地理信息系统具有较强的空间数据管理、分析能力，在涉及空间信息的许多学科和行业应用广泛。地理学家需要借助工具分析地理过程，复杂资源环境问题的解决也需要能进行过程分析的模拟工具。而地理信息系统过程分析方面的能力较弱，难以对复杂的时空动态变化的地理现象进行模拟，无法满足对过程分析的需求。因此，地理模拟系统的概念应运而生，以解决当前地理信息系统时空动态信息表达以及地理空间系统过程分析能力较弱等问题。地理模拟系统作为地理信息系统的重要补充，能够探索和分析地理现象的格局形成和时空动态演变过程。目前，元胞自动机模型和多智能体系统是地理模拟系统两个最核心的组成部分。地理模拟系统本身属于典型的计算密集型任务，特别是在大尺度地理模拟时，计算量非常庞大，利用普通计算机的串行计算往往耗时过长，甚至于无法进行计算，因此本研究提出利用网格计算环境实现地理模拟系统。　　 构建基于网格计算环境的地理模拟系统可扩展地理信息系统的分析功能，提高处理地球观测数据和进行各种地理过程分析的能力，对资源环境问题的发生与发展过程实现快速、高效地数字化重建，使之成为城市和区域资源环境信息分析和应用的平台与关键技术，为解决紧迫的、与社会发展关系密切的资源环境问题作出贡献。　　 在网格计算环境下，利用基于消息传递接口的粗粒度并行地理元胞自动机算法对大尺度城市群土地利用演变进行模拟。并在算法中引入“影元胞”技术解决地理元胞空间各子域之间的边界交换问题。基于消息传递接口的地理元胞自动机算法比较适合应用于由多个计算机所组成的机群，随着多核处理器的普及，基于共享内存模式的细粒度并行模式逐渐显示出其优越性。共享内存模式下，同一个节点内部的各个处理器可共享同一块内存，与消息传递模式相比省去了数据分发以及元胞边界交换进行消息传递的时间。但共享内存模式只适用于单节点，当模拟区域范围特别大时，这种方法也无能为力。而基于分布式共享内存的粗-细粒度混合模式将消息传递模式与共享内存模式相结合，节点之间利用消息传递模型进行数据分发与消息传递，而同一节点内存则使用共享内存。在曙光5000A高性能计算集群上对三种模式的地理元胞自动机模型分别进行实验，利用运算时长、加速比等性能指标对结果加以比较。以珠江三角洲作为研究区进行实验，结果表明，单节点下，共享内存模式并行地理元胞自动机算法的效果要好于消息传递模式并行地理元胞自动机算法；多节点情况下，分布式共享内存模式并行地理元胞自动机算法的效果要好于纯粹的消息传递模式并行地理元胞自动机。　　 建立可用于真实地理环境的传染病时空传播模拟模型，有助于把握传染病的时空传播规律，为相关部门控制传染病的蔓延提供科学的决策依据。本文在网格计算环境下建立一种新的基于小世界网络的多智能体传染病时空传播模型，模型中多智能体系统用于反映个体间的时空动态相互作用，而小世界网络用来表示多智能体之间的社会关系。模型主要由智能体属性定义、移动规则、邻域、社会关系网络的构建以及智能体状态转换规则几部分组成。其中，智能体社会关系网络的构建以及状态转换规则的确定是模型的核心。与传统的传染病传播模拟模型相比，该模型引入了个体对感染“记忆”的时间衰减效应、个体间的空间距离以及社会关系对感染的影响。利用所提出的模型，选取广州市为实验区，基于C++语言在高性能网格计算平台上模拟了流感的时空传播过程。与传统的传染病系统动力学SEIR模型和纯粹的基于多智能体系统的传染病传播模型相比，该模型的模拟结果与实际观测数据更为接近。　　 目前通过网格计算中间件所提供的网格计算环境距离完善而又易用的网格计算环境还有相当大的距离。网格计算平台所采用的Web技术使得网格使用者只需使用普通的浏览器即可使用网格，平台将各种技术聚合起来为网格使用者提供实际功能，对用户有效屏蔽了技术细节。这些功能使得网格使用者摆脱了网格服务技术及繁琐的命令，可将精力集中在问题的求解上。通过构建地理模拟系统网格计算平台，使得网格使用者很容易地使用平台所提供的身份验证及地理模拟空间数据上传、训练土地利用及空间距离位置指定、训练土地利用数据内容描述、地理模拟转换规则提取及参数设置、地理模拟网格作业参数设置以及网格并行作业提交等一系列功能，进行大尺度城市群演变高性能地理计算与模拟。地理模拟系统网格计算平台不需要网格使用者再建立相关模型，同时也无需关心后台高性能计算资源的技术实现细节。　　 基于网格计算的地理模拟系统的构建，可为研究人员、政府官员及公众提供一个高效分析资源环境动态系统的技术手段。通过模拟系统的分析，可帮助了解各种地理过程和机理，并作为人——地交互影响分析的探索工具，为资源与环境问题的规划与实施提供科学的空间决策支持。另外，也将为政府规划部门提供一个高效、灵活可靠的地理模拟规划平台。