分析地球科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格及其對(duì)地理科學(xué)的影響探究

薛文義

【摘 要】本文首先介紹了什么是數(shù)據(jù)和科學(xué)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上解釋了一下什么是地球科學(xué)數(shù)據(jù)。緊接著，對(duì)地球科學(xué)數(shù)據(jù)共享的鑰匙——網(wǎng)格進(jìn)行了進(jìn)一步探究。然后，對(duì)數(shù)據(jù)網(wǎng)格與地學(xué)數(shù)據(jù)共享相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了探究。最后，對(duì)地理科學(xué)中地學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行一下簡(jiǎn)單的探究。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù) 科學(xué)數(shù)據(jù) 地球科學(xué)數(shù)據(jù) 網(wǎng)格 地理科學(xué)

中圖分類號(hào)：G4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.04.090

隨著信息技術(shù)一日千里的迅速發(fā)展，我們的生活中出現(xiàn)了許多新的名詞，比如：網(wǎng)格、網(wǎng)格計(jì)算以及數(shù)據(jù)網(wǎng)格等等。這些新名詞，也是地學(xué)數(shù)據(jù)相關(guān)科技人員關(guān)注的新方向。下面，本文就開(kāi)始對(duì)地球科學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格及其對(duì)地理科學(xué)的影響展開(kāi)進(jìn)一步分析和探究。

一、數(shù)據(jù)以及科學(xué)數(shù)據(jù)簡(jiǎn)介

數(shù)據(jù)是一種反映的時(shí)間、地點(diǎn)或者事件等量的信息，表現(xiàn)形式多種多樣，如：數(shù)字、代碼、圖形、圖像以及表格等。而科學(xué)數(shù)據(jù)，就是指科學(xué)實(shí)驗(yàn)、檢驗(yàn)等所獲得的和用于技術(shù)設(shè)計(jì)、科學(xué)研究以及查證與決策等的數(shù)值。科學(xué)數(shù)據(jù)，主要以數(shù)值數(shù)據(jù)、圖形數(shù)據(jù)、空間數(shù)據(jù)和文本數(shù)據(jù)為主，包括范圍甚廣，例如：調(diào)查和試驗(yàn)工作所獲得的長(zhǎng)期積累和整編的海量數(shù)據(jù)集、原始性基本數(shù)據(jù)以及科研工作者長(zhǎng)年累月積累的科學(xué)數(shù)據(jù)等等。

科學(xué)數(shù)據(jù)有著以下的特點(diǎn)：客觀性、長(zhǎng)效性、公益性、增值性、共享性、資源性、不對(duì)稱性、非排他性以及長(zhǎng)期積累性等等。21世紀(jì)，是一個(gè)信息化的社會(huì)，信息資源已經(jīng)成為了現(xiàn)在生活中競(jìng)爭(zhēng)的重要戰(zhàn)略資源。作為信息的基礎(chǔ)——數(shù)據(jù)，逐漸向系統(tǒng)化、科學(xué)化以及標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展。目前，從某一種角度上來(lái)看，科學(xué)數(shù)據(jù)的積累和開(kāi)發(fā)應(yīng)用程度體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力。然而，我國(guó)的科學(xué)數(shù)據(jù)建設(shè)依然存在許多問(wèn)題，科學(xué)數(shù)據(jù)的共享程度比較低以及開(kāi)發(fā)利用水平也有待提高。

二、地球科學(xué)數(shù)據(jù)

地球科學(xué)數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)中的記錄為最小單位，對(duì)地理特征和地理過(guò)程進(jìn)行相關(guān)的描述，是科學(xué)數(shù)據(jù)的一種類型，主要是反映了地學(xué)過(guò)程或地理特征的時(shí)空特征和屬性。它的名稱有很多，比如：地理數(shù)據(jù)、GIS 數(shù)據(jù)、地理空間數(shù)據(jù)或地球空間數(shù)據(jù)等等。地球科學(xué)數(shù)據(jù)，有著分布式的特征，具有空間定位的特點(diǎn)，比如分布式地球科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)。另外，地球科學(xué)數(shù)據(jù)采集有明顯的區(qū)域性，而地球科學(xué)數(shù)據(jù)的存貯、維護(hù)和更新主要是由分散的地球科學(xué)數(shù)據(jù)庫(kù)或?qū)I(yè)部門(mén)機(jī)構(gòu)共同完成的。另外，多尺度和空間拓?fù)湟彩堑厍驍?shù)據(jù)的特征。地球科學(xué)數(shù)據(jù)，為人類認(rèn)識(shí)自然和改造自然做出了極大的貢獻(xiàn)。

三、地球科學(xué)數(shù)據(jù)共享的鑰匙——網(wǎng)格

什么是網(wǎng)格？這就涉及到了Internet的發(fā)展史，Internet經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段。第一階段，將計(jì)算機(jī)連起來(lái)，可以收發(fā)一些e-mail；第二階段，通過(guò)Internet 將網(wǎng)頁(yè)連起來(lái)，構(gòu)成 Web 網(wǎng)；第三階段，Internet將所有網(wǎng)絡(luò)資源連起來(lái)，形成了網(wǎng)格。由此可知，網(wǎng)格，實(shí)際上是繼傳統(tǒng)因特網(wǎng)以及萬(wàn)維網(wǎng)之后的第三代因特網(wǎng)的應(yīng)用，是下一代 Internet的發(fā)展方向。網(wǎng)格是通過(guò)高速互連網(wǎng)絡(luò)將地理上分布、系統(tǒng)異構(gòu)的各種高性能計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)服務(wù)器以及虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)等連接并集成起來(lái)，形成一種的高性能計(jì)算環(huán)境，這個(gè)計(jì)算環(huán)境對(duì)用戶相對(duì)來(lái)說(shuō)具有一定透明性和虛擬性，是一個(gè)廣域范圍內(nèi)的無(wú)縫集成和協(xié)同計(jì)算環(huán)境。網(wǎng)格計(jì)算，就是計(jì)算供應(yīng)網(wǎng)，著眼于一些大型的應(yīng)用項(xiàng)目。目前，開(kāi)放源碼以及公開(kāi)合作的模式是國(guó)際上的網(wǎng)格研究主要采取的方式。對(duì)網(wǎng)格技術(shù)的研究，我國(guó)起步比較晚一些，與外國(guó)相比還有不小的差距，中科院計(jì)算所、清華大學(xué)、江南計(jì)算所、國(guó)防科大等是我國(guó)網(wǎng)格技術(shù)研究地，而就全世界的角度來(lái)講，關(guān)于網(wǎng)格的研究主要是在美國(guó)和歐洲進(jìn)行。

四、數(shù)據(jù)網(wǎng)格與地學(xué)數(shù)據(jù)共享

1.中國(guó)地學(xué)數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀。

地球科學(xué)數(shù)據(jù)，主要是針對(duì)地球形成演化、減輕自然災(zāi)害以及人類生態(tài)環(huán)境及其變遷等等一些重要科學(xué)數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，對(duì)人類實(shí)際生活中合理開(kāi)發(fā)資源和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展有著重要的意義。近幾年來(lái)，隨著數(shù)據(jù)資源的積累越來(lái)越多，社會(huì)各個(gè)層面也越來(lái)越渴望能夠使用到一些有用的數(shù)據(jù)，有的需要付出巨額才能從數(shù)據(jù)擁有者獲得。另外，由于科學(xué)數(shù)據(jù)本身一些特性或者我國(guó)的一些政策的限制，有的無(wú)法使用到數(shù)據(jù)。近幾年來(lái)，中國(guó)地學(xué)數(shù)據(jù)共享上面臨著物理或技術(shù)層面上的一些障礙，科學(xué)數(shù)據(jù)十分臃腫，大多都是無(wú)用的數(shù)據(jù)垃圾?？傊袊?guó)地學(xué)數(shù)據(jù)共享現(xiàn)狀不容樂(lè)觀。

2.數(shù)據(jù)網(wǎng)格在地學(xué)數(shù)據(jù)共享中的應(yīng)用。

數(shù)據(jù)網(wǎng)格，就是為了打破信息孤島和知識(shí)孤島的不良困境，實(shí)現(xiàn)信息共享。人們可以經(jīng)過(guò)網(wǎng)格計(jì)算，從數(shù)據(jù)網(wǎng)格中輕松獲取所用戶各自需要的數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)格式，不再受那些對(duì)數(shù)據(jù)封閉或者一些苛刻的限制，實(shí)現(xiàn)在動(dòng)態(tài)變化環(huán)境中有靈活控制的協(xié)作式信息資源共享。

3.中國(guó)地學(xué)數(shù)據(jù)資源共享網(wǎng)格系統(tǒng)建設(shè)。

美國(guó)的Globus項(xiàng)目，是著名的數(shù)據(jù)網(wǎng)格研究，該項(xiàng)目的研究目標(biāo)主要兩個(gè)，那就是：網(wǎng)格技術(shù)的研究以及相應(yīng)軟件的開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的制定。為了建設(shè)和完善一個(gè)地學(xué)數(shù)據(jù)資源共享網(wǎng)格體系，我們首先要對(duì)它的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解，它的結(jié)構(gòu)主要分為四個(gè)組成部分：數(shù)據(jù)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)層、數(shù)據(jù)網(wǎng)格服務(wù)層、數(shù)據(jù)網(wǎng)格應(yīng)用工具層以及應(yīng)用層。

五、地理科學(xué)中地學(xué)數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用的關(guān)鍵探究

關(guān)于在未來(lái)的地理科學(xué)研究中，如何采用數(shù)據(jù)網(wǎng)格技術(shù)，我們需要面臨的有三大技術(shù)難題。第一，網(wǎng)絡(luò)安全性。如何保障安全性，是信息時(shí)代面臨的首要難題，我們可以借助因特網(wǎng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，但是同時(shí)也面臨著一些罪犯進(jìn)行一些黑客活動(dòng)，攻擊系統(tǒng)漏洞。因此，網(wǎng)絡(luò)安全性問(wèn)題，一直以來(lái)是我們面臨的技術(shù)關(guān)鍵。第二，硬件和軟件的設(shè)備。由于信息全球化，而數(shù)據(jù)的使用和供給兩方都是處于一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程中，因此在未來(lái)網(wǎng)格技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中對(duì)服務(wù)器的響應(yīng)時(shí)間、網(wǎng)絡(luò)的帶寬以及網(wǎng)格管理軟件的復(fù)雜性與靈活性及網(wǎng)絡(luò)上各種設(shè)備的互操作性，都有著極高和全新的要求。第三，網(wǎng)格使用模式。如果從現(xiàn)有的操作系統(tǒng)環(huán)境轉(zhuǎn)化為網(wǎng)格環(huán)境，那么就需要一個(gè)適應(yīng)網(wǎng)格操作系統(tǒng)的新操作方式。

參考文獻(xiàn)

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