面向服务的土地资源空间信息多级语义网格研究

摘要

随着土地资源信息化建设的不断深入，由各种多元异构问题引起的“信息孤岛”现象日益突出，并逐渐成为土地资源信息全面共享的最大障碍。近年来，网络服务技术的成熟以及网格服务(Grid Services)技术体系的形成，为解决地理空间信息共享与实现地理信息服务(GIS Services)提供了有效的手段。本文将地理信息共享与互操作技术.网格技术和土地信息管理方法与技术三者相结合，选取了基于开放地理空间联盟(OGC)技术集成网格技术的途径，提出了面向土地资源管理的土地资源网络服务模型，并在该模型基础上构架了土地资源多级语义网格，最后，实现了按省、市、县三级划分的土地资源语义网格原型平台。具体研究内容如下：
　　 1.分析了当前GIS与网格技术集成的两种途径。鉴于传统途径，即在已有网格平台上搭建GIS功能的方法，在设计思路、采用的技术手段.遵循的标准规范，适合的应用场景等方面对区域管理领域的不适宜性，选取了基于OGC技术集成网格技术的途径。该技术途径目前在国内仅限于理论探讨，在国内外尚无在土地管理等区域管理领域的实践尝试。为此，本文深入剖析了在区域管理领域实现该技术途径所涉及的各种问题。
　　 2、从语法角度探讨网络环境下地理信息服务的框架结构和实现技术，在借鉴OGC网络服务体系结构和面向服务体系架构(SOA)参考架构的基础上，通过制定土地资源服务的分类体系，提出了面向土地资源管理的土地资源网络服务模型，重点分析了模型的框架结构，并结合地理空间开放源码项目，给出了模型的解决方案。
　　 3、从语义角度尝试解决土地资源的语义异构问题。在对信息科学中的本体理论和本体工程方法进行较深入研究的基础上，分析了土地资源混合本体的结构，提出了本体开发和应用的一般技术路线，并通过解决三个具体问题，建立了本体应用的三种模式。
　　 4、在土地资源网络服务模型的基础上，从土地资源网格的内涵着手，结合网格理论和网格技术，设计了基于网格服务的土地资源多级语义平台，研究了该平台的体系结构、网格服务的分级模式和网格结点的部署策略。
　　 5.在上述研究的基础上，构建和部署了按照省、市、县三级划分的土地资源语义网格平台，并经过大数据量的测试，在实践中进行试用。
　　 研究表明，本文选取的OGC技术集成网格技术的途径是正确的；提出的面向土地资源管理的土地资源网络服务模型是可行的；所构架的土地资源多级语义网格具有实用性；本研究所实现的按省、市、县三级划分的土地资源语义网格原型平台，达到预期目标。本文提出的方法，为提高土地资源共享与互操作水平，提供了一条可行的新途径。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

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致谢

1绪论

1.1 地理信息共享与互操作综述

1.1.1 共享与互操作的概念

1.1.2 GIS互操作综述

1.1.3 GIS语义互操作

1.2 网格技术的发展与应用现状

1.2.1 网格技术的概念

1.2.2 网格技术的特征

1.2.3 网格技术的应用与发展趋势

1.3 土地资源信息化建设的现状

1.3.1 土地资源的概念

1.3.2 土地资源信息化发展现状

1.3.3 土地资源信息化存在问题

1.4 GIS与网格技术集成研究进展

1.4.1 SIG与网格GIS

1.4.2 SIG研究方法

1.5 GIS与网格技术在土地资源管理中应用

1.6 研究目的、内容和特色

1.6.1 研究目的

1.6.2 研究内容

1.6.3 研究特色

1.7 论文的组织思路和章节安排

2面向服务的地理空间网格基础理论及其支撑技术

2.1 GIS共享与互操作

2.1.1 GIS互操作发展

2.1.2 GIS语法互操作

2.1.3 GIS语义互操作

2.2 网格与网格GIS体系结构

2.2.1 网格体系结构

2.2.2 网格GIS体系结构

2.3 面向服务体系架构

2.3.1 网络服务综述

2.3.2 SOA综述

2.3.3 SOA架构模型

2.3.4 SOA支撑技术

2.4 本章小结

3面向网络服务的土地资源网络服务模型

3.1 OGC网络服务体系结构

3.1.1 OGC网络服务层次结构

3.1.2 OGC网络服务框架组成

3.1.3 OGC网络服务互操作堆栈

3.1.4 OGC网络服务互操作架构

3.2 基于开放源码的解决方案

3.2.1 开源地理空间基金会

3.2.2 开放源码项目简介

3.2.3 OpenGeo体系结构

3.3 SOA参考架构

3.3.1 参考架构综述

3.3.2 IBM SOA解决方案堆栈

3.3.3 CFA SOA技术参考架构

3.4 土地资源网络服务模型

3.4.1 地理信息服务分类标准

3.4.2 土地资源网络服务分类

3.4.3 土地资源服务模型体系结构

3.5 本章小结

4基于混合本体的土地资源语义互操作模式

4.1 本体分类及使用途径

4.1.1 本体的分类方法

4.1.2 本体的使用途径

4.2 本体构造原则与方法

4.2.1 本体构造原则

4.2.2 本体构造方法

4.3 本体描述语言与工具

4.3.1 本体描述语言

4.3.2 本体构建工具

4.4 土地资源本体应用模式

4.4.1 基于知识类的本体推理——宗地编号亲缘关系的构建

4.4.2 基于规则库的本体推理——土地利用新旧分类的转换

4.4.3 基于混合法的本体推理——城镇地籍数据库标准升级

4.5 本章小结

5面向网格服务的土地资源多级语义网格平台设计

5.1 土地资源网格的内涵

5.1.1 地理科学视角

5.1.2 社会科学视角

5.1.3 计算科学视角

5.2 土地资源多级语义网格平台设计

5.2.1 LR-MSG体系结构

5.2.2 LR-MSG服务分级模式

5.2.3 LR-MSG网格结点部署策略

5.3 网格服务的实现技术

5.3.1 网络服务资源框架的基本原理

5.3.2 网络服务资源框架的支撑工具

5.3.3 网格服务实现示例

5.4 本章小结

6土地资源省、市、县三级语义网格原型平台实现

6.1 系统设计

6.1.1 系统体系结构

6.1.2 系统功能设计

6.2 系统运行环境

6.2.1 试验数据

6.2.2 试验环境

6.3 系统运行示例

6.3.1 网格系统管理子系统

6.3.2 网格资源管理子系统

6.3.3 地理空间网格通用客户端

6.3.4 土地业务集成子系统

6.4 系统性能测试

6.4.1 测试环境

6.4.2 测试结果

6.4.3 测试结论

6.5 本章小结

7结论与展望

7.1.1 研究内容

7.1.2 创新特色

7.1.3 未来工作

参考文献

攻读博士期间发表论文