地球信息的特征是分布的，并具有基础性、共享性和综合性。目前出现的分布式对象计算技术可使地理信息的计算应用于社会各领域，成为信息基础设施的重要内容。首先分析计算模式的演化趋势，分析主要的分布式计算平台（DCP）CORBA的体系结构，研究分布式对象计算体系结构的各个层次以及地理信息在这个体系结构中所提供服务的定义和特征。在分布式计算平台上地理信息的分布式计算应为社会各领域提供四种服务，即空间查询服务、空间分析服务、空间制图服务和空间信息管理服务。分析地理信息分布式计算在网络GIS和空间信息基础设施的作用。

1．地球信息的分布式特征

人们对地球空间的认知来源于人类的探索和开发自然界的社会实践、人对自身的生存环境的感知以及对人类社会和经济活动同空间区域的关系的认识。地理信息是人类实践活动所认识和获取的地球空间自然和人造目标的定位和属性信息，是指有关地球实体的性质、特征和状态的表征或一切有用知识。它有别于其它任何信息。随着人类的发展，对地球的自然资源和环境的需求和改变越来越大，因为只有一个地球。地球信息技术将是重要的管理和规划手段。

地球信息是人类生存和发展的基本信息，具有丰富的内容。从表现形式上有地图图形信息、图像信息、图片、数据和文本信息。地理信息是一种类别较多的多媒体信息。

地球信息的本质特征是区域空间上的分布性，具有明显的地理参考系统。可以根据行政区划、自然地理区域、坐标系统、地名、地址或数码（邮政编码、电话号码）来识别它们。地理数据是分布在空间上的，采集、管理、维护和处理这些区域上的数据并没有因果、从属关系，而是分布的、相对独立的和并行的。

地球信息的另一重要特征是基础性和综合性。地理信息渗透到自然和社会的多种学科，地球信息的各种属性分布在不同的部门和学科中。自然资源、环境和社会经济数据分布在各个不同的部门，这些部门根据各自的需求来收集、保存、更新和维护属于自己范围内的数据，例如国土资源部门、水文部门、城市规划部门、环境保护部门等，都在自己领域内搜集和管理专业数据。

由于地球信息的基础性、共享性、综合性和分布性，用地理信息系统对地球信息处理的基础研究已形成一门地理信息科学。对地球信息的处理涉及到广泛的学科和技术（测绘、遥感、地理、计算机、通信、认知科学、人工智能等），同时也涉及最前沿的信息处理技术，分布式计算技术就是其中之一。

计算机信息处理技术和通讯网络技术的发展正在使整个人类社会进入信息化和数字化的时代。目前全球性的信息基础设施建设（又称信息高速公路），使社会各部门甚至家庭通过网络相互连接，这为地理信息的广泛使用提供了基础，使得地球信息可以为社会提供更广泛的应用，为可持续发展提供决策依据。地理信息的分布式计算是实施地球信息高速公路的主要技术之一。

目前不同的地球数据拥有部门和不同的地理信息应用部门，完全可能把地理信息系统和应用系统建立在不同的分布式计算平台（DCP）上，且应用不同的数据库。但由于缺乏相互的操作性和共识，不能为社会提供综合性的服务。地理信息分布式计算要解决的问题，是确定不同的分布式计算平台（DCP）之上需要建立哪些通用的地理信息服务功能，进一步在不同的分布式计算平台之间及不同的数据库之间实现信息的互操作，使地理信息技术融于主流的信息技术。

2．分布式计算技术的进展

在计算技术领域，计算模式经过了几次变迁。60年代和70年代，IBM领导了主机（Mainframe）的潮流，以集中的中心式计算为主导。80年代PC机和工作站的兴起，使得曾经是IBM主机执行的功能由PC机和工作站取代。计算模式的主流从主机转移到桌面。进入90年代，出现了客户机/服务器计算，使得主机和PC机达到某种平衡。随着网络时代的到来，分布式计算正在成为新的计算模式。计算模式的演化如图13．1所示。

目前分布式计算的实现主要依赖客户机/服务器计算，它是实现完全的分布式计算的一个中间步骤。完全的分布式计算是一个非集中的、对等的（Peer-to-Peer）的协同计算。是下一个世纪的理想计算模式。目前分布式计算主要采用的技术有面向对象的构件技术、以文档为中心的软件体系结构、标准，以及终端的用户编程。与面向对象的技术相结合的分布式对象计算技术成为分布式计算的主流。其技术特点是：

（1）主要解决分布异构环境下的互操作问题；

（2）将客户机/服务器模式与面向对象技术结合在一起；

（3）提供面向对象的 API；

（4）建立集成框架或软件总线；

（5）实现应用软件的部件化开发。

目前分布式计算平台采用的体系结构或标准有对象管理组织（OMG）的共同对象请求代理体系结构（CORBA）、微软（Microsoft）的分布式部件对象模型（DCOM）和分布式网络体系结构（DNA）、分布式计算环境（DCE）、以及SUN的JAVA。CORBA是世界著名组织对象管理集团的共同对象请求代理体系结构，已得到IBM、SUN等在内的700余家软硬件厂商的支持。

由于地理信息的分布特性，对地理信息的使用部门可能使用完全不同的系统。因此，为了实现地理信息的分布式计算，必须采用标准的、开放的和广泛支持的分布式对象体系结构。目前CORBA得到广泛的支持，因此，可以把地理信息的分布式计算建立在CORBA的基础之上。一个基于分布式对象的计算模型如图13．2。

一个分布式对象就是一个部件，能通过软硬件异构的网络而进行操作。每个对象是独立的、自我管理的和安全的。一个分布式对象同其他对象通过对象总线（ Object Bus）而一起工作，分布式对象是基于可扩展的体系结构，可减少软件开发和维护的费用，可进行对象的定义、重用和共享。

OMG对象管理组织是由软硬件厂商和用户组成的联合体。它一直致力于为开放的系统设定标准，以使不同的软件对象可以跨网络和操作系统而进行互操作。OMG制定了“对象请求代理体系结构”，它描述了一个称为“对象请求代理（ORB）”的软件总线，这个ORB为分布式计算模型提供了基础，允许客户应用与远程的对象通信，并动态或静态地激活远程操作，为实现ORB互操作而制定了“互联网ORB间协议（IIOP）”。这个协议是建立在TCP/IP的基础上，很快成为互联网和企业内部网Intranet上分布式对象间的通讯标准。

（1）基础平台服务。基础平台服务主要包括操作系统和网络服务。当采用基于CORBA的部件体系结构时，平台服务将处于最底层。平台服务包括：文件管理、数据库管理和访问、分布式计算和对象服务、图形服务、网络、操作系统、安全、事务处理、用户接口等。

（2）分布式计算和对象服务。采用面向对象，而不是面向过程（中DCE）的分布式计算服务。对象服务采用CORBA规范，这些对象服务的API是由OMG定义。OMG定义的对象服务主要包括：集合服务、并发访问控制、事件服务、外部化服务、接口版本类型服务、许可证服务、生命周期服务、消息服务、命名服务、持续的对象服务、属性服务、查询服务、关系服务、安全服务、启动服务、时间服务、交易服务和事务服务。

（3）公共设施。公共设施（基本系统服务）具有元服务的性质。所有的应用都离不开它，如注册管理服务。通常作为水平领域服务。OMG定义的公共设施有：自动化和脚本设施、公共管理设施、复合表示和交换设施、数据交换设施、图象压缩设施、信息存储和检索设施、国际化和时间服务、元对象（meta-object）服务、移动智能体（agent）设施、打印设施、显示输出设施、安全管理设施和工作流设施。

（4）共享领域服务。共享领域服务由一个或多个特定信息领域的特定应用引起的，因为他们是基于单一信息领域的需求，他们通常作为垂直领域服务。在基于部件的体系结构中，它们作为商用对象，成为应用的部件。用基于标准的接口提供服务。这些商用对象可引用其他商用对象和公共设施。这些共享领域服务作为一个工具盒可用于任何组合中，用共同设施和对象服务组合一起来建立特殊领域的应用和共同支持的应用。

（5）应用。应用包括特定领域的应用和共同支持的应用。特定领域应用是单一信息领域的应用程序，而在此领域之外不大可能用到。共同支持的应用提供多个领域的支持，如电子表格、字处理等。

3．地理信息的分布式计算服务

地理信息的分布式计算服务在主流的分布式计算平台中属于共享领域服务，它融于主流的分布计算服务，利用分布式计算平台提供的基础设施服务为其他信息领域提供地理信息领域内的计算服务。另外地理信息的分布式计算服务还为本领域内提供特定的针对性服务。地理信息分布式计算服务为社会各领域提供四类服务，按层次由低到高为：空间查询服务、空间分析服务、空间制图服务和空间数据管理服务。其中空间查询、空间分析和空间制图可为社会各领域所应用，通过信息基础设施可获得这些服务，称之为地理信息的共享领域服务。空间数据管理，包括地理信息的生产、维护等，将由特定部门来进行，称之为特定任务服务。

特定的地理空间领域服务，将提供那些地理信息领域独特的应用之间共享服务的能力（例如，地理信息的生产服务），但这种服务在其他信息领域没有适用性（例如，在医疗和金融服务领域）。

为其他信息领域提供的地理信息和共享服务，是那些可以为所有信息领域应用的地理空间领域服务（例如，地理空间显示服务可用于金融服务领域）。

分布式计算平台的共享领域服务可以用于地理信息领域的各种应用中，这些服务是商用对象，并不是地理空间信息领域内在部分。地理空间领域服务的层次如图13．3。

（1）地理信息的共享领域服务。分布式地理信息的共享领域服务涉及社会各领域客户的特定应用所需的常规服务，为特定领域的应用提供共享和集成的基础。这些应用基于标准的应用接口，这些服务包括空间查询、空间分析和空间制图。

（2）空间查询服务。地理信息集检索服务：通过空间信息交换网络和地理信息集的元数据属性，检索给定空间范围、时间和属性的地理空间信息集。

·属性查询服务：在给定的空间范围内的空间信息集上查询满足属性条件的地物目标。

·几何查询服务：在地理信息集上，查询几何目标体的各种属性。

·拓扑查询服务：查询目标体的邻接关系、包含关系等。

·距离查询服务：查询目标体间的距离。

·方位查询服务：查询目标体的相对方位。

·地理空间显示服务：在输出设备上输出用户所需的地理空间特征集合或图像。这些地理特征和图像可以是不同来源的，综合显示来满足用户的需要。

·图像综合服务：用基于计算机的空间模型建立和变换图像，透视变换，提高可视性，实现三维效果。

（3）空间分析服务。

·地理空间信息提取服务：从遥感或扫描图像上提取特征信息和地形信息的服务。

·地理特征分析服务：在一个特征或特征集内开发可用的信息，以得到面向应用的定量结果，而这些在原始数据中是得不到的。这包括缓冲区分析，对地理信息特征集的布尔运算、网络分析。

·图像理解服务：提供自动图像变化检测，登记图像变化，重要变化的分析，基于区域的和基于模型的差异。

·图像开发服务：支持遥感和扫描图像的分析，产生分析结果和报告。

（4）空间制图服务。

·地理空间坐标转换服务：将地理特征集的坐标从一个参考系统转换到另一个参考系统。

·地理注记服务：对图像或地理特征附加辅助信息。

·图像处理服务：图像缩放，颜色调整和各种滤波。

·特征综合服务：修改特征集合，提供所需的数据集和增强表达的效果。

·影像地图产生：也称图像合并和纠正服务，操作和合并图像，作为图像地图和其他之用，影像与地图的叠合。

·地理特征处理服务：支持终端用户感兴趣的特征集合的创建，质量控制方法、分析、显示和综合。

（5）地理信息的特定任务服务。为地理信息领域特定客户提供的针对性的服务，主要为地理数据的获取，地理信息的建立和维护，称之为地理数据的管理服务。

·地理信息生产：为生产图像和地理信息提供的服务。

·地理信息生产管理：管理信息生产过程的服务。

·地理符号管理服务：符号库的管理，为确定的地理特征指定符号类型。

·信息开发利用和分析：从地理数据中分析和融合多种类型的信息。

·订购和跟踪：接受、处理、跟踪和支持信息产品和服务。

·信息存诸和检索系统：提供数字存储、格式化产品和无缝数据的检索。

·信息交付：接受、存储和执行对感兴趣的信息的配置文档以支持所需信息的传递的服务。

·信息再现和复制：产生和复制数字产品和信息集的服务。

·用户支持：处理用户对有关产品、信息集和服务信息的需求的服务。

4．地理信息分布式计算在网络GIS和空间信息基础设施中的作用

地理信息分布式计算服务是在目前出现的计算机网络和各种分布式计算平台技术基础上实现地理信息系统的各种功能，使地理信息和处理技术融于主流的信息技术，它是在某一分布式计算平台上开发网络GIS的基础，也是跨越各种不同的分布式计算平台和数据库，实现地理信息的数据和处理功能互操作的基础。

GIS应用正在从部门企业走向社会。传统的GIS软件也在朝着基于Internet和Intra-net以及Extranet的网络GIS方向进行开发。为了充分发挥地理信息对社会发展和经济建设服务，进行地理信息的共享和互操作，减少开发费用，实施空间信息基础设施是必要的。空间信息基础设施是信息高速公路的重要组成部分，为全社会提供地理空间信息服务，为资源和环境管理、区域规划、可持续发展、灾害预测、金融和保险、投资、物业管理、科研和教育等等提供服务。

由于地理信息的区域性、分布性、共享性和综合性的特征，每个应用部门都需要一些基本的地理信息，在此基础上可建立各种专门的应用，实现部门间的信息的集成和互操作。为了实现这些分布式计算，需要建立一个共享的地理空间信息框架。空间信息框架是分布式异构的网络和系统下的各种数据库、数字图书馆和地理信息系统的集合，是空间信息基础设施建设的目标。通过分布式对象计算技术，实现空间信息框架上的信息访问、集成和互操作。空间信息框架主要包括两方面的内容：一是基础地理空间数据，基础地理数据是任何其他地理数据的基础参考框架；空间信息框架的第二个内容是空间服务，采用分布式对象计算技术和接口，提供对空间框架信息的访问、集成、融合和更新服务，提供用户同框架的交互。地理信息的分布式计算是实现空间信息框架的空间服务的基础。