研究的项目简短的地说

前景瞻望

神奇的网格

小J生活在测绘世家，自从他记事的时候起，他就听爷爷讲过野外测绘队员的许多惊险故事，这些带着浓烈传奇色彩的趣闻轶事，常常是小J向小朋友们夸耀的谈资。可从父亲和母亲那里却很少听到类似爷爷讲的故事。他只知道，父亲和母亲很忙，却不了解双亲为什么会那样忙，至于忙些什么，在小J的心目中更觉得茫然。

通过爷爷跟他讲测绘的那些日日夜夜里，他仿佛随着爷爷穿越了时空隧道，使他初步懂得测绘这门科学技术的来龙去脉。他突然发现爷爷走过来的路，恰好浓缩了测绘科学技术从古典迈向现代的漫长历程，而自己的父亲和母亲却已经跨入了现代测绘科学技术的飞跃阶段，发展速度之快，与时俱进。在信息时代中，自动化的生产流程，使野外的工作量大幅度减小，难怪小J很少能够从父亲或母亲那里听到爷爷经历过的那些富有传奇色彩的见闻。

从古典的地图到电子地图，从地面的天文大地测量到空间大地测量，从地面摄影到航空摄影，再发展成空间遥感，直到地理信息系统，我们的国家，在60年的时间里，迅速地从经典测绘进入现代测绘，这使小J惊奇地发现，从爷爷到父亲母亲，这两代人用急匆匆的脚步，终于赶上了世界潮流。

从黑白摄影到彩色摄影，从地面摄影到航空摄影，人们摸索了将近一个世纪，自从人造卫星进入太空后，RS和GPS的发展迅速进入快车道，而这两者的结合，成了地理信息系统的支柱技术。

有了RS、GPS和GIS以后，像爷爷和父亲母亲这样的测绘科技工作者都满足了吗？如果不满足，那下一步，测绘科学技术将向哪个方向发展呢？难道这仅仅是小J听了爷爷讲测绘以后引发的好奇心吗？

在小J看来，现代测绘已经发展到一个相当完美的境地，简直可以说无可挑剔。但爷爷有句话总是挂在嘴边上，那就是“科学技术的发展是永无止境的”。小J也非常赞叹爷爷的结论，他也感受到这种日新月异的变化。前不久，他在假日旅游时，见到过车载导航仪，而现在，他竟然在市场上见到了GPS手机，在这短暂时间里的变化，实在让人目不暇接。他终于渐渐悟出了一层浅显的道理，那就是科学技术的发展应该使人们能更便捷地去应用这些先进的科学技术。虽然小J并不知道测绘究竟会朝哪个方向发展，但他的这一感受，是不是跟测绘的发展贴点边呢？

干脆，小J把自己的感受直截了当地告诉爷爷，爷爷微笑着点点头，然后慈祥地说：“3S越往前发展，互相之间的结合就越来越紧密。再说了，现在测绘跟其他学科相结合，已经产生了越来越多的边缘学科，这些边缘学科会带着越来越强的生命力，奔突地朝前闯。正像你感受到的那样，先进的科学技术越来越被人们所接受，那必定会加快发展的速度。如果把科学技术当成象牙塔里的摆设，将其束之高阁，那就会失去鲜活的生命力！”

“爷爷，你能不能直截了当地把谜底揭开？也就是测绘的发展，主攻的方向究竟是什么？”

“那就是你妈妈天天在研究的项目，简短地说，就是‘网格’。”

“什么叫‘网格’？”

“知道分布式的计算方法吗？”

“爷爷已经在讲地理信息系统时说过，那就是将分散的计算机通过网络连接起来，将算题分散给不同地点的计算机协同地运算，就跟蚂蚁啃骨头一样，可以缓解超级计算机繁忙时的困境，是这样吗？”

“这是一种新型的计算模式，假如要计算复杂的科学算题，一般小型的PC机是承担不了这种任务的，但如果利用互联网将不同地理位置的计算机组织成一座‘虚拟的超级计算机’，其中每一台参与计算的计算机是其中的一个节点，千万个节点可以组成一张巨大的网，这张网就叫网格。”

“网格有什么优势呢？”

“这种网格组成了虚拟的超级计算机，所以，具有超强的计算机能力，此其一。再说，能充分调动网上闲置计算机的处理能力，即使是个人计算机，只要加入网格，就可以接收网格分配的计算任务，如果这张网格是商用的，那个人计算机在完成所分配的计算任务后，也能得到报酬。”

“想不到网格这种虚拟的超级计算机也有那么厉害！”

“是呀！举个例子来说，网格www.gridorg连接着各地的250万台计算机，这网格的费用完全是由赞助人提供，是为人道主义事业服务的，其中的计算机一半归大公司所有，另一半为个人中的固定计算机或随时可以上下网格的笔记本计算机，网格的整体计算能力可以达到3000万亿次浮点运算，其运算能力是当今世界上十大超级计算机联合起来的23倍。”

“真够厉害的，这网格是干什么用的呢？”

“网格专门是用来寻找当今世界上疑难病症的治疗药物，包括寻找癌症的治疗药物。能对千万种已知的化学物质进行分析，从中筛选出可能有效的物质进行动物或人体实验。”

“这好像跟测绘没多大关系呀！”

“在信息时代，网格的作用非常广泛，当然包括计算工作量庞大的测绘啦。你想呀，在1985年以前，计算机模式是以集中的计算方式为主，这就是超级计算机出现的缘由。而当分布式计算技术出现以后，这种分布式的系统，可以使许多物理资源和逻辑资源通过网络通信实现信息交换。”

“可是，这些分散计算机总得有一个控制系统进行操纵，才能实现有条不紊的分布式计算吧。”

“是呀，得有一个高层的操作系统对整个系统进行管理，才能使整个系统顺利运行，使系统中各部分资源既相互配合，并使整个分布式计算系统像一台计算机一样协调地进行运算。”

“爷爷说的意思我明白了，网格既然是一种系统，那系统肯定有大有小。”

“那当然，网格计算通常是指聚集地理分布的计算资源，实现高性能计算，形成全球性的计算体系，把整个互联网变成一台巨大无比的超级计算机，实现各种信息资源的全面共享。也可以组成区域性的网格，甚至是家庭或个人的网格。所以，网格的特点，不是指规模，而是指资源共享，消除资源孤岛。具体地说，中国的网格有中国国家网格（CNGrid）、中国教育网格（China Grid）等。”

“看来，无论是全球性的网格或区域性的网格，跟测绘的关系都很密切。”

“说到网格与测绘的关系，那是非常的密切。你看，大型地理信息系统数据的整合计算、实时遥感数据分析和数据同化计算、城市综合功能地理信息系统综合层面的分类计算和拟合计算、数字城市各类数据的综合快速分析等，都只能靠网格计算来完成。所以，网格计算最直接受益者之一就是测绘，也就是地理信息工程、数字城市建设工作者和管理者。”

“爷爷，中国现在有哪些网格？”

“除上面提到的中国国家网格、中国教育网格外，还有中国地球空间信息网格等。”

“中国地球空间信息网格建设得怎么样？”

“中国地球空间信息网格具有两类网格节点：网格主节点设在北京，配置超级计算机系统；普通节点7个，分别设在哈尔滨、西安、成都、武汉、广州、上海、乌鲁木齐，配置超级计算机系统，全部节点通过国家高速公用数据通信网络互联。各地的全球卫星导航系统（CNSS）跟踪站网络、RS数据采集及处理网络系统、各级政府的GIS信息中心、测绘行业管理部门就近与普通节点或主节点互联。我国在建设空间信息网格方面起步不久，但已经对传统的测绘行业提出了强烈的挑战。”

“传统的测绘，从古典发展到现代的3S，已经很完善了，为什么说空间信息网格的出现成了对传统测绘的冲击了呢？”

“你看，从技术上说，目前传统测绘行业所提供的单一化产品服务已经很难满足用户的需求，因为RS、GPS、GIS、各种观测和分析技术没有相互融合集成，便形成了许许多多孤立的所谓‘信息孤岛’，各单位出于专业的特殊需求，便产生了大同小异的分散采集和分析，不但重复量很大，而且服务的面很窄，这是一种低水平的服务。过去各单位这种采集和研究都是以单机运算为主的，而网格却是在分布式高性能计算环境中诞生的，这是一种质的飞跃。再说，地球信息网格的构造层次非常广泛，不但实现了地球空间信息资源的充分共享，同时可以与其他信息系统互相结合，形成跨行业、跨地域的综合性分布网格，因此，打破了过去的行业垄断，倡导开放式网格服务的体系结构。”

“爷爷，这开放式网格服务体系的含义是什么？”

“最突出的思想就是以服务为中心。在开放式网格体系结构框架中，将一切都抽象为服务，包括计算机、程序、数据、仪器设备等。这种观念，有利于通过统一的标准接口来管理和使用网格。开放式网格服务体系将整个网格看成是网格服务的集合，而这个集合是可以扩展的，这就使网格具有动态特性。开放式网格服务体系结构的诞生，使网格从一个封闭的世界走向了开放的环境，使之成为公益性的测绘服务体系，由于采用网格地理信息系统技术，所以，这种服务体系就转化为网格GIS体系。”

“网格GIS体系结构的基本内容有哪些？”

“其基本内容包括网格GIS的组成，各组成部分的功能及其运行机制。具体地说，网格节点是网格GIS中计算资源的提供者，包括高端服务器、集群系统、存储设备、数据库等，这些资源在地理位置上是分布的，所以宽带网络系统是为网格计算提供高性能通信的重要手段。而资源管理工具是网格GIS的智能体，承担解决各种网格GIS的硬件资源、软件资源及数据资源的描述、组织和管理等关键问题。另一种网格GIS的智能体就是任务调动的工具，使之对系统内的任务能进行动态调度，提高系统的运行效率。而应用层的可视化工具可以把计算结果转换成直观的图形信息，帮助研究人员摆脱理解数据的困难。”

“爷爷，我有一个疑问，这开放式网格服务体系如果谁都可以利用，就不怕泄密吗？”

“问得好！别忘了，这开放式网格服务体系自然少不了安全管理的工具，主要用来对用户的身份、网格的安全等进行管理与监视。值得指出的是，有些外籍人员，还曾入境进行非法测绘，收集敏感数据。另外，也曾有一些地理信息数据外泄的情况发生，其原因是GIS的软件，在开始阶段大部分靠引进，这就埋下了隐患，因此，提高GIS应用软件的国产化率，迫在眉睫，我们已经注意到了这些问题。”

“看来，大家必须擦亮眼睛，提高警惕！”

深情的嘱咐

关于境外人员通过非法测绘来收集我国敏感设施的地理数据一事，小J曾问过爷爷。爷爷解释得很明白，一旦这些敏感设施和重要资源地的详细地理数据被别有用心的那伙人所掌握，那就使这些目标随时会被锁定，一旦爆发战争就会被准确地摧毁。

可使小J费解的是，我们已经把国门打开，想尽快跟国际接轨，以便融入国际社会。我国每年两位数的GDP增长率，使综合国力大幅度提升，在发展中国家间带了个好头，使全世界处在贫穷饥饿状态下的广大人民深受鼓舞，而低廉的“中国制造”也使发达国家的普通老百姓受益匪浅。可为什么自从改革开放以来，总有一伙子人因为这样或那样的事百般挑剔，老在找茬呢？

就拿测绘来说吧，新中国成立60多年来，我国发生了翻天覆地的变化，可一直到现在，总有一伙子人在偷偷摸摸地千方百计想要窃取我国敏感地区的信息，这到底因为什么？

爷爷说：“根本的一条，就是我国改革开放以来实行的是社会主义初级阶段的市场经济，这跟国际上有些人的胃口大相径庭。我们越强盛，这伙子人就越不舒服。”

爷爷的话一针见血，说到点子上了，小J心里豁然透亮。

“爷爷，为什么在我们朝前走的时候，总有几只‘苍蝇’在周围嗡嗡叫呢？”

“这不奇怪，世界是复杂的，但‘苍蝇’毕竟是少数，让‘苍蝇’叫去吧，别去理会，我们挺起胸脯来，继续走我们自己的路！”