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针对当前地理建模、地理模型共享过程中存在的“模型孤岛”问题,我们提出了分布式地理建模环境的构想。这一构想的目标是为地理学家提供一个便捷的平台,使其能够方便地复用已有的地理模型,真正实现异构地理模型在网络中的共享。
由此可见,地理模型的共享和复用是分布式地理建模环境的核心。为实现模型共享和复用的目标,有三个关键问题必须要解决:(1)如何才能恰当描述出已有地理模型的特征?(2)如何才能将已有地理模型进行合理的集成,实现复用?(3)如何管理分散在网络中的所有地理模型资源?
本文的工作主要就是围绕以上三个问题所展开,主要研究内容为以下三点:
1.地理模型元数据规范的设计地理模型的构造和计算机技术是紧密相关的,所以要实现模型真正的共享,就需要从计算机实现的层次上来研究模型的标准化建设。因此,我们将地理模型在计算机层面上抽象为5个主要行为特性:入口命令、输入数据、输出数据、调用其他模型、触发地理事件。针对这5个行为特性以及其他描述性信息,我们提供了一套详细描述异构地理模型的元数据规范,让地理学家在不改动原有模型的情况下,通过这些元数据信息就可以了解地理模型从功能到结构的全部信息。
同时,我们还建立了包含数据类型、文件格式、数据单位、专有名词等信息的语义库,将模型的输入输出更进一步在语义上进行标准化。从而使模型与模型集成时能够实现输入输出数据的自动匹配,最大限度地减轻地理学家的建模压力。
2.地理模型集成规范的设计针对地理学家层面和计算机层面,我们分别设计了一套模型集成规范:概念模型契约和可执行模型契约。其中概念模型契约是地理学家在图标式建模环境中通过拖拽模型的图标搭建的图形化契约;而可执行模型契约是由概念模型契约翻译得到、能够被模型执行环境直接解析执行的文本契约。
我们首先针对地理模型的特点,总结了地理模型间可能的组合方式,这是概念模型契约的基础;同时设计了一套流程定义语言(PDL),可以将概念模型契约翻译为可执行模型契约;此外,在翻译概念模型契约时需要结合地理模型的元数据信息和语义库,实现模型间数据的自动匹配和流动:最后,通过一个大气水循环的简单例子,展示了建模过程中产生的概念模型契约和相对应的可执行模型契约。
3.地理模型管理环境的设计与实现分布式地理建模环境由图标式建模环境、模型管理环境和模型执行环境三部分组成。其中,模型管理环境是分布式地理建模环境的基础环境,它负责管理环境中的所有计算资源(如运行结点的信息)和模型资源(包括模型的元数据信息、概念模型契约和可执行模型契约等),以及建模过程中产生的地理事件的相关信息。
模型管理环境包括基础数据、Socket通信、模型管理、地理事件管理、计算资源管理等模块。它与图标式建模环境、模型执行环境通过Socket通信模块传输各种信息,同时,还提供一个Web界面与用户进行友好交互。
通过以上三点工作,本文希望能够对现有的分布式地理建模环境提供模型共享和复用方面的有力支持,更好地方便地理学家的建模工作。