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空间数据网络共享平台的建设是一项利国利民的宏伟工程,同时也是一项在分布式环境中复杂的系统工程。该工程有助于发挥科学数据的巨大价值,是信息全球化的必然选择。异构空间数据的共享机制和空间信息服务的安全策略是共享平台中的两个关键性问题。本文针对这两个关键性问题进行研究,目标是在分布式环境中使得共享平台的最终用户可以对空间数据进行深度地共享,以及在共享平台的各个分节点之间实现空间信息的互操作,使服务可以灵活地组合,实现安全的“按需服务”,从而提高空间信息Web服务的质量。
本文结合国家基础科研项目“中国地球系统科学数据共享网”,对空间数据的共享机制,空间信息的Web服务,异构系统的互操作以及其安全策略等进行了研究,主要工作成果包括以下4个方面:
(1)分析了以往空间数据网络共享的瓶颈问题,尤其是共享机制的问题,即以往的机制侧重于提供数据的共享,缺乏对空间信息Web服务共享的支持,系统架构扩展性也不强。针对这一瓶颈问题,本文提出和实现了基于“地理服务总线”的共享机制。该机制采用了SOA的设计架构,以空间信息Web服务为基础,增强了系统架构的扩展性和互操作性,提高了空间信息服务的透明性。
(2)结合软件方法学,对空间数据网络共享平台总体模型的系统架构进行了研究。针对一维系统架构的紧耦合性,引入面向方面编程的设计方法,提出了空间数据共享和服务的分布式多维系统架构,增强了系统的可重用性;
(3)在数据资源的访问安全控制上,提出了一种基于安全角色的多层多级的安全策略;针对分布式环境中共享节点之间交互服务的安全控制,提出了一种基于WS-Security的策略;并把这些策略应用到了SDNSP-NIGLAS的系统设计中。
(4)为了消除空间信息Web服务时的语义冲突问题,引入了领域本体Geo-ontology,提出了空间信息共享和Web服务的模型(SIS_WSC)。模型中的空间信息Web服务本体层设计,有助于解决空间信息Web服务的语义问题;模型中的空间数据本体层设计,有助于从数据中挖掘“纵向”以及“横向”的知识,从而提高数据服务的质量。在这两层本体的基础上,设计和实现了生成最优空间信息Web服务的组合算法,优化了Web服务的合成,改善了以往空间数据网络共享平台中空间数据多、知识信息少以及空间信息服务质量差的问题。
根据上述理论的研究,本文在JAVA平台上实现了一个空间信息网络共享的原型系统SDNSP-NIGLAS,并在多个分布式异构节点中对SDNSP-NIGLAS进行了成功的测试,从而验证了上述理论方法的实用性和有效性,为国家科学数据共享的进一步研究打下了良好基础。