(chǔ)系統(tǒng)和可視化系統(tǒng)等。網(wǎng)格技術(shù)是在現(xiàn)有的概念和技術(shù)的基礎(chǔ)上提出來的，隨著分布式計(jì)算等其它計(jì)算技術(shù)的發(fā)展和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的提出和完善，以及人們對(duì)網(wǎng)格認(rèn)識(shí)的進(jìn)一步深化，網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)也在逐步的演進(jìn)。五層沙漏模型是Ian Forster等在網(wǎng)格發(fā)展的早期階段提出來的一種網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)。后來，在以IBM為代表的工業(yè)界的影響下，在網(wǎng)格體系結(jié)構(gòu)中引入Web Service技術(shù)，提出了目前廣泛流行的開放網(wǎng)格服務(wù)體系結(jié)構(gòu)OGSA(Open Grid Services Architecture)。OGSA在較高的層次上對(duì)網(wǎng)格的整體結(jié)構(gòu)和服務(wù)進(jìn)行了抽象的定義，為網(wǎng)格的構(gòu)建繪制了一幅藍(lán)圖，但對(duì)于具體各部分的功能和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的協(xié)議則沒有進(jìn)行定義。開放網(wǎng)格服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施OGSI(Open Grid Service Infrastructure)基于OGSA標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)網(wǎng)格環(huán)境中使用的各種服務(wù)之間的接口和協(xié)議進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)化。Web服務(wù)資源框架WSRF(Web Service Resource Framework)是在吸收Web服務(wù)的最新發(fā)展之后，對(duì)OGSI的重構(gòu)和演進(jìn)。Globus項(xiàng)目是目前國(guó)際上最有影響的網(wǎng)格計(jì)算項(xiàng)目之一，最初的目的是希望把個(gè)高性能計(jì)算中心通過高性能網(wǎng)絡(luò)連接起來，方便大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)使用，提高高性能計(jì)機(jī)的使用效率。目前Globus項(xiàng)目和商業(yè)計(jì)算領(lǐng)域的Web服務(wù)技術(shù)融合在一起，希望不僅局限于科學(xué)計(jì)算領(lǐng)域，而且能夠通過對(duì)各商業(yè)應(yīng)用進(jìn)行廣泛的、基礎(chǔ)性的網(wǎng)格環(huán)境支持，實(shí)現(xiàn)更方便的信息共享和互操作，從而對(duì)商業(yè)模式、工作方式和生活方式產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響Globus對(duì)資源管理、網(wǎng)格安全、信息服務(wù)、數(shù)據(jù)管理以及應(yīng)用開發(fā)環(huán)境等網(wǎng)格計(jì)算的關(guān)鍵理論進(jìn)行了廣泛深入的研究，開發(fā)出能在多種平臺(tái)上運(yùn)行的網(wǎng)格計(jì)算工具軟件Globus Toolkit。Globus Toolkit是由Globus項(xiàng)目開發(fā)的能夠用來編寫基于網(wǎng)格應(yīng)用程序的軟件工具箱。這個(gè)工具箱能夠用來幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格試驗(yàn)和應(yīng)用平臺(tái)，開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的應(yīng)用程序。Globus Toolkit建立在SOAP、WSDL和WSI等Web服務(wù)技術(shù)的基礎(chǔ)之上，用來支持分布式狀態(tài)的管理。基于Globus Toolkit進(jìn)行網(wǎng)格服務(wù)開發(fā)是當(dāng)前開發(fā)網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)的主要手段。它提供了網(wǎng)格系統(tǒng)的基礎(chǔ)服務(wù)，可以構(gòu)建復(fù)雜的網(wǎng)格應(yīng)用系統(tǒng)。2005年，基于新標(biāo)準(zhǔn)WSRF的網(wǎng)格平臺(tái)Globus Toolkit4(GT4)面世。GT4針對(duì)G1obos項(xiàng)目中提出的各種協(xié)議，提供了一系列的服務(wù)、軟件庫、編程接口和使用例子?？偟膩碚f，GT4主要包括：資源分配管理，監(jiān)控和發(fā)現(xiàn)服務(wù)（MDS）,網(wǎng)格文件傳輸服務(wù)(GRIDFTP),： Globus Toolkit體系概覽GT4是一個(gè)開放源代碼的網(wǎng)格基礎(chǔ)平臺(tái)，是WSRF的實(shí)現(xiàn)，基于開放結(jié)構(gòu)、開放服務(wù)資源和軟件庫，能夠用來幫助規(guī)劃和組建大型的網(wǎng)格試驗(yàn)和應(yīng)用平臺(tái)，開發(fā)適合大型網(wǎng)格系統(tǒng)運(yùn)行的大型應(yīng)用程序，為構(gòu)建網(wǎng)格應(yīng)用提供中間件服務(wù)和程序庫。GT4體系結(jié)構(gòu)由五類組件構(gòu)成，分別是安全(Sec