互联网实现了计算机硬件资源的连通,万维网实现了网页的连通,网格(Grid)则利用互联网将分散在不同地理位置的计算机组织成一台“虚拟的超级计算机”,以实现计算资源、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源以及软件资源等的全面共享。随着开放网格服务体系结构(OGSA)的提出,网格计算技术从科学与工程计算领域扩展到以分布式系统集成为主要特征的商业应用领域。OGSA以“网格服务”为中心,将各种网格资源抽象为网格服务,以网格服务这种统一的实体提供共享接口,有效地屏蔽了网格资源的异构性。在网格计算环境下,空间信息用户将不仅可以获取分布式空间数据服务,还可以分布式空间处理服务,甚至租用计算资源、存储资源等都将成为可能,直接的效果就是从GIS应用走向基于网格的空间信息服务,即网格空间信息服务。网格空间信息服务是一个创新性的理论与技术体系,它改变了GIS系统的设计和应用模式,为空间信息用户对空间数据进行信息获取、共享、访问、分析和处理等各种需求提供了切实可行的解决思路和实施方案。 GIS互操作是21世纪GIS研究的一个重要领域,是在分布式计算和异构空间数据库的情况下出现的,一般划分为数据互操作和功能互操作两个基本层次。网格计算环境下,互操作仍然是网格空间信息服务面临的关键问题。网格空间信息服务将GIS功能按一定规范分解进而基于OGSA封装为具有空间处理功能的网格服务,即空间原子服务。因此,空间原子服务是网格空间信息服务的核心研究内容,同时,它将互操作的关键问题也转化为了空间原子服务之间的互操作问题。论文从网格空间信息服务的核心研究内容——空间原子服务的研究入手,以解决其关键问题——数据互操作和功能互操作为目标,进行了探索性研究,取得了如下主要研究成果: 1 网格空间信息服务是一种设计、开发、管理、部署和维护空间网格服务(空间原子服务及空间组合服务)的方法论,也代表一种获取、传输、存储、管理、分析处理及显示空间数据、空间信息和空间知识的技术体系。 2 建立了一种基于OGSA的网格空间信息服务体系结构。该体系结构自下而上划分为5个逻辑层:资源层、基础服务层、元服务层、服务层以及应用层,它突出了空间原子服务在网格空间信息服务中的核心地位,也能反映网格空间信息服务的数据互操作与功能互操作的关键问题。 3 系统地研究了空间原子服务的互操作框架,包括其分类体系、服务框架以及互操作协议栈。根据空间处理功能,空间原子服务被划分为人机交互服务、信息管理服务、工作流服务、处理服务、通讯服务和系统管理服务6大类,各类服务又进一步划分为若干服务类型,并描述了各类服务的空间处理语义。服务框架建立了可被任何空