自從紙張發(fā)明以后，人類用紙質(zhì)地圖表示地理空間信息已有幾千年的歷史。電子計(jì)算機(jī)出現(xiàn)后，人們又開始在計(jì)算機(jī)中用離散而有拓?fù)潢P(guān)系的點(diǎn)串來(lái)描述點(diǎn)、線、面、體各種空間要素，這就出現(xiàn)了數(shù)字地圖。信息技術(shù)發(fā)展到今天，數(shù)字地圖已不是地理空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中唯一的表示方法，網(wǎng)格技術(shù)對(duì)原有的GIS提出了新的挑戰(zhàn)。 　

     GIS在過(guò)去10年內(nèi)得到了極大的發(fā)展。但面對(duì)新技術(shù)，它還有許多局限。一是空間信息的利用率不高，各個(gè)部門建立的信息系統(tǒng)與地理信息系統(tǒng)難以相互利用，形成信息“孤島”。傳統(tǒng)的空間信息系統(tǒng)沒能很好地解決空間信息的共享和利用問(wèn)題。究其原因，主要在于GI S是面向空間數(shù)據(jù)，特別是地圖數(shù)據(jù)的，而不是直接面向空間信息的。空間信息必須用某種算法由空間數(shù)據(jù)導(dǎo)出來(lái)。所以對(duì)用戶特別是大型用戶的大任務(wù)，它是不友好的，不方便的，也是十分費(fèi)時(shí)的。二是目前的數(shù)字化地圖還不能離開比例尺的概念。多比例尺的影像或DEM數(shù)據(jù)目前已實(shí)現(xiàn)了某種程度的互動(dòng)，但目前還不能自動(dòng)從影像數(shù)據(jù)中提取矢量數(shù)據(jù)，影像數(shù)據(jù)和矢量數(shù)據(jù)之間缺乏互動(dòng)能力。三是我國(guó)在空間信息共享方面的標(biāo)準(zhǔn)制定工作相對(duì)滯后。為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下空間數(shù)據(jù)共享，還需要研究和完善空間數(shù)據(jù)元數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，制定地理空間信息編碼規(guī)則，修改完善地球空間數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換格式標(biāo)準(zhǔn)，修改完善基礎(chǔ)地理信息符號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，制定地理空間信息互操作標(biāo)準(zhǔn)等等。四是大地坐標(biāo)系的發(fā)展的影響。大地坐標(biāo)系即全球時(shí)空基準(zhǔn)與框架總是隨著技術(shù)進(jìn)步而不斷精化，它的變化給數(shù)字地圖帶來(lái)許多至今無(wú)法解決的問(wèn)題。而且，由于GPS技術(shù)和整個(gè)衛(wèi)星大地測(cè)量、衛(wèi)星重力測(cè)量等技術(shù)的飛速發(fā)展，全球時(shí)空基準(zhǔn)與框架不斷精化，其周期越來(lái)越短，必將走向?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)化。因此，以存貯某一坐標(biāo)系下的坐標(biāo)串為主要方式的空間信息系統(tǒng)已不能適應(yīng)這種變化，需要從地理空間數(shù)據(jù)在計(jì)算機(jī)中的表示方法來(lái)尋求非地圖表示的新方法。五是空間信息一般采用網(wǎng)格索引，由于GIS應(yīng)用的逐步推廣和關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)的發(fā)展，基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)或者對(duì)象關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)的空間數(shù)據(jù)管理正在逐步成為GIS發(fā)展的潮流。因此，研究基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)下的空間數(shù)據(jù)組織成為當(dāng)前GIS研究的趨勢(shì)。六是從空間倉(cāng)庫(kù)技術(shù)來(lái)看，GIS在取得巨大發(fā)展的同時(shí)，**信息的空間分析能力不足以及空間分析的結(jié)果不實(shí)用越來(lái)越明顯。在實(shí)際應(yīng)用中，使用者不僅要從GIS中得到詳細(xì)的**信息，也要得到概括的**信息，這些信息往往對(duì)提高空間輔助決策分析的能力非常有用。為此有必要引入數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)技術(shù)。數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)在空間數(shù)據(jù)庫(kù)上表現(xiàn)為空間數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)。中國(guó)3S專業(yè)站 
    綜上所述，從目前地理信息系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)的發(fā)展、相互集成中存在的問(wèn)題和從數(shù)字地球到數(shù)字城市及其它應(yīng)用所提出的要求兩大方面來(lái)看，需要人們突破幾千年來(lái)傳統(tǒng)的以地圖方式表示地理空間數(shù)據(jù)和信息的框框，去探求地理空間數(shù)據(jù)與信息在網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的新的表示方法，去創(chuàng)造與全球開展的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算相適應(yīng)的空間數(shù)據(jù)表示的新方法。 
    網(wǎng)格技術(shù)促進(jìn)GIS的發(fā)展
    地球空間信息多級(jí)網(wǎng)格中的“網(wǎng)格”與網(wǎng)格技術(shù)中“網(wǎng)格”是兩個(gè)不同的概念，前者主要立足于對(duì)地球空間的劃分、空間數(shù)據(jù)的組織以及檢索等技術(shù)，而后者主要強(qiáng)調(diào)在廣域網(wǎng)上整體資源的整合與利用。然而，在廣域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的空間信息資源如何有效整合才能有利于空間信息的共享與利用呢？本文作者試圖將“網(wǎng)格”的兩種概念加以結(jié)合，以地球空間信息多級(jí)網(wǎng)格的空間劃分、空間數(shù)據(jù)組織與表示方法作為網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)上空間數(shù)據(jù)組織與管理的基礎(chǔ)，便于網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境下空間信息資源的整合、共享與利用。
    目前網(wǎng)格技術(shù)研究工作主要在網(wǎng)格計(jì)算、信息網(wǎng)格等方面。網(wǎng)格計(jì)算通過(guò)網(wǎng)絡(luò)連接各類計(jì)算機(jī)（包括機(jī)群）、數(shù)據(jù)庫(kù)、各類設(shè)備和存儲(chǔ)設(shè)備等，形成對(duì)用戶相對(duì)透明的、虛擬的、高性能計(jì)算環(huán)境，它的應(yīng)用包括分布式計(jì)算、高吞吐量計(jì)算、協(xié)同工程和數(shù)據(jù)查詢等諸多功能。網(wǎng)格計(jì)算被定義為一個(gè)廣域范圍的“無(wú)縫集成和協(xié)同計(jì)算環(huán)境”。信息網(wǎng)格是要利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、協(xié)議規(guī)范、Web和數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)，為用戶提供一體化的智能信息平臺(tái)，其目標(biāo)是創(chuàng)建一種架構(gòu)在OS 和Web之上的基于Internet的新一代信息平臺(tái)和軟件基礎(chǔ)設(shè)施。在這個(gè)平臺(tái)上，信息的處理是分布式、協(xié)作和智能化的，用戶可以通過(guò)單一入口訪問(wèn)所有信息。信息網(wǎng)格追求的最終目標(biāo)是能夠做到服務(wù)點(diǎn)播和一步到位的服務(wù)。信息網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)、信息表示和元信息、信息連通和一致性、安全技術(shù)等是目前信息網(wǎng)格研究的重點(diǎn)。

    空間信息多級(jí)網(wǎng)格理論方法體系的初步設(shè)想
    空間信息走網(wǎng)格化道路是大勢(shì)所趨，但是考慮到地球空間的自然特征、社會(huì)屬性的差異性以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的不平衡的特點(diǎn)，本文提出一種適合網(wǎng)格計(jì)算環(huán)境支持下的空間信息多級(jí)網(wǎng)格技術(shù)。
    空間信息多級(jí)網(wǎng)格的核心思想是：按不同經(jīng)緯網(wǎng)格大小將全球、全國(guó)范圍劃分不同粗細(xì)層次的網(wǎng)格，每個(gè)層次的網(wǎng)格，在范圍上具有上下層涵蓋關(guān)系。每個(gè)網(wǎng)格以其中心點(diǎn)的經(jīng)緯度坐標(biāo)來(lái)確定其地理位置，同時(shí)記錄與此網(wǎng)格密切相關(guān)的基本數(shù)據(jù)項(xiàng)。落在每個(gè)網(wǎng)格內(nèi)的地物對(duì)象記錄與網(wǎng)格中心點(diǎn)的相對(duì)位置，以高斯坐標(biāo)系或其它投影坐標(biāo)系為基準(zhǔn)。根據(jù)實(shí)際地物的密集程度確定所需要的網(wǎng)格尺度，如地物稀疏的地方只需要粗網(wǎng)格，而地物密集的地方則按細(xì)網(wǎng)格存貯空間與非空間數(shù)據(jù)。
我國(guó)空間信息多級(jí)網(wǎng)格的體系結(jié)構(gòu)包括：空間信息多級(jí)網(wǎng)格的劃分，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)屬性項(xiàng)的確定，行政區(qū)劃與空間信息多級(jí)網(wǎng)格對(duì)應(yīng)關(guān)系的確定，基于網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)的空間信息多級(jí)網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這四項(xiàng)內(nèi)容應(yīng)當(dāng)成為標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)據(jù)采集、更新、維護(hù)、管理和使用部門均服從這個(gè)統(tǒng)一的空間信息多級(jí)網(wǎng)格標(biāo)準(zhǔn)，以利于網(wǎng)格分布計(jì)算。 
    空間信息包括幾何與屬性數(shù)據(jù)按多級(jí)網(wǎng)格的存取與多比例尺地圖空間數(shù)據(jù)庫(kù)的區(qū)別在于所有數(shù)據(jù)直接由粗或細(xì)網(wǎng)格組成的統(tǒng)一網(wǎng)格系進(jìn)行存貯、查詢、分析和應(yīng)用，而無(wú)需通過(guò)地圖綜合為每一級(jí)網(wǎng)格存貯一個(gè)完整的數(shù)據(jù)集，形成一個(gè)變網(wǎng)格的統(tǒng)一數(shù)據(jù)集，保證了數(shù)據(jù)的完整性和一致性。
    空間信息多級(jí)網(wǎng)格的信息表示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與快速查詢技術(shù)以傳統(tǒng) GIS空間數(shù)據(jù)表示、數(shù)據(jù)組織和查詢技術(shù)為借鑒，研究空間信息多級(jí)網(wǎng)格的信息表示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與快速查詢技術(shù)。只有解決了這里所列出的技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，空間信息多級(jí)網(wǎng)格才有可能成為現(xiàn)有數(shù)字地圖和空間數(shù)據(jù)庫(kù)的補(bǔ)充或替代產(chǎn)品并得到真正的應(yīng)用。

    空間信息多級(jí)網(wǎng)格處理與分析技術(shù)分為網(wǎng)格層次和網(wǎng)格內(nèi)部?jī)蓚�(gè)方面，一是網(wǎng)格內(nèi)部的處理與分析，可以在傳統(tǒng)GIS空間分析的基礎(chǔ)上結(jié)合網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)空間網(wǎng)格信息節(jié)點(diǎn)內(nèi)的處理與分析服務(wù)。網(wǎng)格層次上的處理與分析需要空間網(wǎng)格信息節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)同，同時(shí)考慮空間信息多級(jí)網(wǎng)格的特點(diǎn)。這里的關(guān)鍵是使空間信息多級(jí)網(wǎng)格處理和分析技術(shù)有效地融合到網(wǎng)格計(jì)算的環(huán)境中，來(lái)滿足經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)和面向全社會(huì)服務(wù)的需要。

    空間信息多級(jí)網(wǎng)格在宏觀決策中的應(yīng)用研究
    空間信息多級(jí)網(wǎng)格研究的主要目標(biāo)是空間信息的共享與服務(wù)。以網(wǎng)格中心點(diǎn)為數(shù)據(jù)附屬體，通過(guò)網(wǎng)格內(nèi)部空間數(shù)據(jù)處理與分析，提供以網(wǎng)格為單位的主題數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)構(gòu)成基于多級(jí)網(wǎng)格信息的基礎(chǔ)，在軟硬件環(huán)境的支持下，空間信息多級(jí)網(wǎng)格為國(guó)家和省市宏觀決策提供空間信息服務(wù)。主要內(nèi)容為面向國(guó)家和省市宏觀決策的主題信息組織結(jié)構(gòu)研究。研究主題可以面向教育、人口、資源環(huán)境、交通等領(lǐng)域。
    空間信息多級(jí)網(wǎng)格作為一種新的空間信息在計(jì)算機(jī)中的表示方法，其最主要而且最有效的應(yīng)用應(yīng)當(dāng)是在國(guó)家和省市自然、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展信息的及時(shí)獲取、分析和在宏觀決策中的應(yīng)用。由于其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)空間數(shù)據(jù)庫(kù)更先進(jìn)，在這類應(yīng)用中空間信息多級(jí)網(wǎng)格將發(fā)揮其獨(dú)特的優(yōu)越性。