分析地球科学数据网格及其对地理科学的影响探究

薛文义

【摘 要】本文首先介绍了什么是数据和科学数据，在此基础上解释了一下什么是地球科学数据。紧接着，对地球科学数据共享的钥匙——网格进行了进一步探究。然后，对数据网格与地学数据共享相关问题进行了探究。最后，对地理科学中地学数据网格技术应用的关键问题进行一下简单的探究。

【关键词】数据 科学数据 地球科学数据 网格 地理科学

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.04.090

随着信息技术一日千里的迅速发展，我们的生活中出现了许多新的名词，比如：网格、网格计算以及数据网格等等。这些新名词，也是地学数据相关科技人员关注的新方向。下面，本文就开始对地球科学数据网格及其对地理科学的影响展开进一步分析和探究。

一、数据以及科学数据简介

数据是一种反映的时间、地点或者事件等量的信息，表现形式多种多样，如：数字、代码、图形、图像以及表格等。而科学数据，就是指科学实验、检验等所获得的和用于技术设计、科学研究以及查证与决策等的数值。科学数据，主要以数值数据、图形数据、空间数据和文本数据为主，包括范围甚广，例如：调查和试验工作所获得的长期积累和整编的海量数据集、原始性基本数据以及科研工作者长年累月积累的科学数据等等。

科学数据有着以下的特点：客观性、长效性、公益性、增值性、共享性、资源性、不对稱性、非排他性以及长期积累性等等。21世纪，是一个信息化的社会，信息资源已经成为了现在生活中竞争的重要战略资源。作为信息的基础——数据，逐渐向系统化、科学化以及标准化发展。目前，从某一种角度上来看，科学数据的积累和开发应用程度体现了一个国家的综合国力。然而，我国的科学数据建设依然存在许多问题，科学数据的共享程度比较低以及开发利用水平也有待提高。

二、地球科学数据

地球科学数据，以数据中的记录为最小单位，对地理特征和地理过程进行相关的描述，是科学数据的一种类型，主要是反映了地学过程或地理特征的时空特征和属性。它的名称有很多，比如：地理数据、GIS 数据、地理空间数据或地球空间数据等等。地球科学数据，有着分布式的特征，具有空间定位的特点，比如分布式地球科学数据库。另外，地球科学数据采集有明显的区域性，而地球科学数据的存贮、维护和更新主要是由分散的地球科学数据库或专业部门机构共同完成的。另外，多尺度和空间拓扑也是地球数据的特征。地球科学数据，为人类认识自然和改造自然做出了极大的贡献。

三、地球科学数据共享的钥匙——网格

什么是网格？这就涉及到了Internet的发展史，Internet经历了三个发展阶段。第一阶段，将计算机连起来，可以收发一些e-mail；第二阶段，通过Internet 将网页连起来，构成 Web 网；第三阶段，Internet将所有网络资源连起来，形成了网格。由此可知，网格，实际上是继传统因特网以及万维网之后的第三代因特网的应用，是下一代 Internet的发展方向。网格是通过高速互连网络将地理上分布、系统异构的各种高性能计算机、数据服务器以及虚拟现实系统等连接并集成起来，形成一种的高性能计算环境，这个计算环境对用户相对来说具有一定透明性和虚拟性，是一个广域范围内的无缝集成和协同计算环境。网格计算，就是计算供应网，着眼于一些大型的应用项目。目前，开放源码以及公开合作的模式是国际上的网格研究主要采取的方式。对网格技术的研究，我国起步比较晚一些，与外国相比还有不小的差距，中科院计算所、清华大学、江南计算所、国防科大等是我国网格技术研究地，而就全世界的角度来讲，关于网格的研究主要是在美国和欧洲进行。

四、数据网格与地学数据共享

1.中国地学数据共享现状。

地球科学数据，主要是针对地球形成演化、减轻自然灾害以及人类生态环境及其变迁等等一些重要科学数据进行研究，对人类实际生活中合理开发资源和社会可持续发展有着重要的意义。近几年来，随着数据资源的积累越来越多，社会各个层面也越来越渴望能够使用到一些有用的数据，有的需要付出巨额才能从数据拥有者获得。另外，由于科学数据本身一些特性或者我国的一些政策的限制，有的无法使用到数据。近几年来，中国地学数据共享上面临着物理或技术层面上的一些障碍，科学数据十分臃肿，大多都是无用的数据垃圾。总之，中国地学数据共享现状不容乐观。

2.数据网格在地学数据共享中的应用。

数据网格，就是为了打破信息孤岛和知识孤岛的不良困境，实现信息共享。人们可以经过网格计算，从数据网格中轻松获取所用户各自需要的数据和数据格式，不再受那些对数据封闭或者一些苛刻的限制，实现在动态变化环境中有灵活控制的协作式信息资源共享。

3.中国地学数据资源共享网格系统建设。

美国的Globus项目，是著名的数据网格研究，该项目的研究目标主要两个，那就是：网格技术的研究以及相应软件的开发和标准的制定。为了建设和完善一个地学数据资源共享网格体系，我们首先要对它的结构进行了解，它的结构主要分为四个组成部分：数据网格结构层、数据网格服务层、数据网格应用工具层以及应用层。

五、地理科学中地学数据网格技术应用的关键探究

关于在未来的地理科学研究中，如何采用数据网格技术，我们需要面临的有三大技术难题。第一，网络安全性。如何保障安全性，是信息时代面临的首要难题，我们可以借助因特网实现数据共享，但是同时也面临着一些罪犯进行一些黑客活动，攻击系统漏洞。因此，网络安全性问题，一直以来是我们面临的技术关键。第二，硬件和软件的设备。由于信息全球化，而数据的使用和供给两方都是处于一个动态的过程中，因此在未来网格技术应用过程中对服务器的响应时间、网络的带宽以及网格管理软件的复杂性与灵活性及网络上各种设备的互操作性，都有着极高和全新的要求。第三，网格使用模式。如果从现有的操作系统环境转化为网格环境，那么就需要一个适应网格操作系统的新操作方式。

参考文献

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