| 博士研究生学位论文 基于Agent的分布式地理信息系统研究，共55页。 摘 要 本文研究的重点是探讨一个利用Agent技术构造分布式GIS（DGIS）的方法，以及在此基础之上如何提供给用户一种简单方便的应用模式。 分布式GIS是当今GIS发展的必然趋势，分布式GIS面临着多方面严峻的挑战，然而现有的分布式GIS解决方案却存在很大的局限性，分布式GIS的能力有待于进一步的提高。Agent技术是一种全新的分布式计算技术，Agent是分布式环境下持续自主运行的计算实体，具有主动性、交互性、反应性、自主性等特点。一方面Agent技术为解决新的分布式应用问题提供了有效的途径，另一方面，Agent技术为全面准确地研究分布计算系统的特点提供了合理的概念模型。基于Agent的分布式GIS是解决当前分布式GIS所面临挑战的最有效的方法。 分布式GIS的基础是地理空间数据模型。本文首先基于对象关系数据库（ORDB）给出了一个地理空间数据分类、存储及管理的方法，并在此基础上提出了一个分层的GIS构件模型，进而再设计了一个基于数据库Cache的地理空间数据访问服务器（GuServer）。 通过分析分布式GIS的特点以及对分布式计算技术，尤其是Agent技术的比较和总结，给出了一个基于Agent技术的分布式GIS模型GeoAgent。在该模型里，我们首先给出了分布式GIS中Agent的分类及其结构，并分析了它的特点和行为；设计了GeoAgent的分布模型和体系结构，这是一个结构清晰，易于扩展的网络分布模型；提出了一个新颖的Agent移动策略，大大减少了地理空间数据的网络传输；对基于Agent的合作和并行进行了分析，构造了多个合作模型，使GIS领域中的合作应用成为可能；对分布式GIS中Agent的消息通讯进行了深入研究，设计了30多种消息类型，基本满足了GeoAgent的通讯需要；设计了一个基于专用Agent、面向用户任务的GeoScript语言，使得分布式GIS用户能够更加简单、方便地构造GIS应用；我们还对GeoAgent的负载、安全性及互操作性进行了广泛的探讨，并提出了一个“对等主机”模型以改善GeoAgent的性能。 分布式地理空间数据的快速导航一直是分布式GIS研究的重点。我们在空间元数据标准的基础上，构造了一个基于网络的分层空间元数据库框架，设计实现了不同级别的空间元数据库；在分层空间元数据库的支持下，基于地图的四个基本要素﹤专题，空间范围，地层，时间﹥，设计和实现了一个基于多Agent的地理空间数据查找策略，该策略能够很好地满足分布式地理空间数据快速导航的要求。 最后，我们基于DCOM机制，采用多线程技术实现了一个GeoAgent原型系统，并在城市规划和管理领域里进行了模拟应用。 实践表明，GeoAgent系统是一个真正的分布式GIS，它克服了传统基于Client/Server结构的局限。GeoAgent系统比之传统的地理信息系统能力有大幅度的提高，同时GeoAgent系统还为用户提供了一种简单方便的分布式GIS开发和使用模式；用简单的实现手段解决GIS中复杂的实际问题；地理空间数据处理Agent可以在数据所在地执行，大大减少了地理空间数据的传输；利用空间元数据和Agent，更好地实现了地理空间数据的快速导航。总的来说，GeoAgent系统具有潜在的良好性能，但由于系统设计和实现技术的局限性，也由于Agent技术亟待进一步的发展，因此，GeoAgent系统距离实用还有很长一段距离。 基于Agent的分布式GIS是一个崭新的研究领域，其研究与发展不仅对传统观念和传统技术带来极大的冲击，同时也将对GIS方法学、地理信息产业、数字地球等的发展产生深远影响。鉴于有关该领域的研究尚处于起步阶段，本文对基于Agent的分布式GIS模型及相关方面的问题进行了初步的探讨和研究，疏漏、偏颇之处在所难免，敬请不吝指正。 关键词：分布式GIS 分布式对象技术 Agent技术 地理空间数据模型 空间数据库 空间元数据 GuServer GeoAgent 分布模型 体系结构 GeoScript 对等主机 目 录 第一章 绪论 1 §1 地理信息系统的发展 1 §2 当前GIS研究情况 2 §2.1 已有分布式GIS的解决方案 2 §2.2 分布式GIS面临的挑战 3 §2.3 已有或正在进行的研究 4 §3 本文研究内容及论文组织 6 §3.1 研究目标 6 §3.2 研究成果 6 §3.3 论文组织 7 §4 符号说明 7 第二章 分布式计算技术及Agent技术 8 §1 分布式计算技术 8 §1.1 早期分布计算技术 8 §1.2 分布式对象技术 8 §1.3 基于Agent的分布式计算技术 9 §2 Agent技术 9 §2.1 Agent基本理论 9 §2.2 Agent实现方法 11 §2.3 Agent技术的优越性 12 §2.4 Agent的应用 13 §3 Agent技术在GIS中的应用 14 第三章 分布式地理信息系统基础 15 §1 地理空间数据模型 15 §1.1 地理空间实体分类 15 §1.2 地理空间数据组织 15 §1.3 地理空间数据存储及管理 17 §2 GIS构件 22 §2.1 服务层 22 §2.2 应用层 24 §2.3 系统平台层 24 §3 地理空间数据访问服务器——GuServer 24 §3.1 GuServer的结构 24 §3.2 数据库Cache的管理与更新 25 第四章 基于Agent的分布式GIS研究 26 §1 分布式地理信息系统 26 §2 GeoAgent分类及特点 27 §2.1 GeoAgent的结构及行为 27 §2.2 GeoAgent分类 28 §2.3 GeoAgent特点 29 §3 分布模型 30 §4 体系结构 32 §4.1 Facilitator/AgentServer 32 §4.2 Agent查找Agent——ASAgent 34 §4.3 AgentEntry 35 §4.4 通用Agent 35 §4.5 专用Agent 35 §4.6 GuServer 36 §5 移动策略 36 §5.1 关于Agent的移动 36 §5.2 GeoAgent的移动策略 37 §5.3 移动策略的优缺点 38 §6 合作分析 38 §6.1 通用Agent间的合作 39 §6.2 在通用Agent控制下的合作 40 §6.3 合作的可信保证 41 §7 并行分析 41 §8 消息通讯 42 §8.1 关于消息的假设 43 §8.2 消息的格式 43 §8.3 消息的类型 44 §8.4 通讯路由 47 §9 GeoScript语言 48 §9.1 GeoScript的作用 49 §9.2 GeoScript的设计 49 §9.3 GeoScript解释器 50 §10 负载 57 §10.1 主机负载和网络负载 57 §10.2 负载控制 58 §11 安全问题 60 §11.1 地理空间数据的安全性 60 §11.2 Agent系统的安全问题 61 §12 开放性和互操作性 63 §12.1 开放式GIS 63 §12.2 GeoAgent系统的开放性和互操作性 64 第五章 空间元数据研究及基于Agent的空间数据查找策略 66 §1 地理空间元数据研究 66 §1.1 地理空间元数据的研究现状 66 §1.2 我们空间元数据目标 67 §1.3 基于网络的空间元数据框架 68 §1.4 空间元数据设计 70 §1.5 地理空间元数据的管理 77 §2 基于Agent的空间数据查找策略 77 §2.1 空间数据请求描述规范 77 §2.2 基于Agent的空间数据查找策略 79 §2.3 地理空间数据查找策略的优化 82 §3 存在的问题 83 §3.1 地图取舍问题 83 §3.2 全局级空间元数据库中地图信息查找匹配的算法 83 第六章 GeoAgent原型系统的实现 84 §1 DCOM技术 84 §2 GeoAgent原型系统的实现 84 §2.1 GeoAgent原型系统的组成 84 §2.2 Agent基类 87 §2.3 公用数据类型 88 §3 GeoAgent原型系统的使用方法 89 §4 关键技术 89 §4.1 多线程技术 89 §4.2 同步技术 89 §4.3 Agent的调度 90 §4.4 对STOP_AGENT消息的处理 91 §5 DCOM实现机制存在的问题 92 第七章 GeoAgent原型系统应用 93 §1 应用领域介绍 93 §2 应用系统环境建设 94 §2.1 数据库建设 94 §2.2 系统模型 94 §3 应用实例 95 §3.1 应用实例1：道路改造拆迁管理 95 §3.2 应用实例2：地下管线查询 96 §3.3 应用实例3：地下水质量评价 97 §3.4 应用实例4：管网规划 100 §4 系统应用简要分析 103 §4.1 系统特点 103 §4.2 运行情况 103 第八章 总结及展望 105 §1 总结 105 §2 进一步的研究 105 §3 展望 106 参考文献 107 参考网址 114 附录 115 致 谢 116 |
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