工作流互操作的实现方法与研究

工作流互操作的实现方法与研究

边鹏[1]2004年在《工作流互操作的实现方法与研究》文中进行了进一步梳理最近几年,工作流技术的研究和应用已引起了研究人员、开发人员和用户的普遍关注。诸如计算机支持的协同工作、无纸办公、表单传递、协作系统和办公自动化这些概念很早就已经提出,但由于实现技术和应用领域的限制而一再搁浅。随着高性能微机的普及以及分布式网络和业务流程重组技术的发展,这一切将有可能成为现实。今天,企业规模在不断扩大,信息资源正以惊人的速度增长,面对这样一个异构、分布、松散耦合型的计算环境,虚拟组织、分布决策以及客户/服务器结构、联邦系统和分布式处理技术(WWW、CORBA、OLE、Java),无不预示着以前单一的集中化信息处理方式的终结。实现这一切,首先要建立一个相关任务能以有效的集中管理方式执行的异构分布式执行环境,工作流管理系统由此孕育而生了。目前,许多商业与信息技术部门已经受益于商业流程再造,商业流程再造已使工作流和文档管理技术能够实现劳动力的更加自动化,并且更加功能强大。各组织现在面对的机会是创造一个可扩展的企业网络环境,使用户在整个企业内的商业管理流程中能够跨多种信息技术环境,同时也能够跨多组织。 提供这样一个跨异构系统的有价值的服务需要各种标准。关于这个问题,工作流管理联盟已经在相关专家领域进行了最优的表述,其结果就是工作流管理联盟对工作流互操作的定义。 工作流管理联盟首先定义了有5个接口的工作流参考模型,然后对各个接口充实了内容。其中,接口4是描述具有任务评价能力(mission-critical)的电子商务应用标准的一个十分重要的、里程碑式的发布。当与文档管理标准一同执行时,这一定义使各组织能够在分散的成组雇员中协调工作,与商务伙伴(供应商与顾客)分配工作,并共同控制整个流程。各组织现在能够将工作流的项目传给商务伙伴所拥有并管理的外部工作流系统。这就是各组织通过网络建立富有意义的供应链而一直在期待的便利。这样,一个主要轿车制造商就可以将一个不完整的工作流过程传给一个供应商,这个供应商将接收的信息作为启动他那部分流程的事件。可以预见,承载多参与者的生产链将被建立。工作流管理联盟的成员确定流程核心(process-centric)的工作流引擎将是下一代电子商务的基础,他们也相信它会替代许多电子数据交互(EDI,无纸贸易)活动。基于工作流引擎的电子商务提供了:组织间交互的商务流程自动化;低成本的安全信息便利,能够提高可自动化的商业活动的所有因素;商务间工作流程管理;并行处理多参与者的商业活动;便于外部采购的基础服务;为面向全球制造业和全球贸易的宏观经济走向提供支持。虽然关于工作流产品的开发,国内的许多公司和研究机构都已取得了不少成绩,但对工作流互操作的研究和实现方法的讨论却为数不多。本文首先介绍了工作流的产生背景,工作流技术的发展和工作流管理联盟提出的一系列规范和标准,包括工作流管理系统的参考模型等一系列的基本概念。在一个多引擎工作流管理系统中,对工作流引擎的互操作以举例的形式详加描述。工作流联盟接口4定义的描述:接口4使一个工作流引擎能把数据传给另一个,后者能将数据的传到,看成开始一个工作流活动的触发事件。工作流引擎能够解释通用的过程定义。流程管理互操作模型是与工作流管理工具或在一个工作流引擎设定的工作流里定义的活动有关的,在由另一个WfMC一致性的工作流引擎所设定的过程实例上,产生下列流程管理活动:代表查询工作流引擎列出当前过程实例。代表查询工作流引擎确定一个给定过程实例的当前状态。发起和结束子过程的执行。监视运行中的子过程进展。获取和设置过程相关数据的值。接口4的WAPI(工作流的应用编程接口)正是用来实现以上流程管理功能的。除了接口4的WAPI,还有两个主要的方面是必须协同工作的:扩展对过程定义的公共解释,这是必须的,而且是可以实现的。在运行时期,支持多种类型的控制信息相互转换,在不同的执行服务器间传递工作流相关数据和应用程序数据。针对以上两点,本文提供的解决方法如下:本文采用了工作流互操作的一种规范的XML(Wf-XML)来定义操作,由于该XML是WfMC制定的一种规范,具有广泛的兼容性。本文采用了MIME(多用途的网际邮件扩充协议)来传递各种类型的信息,因为在不同的执行服务器间传递的工作流相关数据和应用程序数据不仅可能是文本格式的,而且还可能是多媒体格式的附件,根据讨论的结果,使用MIME是比较合适的。为了使工作流产品的用户可以评估哪些工作流产品能够与哪些其他工作流产品互操作(工作流引擎对工作流引擎),并且使他们能够在两个特定工作流产品之中获得互操作级别的一个基本评价,因此本文给出了工作流互操作性能的评估方法。影响两个工作流引擎互操作能力的主要因素将会是隐藏于它们每个里对接到消息的响应性能、初始化请求的性能和作为一个互操作对话的一部分传递数据的性能。我们的目的是能够在工作流引擎之间区分:是否是在一个互操作里的完全被动伙伴,它仅仅能够接受创建和初始化新过程实例执行的指令,并在它们上执行。能否传递和接收工作流相关数据,

张霞[2]2004年在《地理信息服务组合与空间分析服务研究》文中提出Internet是信息发布与传播的一个重要途径,它一直处在快速发展之中。如今正在变为Web服务的媒介。Web服务系列技术标准的出现和发展正在引发信息技术的另一场浪潮。软件工业的发展经历了集中式——模块化——对象化——组件化的过程,目前正在向Web服务的方向发展。XML和Web服务技术的出现改变了Web应用程序的构造模式。XML具有强大的自描述能力,实现了数据与表现形式的分离,在Web信息共享及异构应用数据交换方面具有其它技术无法比拟的优点。Web服务包括一系列基于XML的标准技术集合。 Web服务的概念模型来自面向服务架构(SOA),Web服务是一种实现SOA的技术集合。面向服务架构(SOA)是一种软件构架概念模式,与以技术为中心的应用程序结构不同。面向服务架构由服务构成,最主要的特征是把服务的实现和服务的接口分离。服务具有一些特性,包括:服务是可以发现的并可以动态绑定的;服务是自包含的、模块化的;服务是可以互操作的:服务与服务消费者之间是松散耦合的;服务具有网络可寻址接口;服务具有粗粒度接口;服务的位置可以对服务消费者透明;服务是可以组合的;服务具有从错误状态恢复的能力等。SOA采用“发现、绑定和执行”模式,由服务消费者、服务提供者、服务注册中心、服务契约、服务代理和服务租约六个实体实现。同以技术为中心的应用程序相比较,服务从业务流程的角度看待技术,这和以技术驱动的业务处理相反。SOA解决了服务的描述与互操作等问题,使服务能紧密地同业务流程结合在一起,能够通过服务组合完成业务处理流程。 地理信息系统一直受到信息技术的影响,不可避免地正在和Web服务结合发展。开放地理信息联盟(OGC)提出的服务框架与互操作协议栈是地理信息系统向地理信息Web服务发展的开端,得到了许多地理信息系统(GIS)供应商的支持。越来越多的GIS供应商开始把其产品改装成Web服务,改变了以往各自采用私有架构方式的局面。随着地理信息Web服务的发展,将有越来越多的服务供应商把自己的地理信息Web服务发布在网络上。单个的地理信息Web服务提供特定的功能,如何组合网络上的地理信息Web服务完成单个地理信息Web服务无法完成的地理信息任务是值得研究的问题。本文针对地理信息服务组合的相关问题进行研究,具有一定的研究意义和价值。 从国内外发展现状来看,对地理信息服务组合的研究仍然处在初步阶段。需要研究的内容很广泛。本文所做研究工作是对地理信息服务组合理论的探索。主要研究内容包括地理信息服务组合的概念和模型、地理信息服务分类方式及其对地理信息服务组合的影响。 首先,从地理信息服务组合的概念出发,探讨适合地理信息服务组合的抽象模型。在分析总结SOA、ISO和OGC的服务组合概念基础上,将服务组合的

王东勃[3]2006年在《支持敏捷供应链的柔性工作流关键技术研究》文中指出采用先进的制造技术是制造企业适应快速多变的市场和提高竞争力的重要手段,供应链作为一种新的企业管理模式和先进制造的思想受到了越来越多的重视。而敏捷供应链则是能够通过动态重构和调整,快速响应动态竞争环境中的各种变化和不确定性的供应链网络。本文以敏捷供应链为研究背景,将柔性工作流技术引入敏捷供应链研究,构建了以柔性工作流技术为核心的敏捷供应链管理框架,提出了一套用以提高供应链敏捷性的柔性工作流理论和方法,并对支持敏捷供应链的柔性工作流关键技术进行了深入系统的研究。论文的主要研究内容如下:1)为了能够从整体上提高供应链敏捷性,将柔性工作流技术引入敏捷供应链管理过程,提出了一个基于多自主元柔性工作流的敏捷供应链管理框架。在该框架中,针对敏捷供应链管理中复杂的互操作问题,给出了虚拟工作流的概念,使得柔性工作流技术能够应用于敏捷供应链整体模型在内的各个层次;基于自主计算技术,构建了嵌入柔性工作流节点的自主元,进而设计了基于多自主元的柔性工作流体系结构,通过自主元及其协作实现柔性工作流智能性;最后给出了“整体协商设计、个体协调装配”驱动的敏捷供应链建模方法。2)针对敏捷供应链环境下的柔性工作流建模,提出了一种基于动态实例的柔性工作流建模方式和对应的多自主元柔性工作流建模方法。依据生物进化理论设计了基于进化的柔性工作流建模方式,在此基础上进一步给出了基于动态实例的柔性工作流建模方式;构建了一个动态实例建模方式下的柔性工作流元模型;以此元模型为指导,从柔性工作流活动及自主元模型、控制依赖、数据依赖、以及活动的层次模型等方面详细给出了柔性工作流模型的定义和形式化描述,并重点对活动可扩展属性、可扩展方法和动态路由等体现柔性的要素进行阐述;最后给出了柔性工作流活动的详细结构和柔性工作流图形化表示方法。3)在描述柔性工作流变化形式的基础上,从自主元检测、执行及其推理过程等方面系统阐述了实现柔性工作流智能的方法。为了解决以模糊性为代表的柔性工作流智能性的不确定问题,提出了以基于扩展Mamdani模糊推理系统为核心的柔性工作流多自主元智能算法。给出了自主元的知识表示方法,引入决策实验室法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory, DEMATEL)计算自主元知识独立性权重,对通过层次分析法得到的知识重要性权重进行修正;然后详细分析了自主元模糊推理过程,设计了加权模糊推理算法以及精确/模糊混合知识推理算法,并通过一个航空企业转包生产流程验证了上述的柔性工作流多自主元智能算法;最后给出了多自主元的协作模式及其推理算法。4)依据敏捷供应链跨企业、分布式等特性,为了实现分布式柔性工作流机的执行柔性,提出了一个基于Web Service技术的分布式柔性工作流机总体结构,给出了应用SOAP和WSDL的分布式柔性工作流机实现方法。针对柔性工作流模型和Web Service的特点,对WSDL和BPEL4WS规范进行了扩展,提出了基于扩展WSDL和BPEL4WS的柔性工作流模型描述方法,并分别通过实例对柔性工作流模型描述进行了说明。最后给出了柔性工作流机执行算法及其动态扩展算法。5)基于上述理论和思想,在Microsoft VS.Net 2005环境下开发了一个支持敏捷供应链的柔性工作流原型系统,对原型系统的体系结构、主要功能模块及数据库结构进行了详细介绍;并以原型系统为核心开发的西航公司外贸订单流程管理系统为应用实例对前述的理论、方法和关键技术进行了验证。验证结果表明本文提出理论技术和方法在生产实践中都是有效和可行的。综上所述,本文提出的基于多自主元柔性工作流的敏捷供应链管理框架,以及提出的基于动态实例的多自主元柔性工作流建模方法、柔性工作流多自主元智能算法及基于Web Service的分布式柔性工作流机实现和柔性工作流描述方法等柔性工作流关键技术,既有助于制造企业有效地设计、实施敏捷供应链,提高敏捷供应链企业市场竞争力和客户服务水平,缩短生产周期;又提高了柔性工作流柔性和智能性。为敏捷供应链的研究和实施奠定了坚实的基础,对于提高供应链的敏捷性具有较高的理论和工程应用价值。

刘江霞[4]2006年在《工作流互操作模型方案的研究》文中指出工作流程自动化(workflow automation)使企业有效地降低了成本、提高了产能,以此为技术基础的工作流管理系统WfMS也成为了支持人们协同工作、实现业务流程自动化的基础平台。如何使多个工作流程相互配合高效自动地运行整个系统,对工作流互操作的研究则显得异常重要。 在工作流程执行过程中,有一些不需要人员参与的活动会自动或半自动地直接启动一些应用,这些应用一般可以分为两类:一类可以紧密地集成到工作流管理系统中,完全由工作流引擎来启动并控制其执行的使能应用;另一类是采用代理的方式来启动并控制其执行的使能应用。基于这两种应用设计了两个互操作模型:基于Web的互操作模型和基于CORBA的多代理互操作模型。 基于Web的互操作模型采用规范的XML(Wf-XML)来定义操作,用MIME(多用途的网际邮件扩充协议)来传递各种类型的信息,用基于SOAP的数据转换中间件通过IIOP与IDL包装后的服务器应用程序交互,实现分布式工作流引擎的互操作,它可在其兼容性、开放性、可扩展性等方面为实现工作流模型的扩展和工作流互操作的应用提供良好的理论支持。基于CORBA的多代理互操作体系结构运用CORBA这种底层通信机制,并采用了多级代理(包括应用代理和适配代理)以请求/响应的方式处理系统的交互信息来实现互操作。它在处理跨部门、跨企业的业务时从根本上解决了互操作体系结构在可用性和负载均衡能力两方面的不足,为工作流互操作的体系设计开辟另一条途径。

陈应东[5]2008年在《空间信息服务模式的研究与实践》文中进行了进一步梳理空间信息服务模式是从空间信息服务的实践中产生的,是从各种不同空间信息服务方式中抽象出来的。目的是探索空间信息服务的内在规律,找出不同空间信息服务方式之间的共性,建立它们之间的共享方式和互操作方法,才能充分发挥已有空间信息服务系统的作用,同时科学地指导今后空间信息服务的建设。本文从这个目的出发,对空间信息服务的模式进行研究。首先,本文创新性提出了适合空间信息特点的空间信息服务模式组成结构,并详细论述了空间信息服务模式的基本组成要素和特征,以及空间信息服务模式的衍变规律,以此来解释各种空间信息服务方式的内在规律。目前所出现的每个空间信息服务应用都可以理解为本模式所衍变出来的一种服务活动过程,这些服务活动过程在不同服务策略与约束条件下就转变成针对具体应用目的的空间信息服务方式。其次,本文阐述了面向服务的空间信息服务活动过程的实现架构与运行流程。在SOA架构设计路线与实现策略的基础上,提出了空间信息服务超市的思想。即把空间信息相关的一切资源和行为都以服务的方式进行包装和发布,通过服务之间相互调用的方式进行不同空间信息服务活动的组合,从而实现可衍变的服务活动过程。同时,本文提出了一种空间信息服务资源管理体系,对空间信息服务相关的一切资源进行有效的管理。在这个体系中,一切都是服务,包括用户的需求、服务的功能和空间信息资源本身等可以做为符合特定规范和要求的服务进行描述和发布,从而使这些服务可以在这个框架内很容易被发现和调用,灵活动态地以服务组合的方式实现可衍变的空间信息服务活动的过程。最后,本文创新性提出了基于拓扑结构的描述服务之间关系的方法,作为实现SOA架构下空间信息服务模式服务策略与约束条件的基础。首先建立基于语义的服务描述模型,然后详细地阐述了服务拓扑的基本元素、基本关系和拓扑描述等内容,介绍了建立服务拓扑的基本方法和过程,最后建立了空间信息服务拓扑关系的描述结构;并就基于服务拓扑关系的空间信息服务活动过程的构建和事物管理等活动实施中的具体行为进行了说明,提出了基于SOA架构的空间信息服务模式实践中的服务策略与约束方案;文中最后进行相应的核心技术实验,并结合具体的项目进行验证。

张敏[6]2008年在《基于SOA的工作流管理系统研究》文中认为本文主要针对当前工作流管理系统在实际应用中集成能力差、柔性差、互操作性不高、模型缺乏对分布式环境的支持等缺点,提出了基于SOA的工作流管理系统。SOA和Web服务作为一种分布式计算环境,为实现分布式的工作流管理系统提供了底层基础。基于SOA的工作流管理系统,将SOA和工作流管理结合起来,通过工作流管理引擎调用Web服务,实现工作流的最优化。首先,介绍了面向服务的体系结构SOA,进而提出基于SOA的工作流管理系统,接着论述了目前实现SOA的最佳技术Web服务。其次,研究了基于Web服务的工作流的互操作问题和分布式事务管理问题,在分析传统方法的基础上,给出了合理的解决方法。最后,本文设计了基于SOA架构的工作流集成平台,它具有松耦合、高安全性、高柔性、高度集成能力等优势。

杨超[7]2012年在《传感网环境下地学工作流互操作方法研究》文中指出随着对地观测技术的进步,越来越多的卫星和各种传感器被加入到地球空间中,为人类提供了日益丰富的地球空间观测数据和信息,这些数据和信息为人类在自然、社会、经济等各方面提供了重要的信息来源,从而推动了人类的发展。自上世纪末开始的计算机技术、通信技术、微电子技术等领域的快速发展和融合,使得空间数据和信息的发现、获取和处理已经开始发生巨大的变化。传感网是一项将具有感知、计算和无线网络通信能力的传感器以及由这些传感器构成的传感器网络技术与Web技术相结合产生的新技术。在传感网环境下,各种传感器的观测信息和数据以信息服务内容格式提供给用户。工作流技术能够广泛的应用于各种服务的组合和集成。地学工作流能够将传感观测规划服务、获取服务、数据处理服务及信息管理和发布组合起来,地学工作流能贯穿于原始传感器观测信息到信息产品结果的每一个过程。传感网环境下地学工作流能够用于分布式传感器、数据、算法、计算资源的在线即时集成,并用于应急处理。在这种应用场景下的工作流集成往往需要通过一系列异构地学工作流和地学信息服务(资源链、处理链和服务链)的自动耦合完成制图任务。由于各种地学工作流体系架构、信息模型、执行模式千差万别,异构地学工作流协同服务已成为传感网即时制图的一个重大挑战。为此,本文从介绍传感网环境这一地球空间信息科学的新研究背景以及其地学工作流的研究需要出发,研究在传感网环境下地学工作流协同与互操作的一些关键技术。本文的主要研究内容包括以下几个方面:(1)针对当今的Web服务,OGC地学信息服务(OGC Web Service)和传感网服务(Sensor Web Service)的基础上进行回顾和总结,指出了在传感网环境下地学工作流组合构建的思路与技术手段。(2)分析了通用的基于SOA架构的Web服务的异步机制及OGC服务和传感网服务的异步机制及其对地学工作流的构建所带来的障碍;讨论了各种Web服务的底层消息传输机制及异步调用的操作模式在工作流中的实现方法。本文针对OGC服务难以实现异步调用的问题,提出基于WNS作为内部消息通知机制及基于BPEL的外部调用方式来构建基于异步地学工作流模式。(3)分析了资源(resource)这一概念与虚拟工作流之间的联系。针对不同工作流标准之间存在的差异性,采用原子协议对工作流资源进行创建,发布和操作。通过统一的资源描述,使得异构工作流之间得以屏蔽架构和操作之间的差异性。(4)分析了当前地学工作流的主流构建模式(基于SensorML的处理链模式、基于BPEL的服务链模式和基于XPDL的资源链模式)。采用RESTFul方法实现了面向资源架构下异构工作流的并联耦合互操作。(5)研究了工作流互操作方法在地球观测科学研究领域的应用实证。依照本文提出的基于RESTFul的异构工作流互操作方法,对多种地学工作流进行了互操作实现,并在森林野火监测与制图这一应急场景进行了实证研究。基于本文的方法,解决了地学工作流异构、异步服务即时协同问题,能够为各种地理信息决策部门提供更为智能的工作流处理功能。在之后的研究中,根据多传感器多工作流的语义特征,特定的领域知识、时空、主题和观测能力,实现地学工作流资源的精确分类和智能发现,从而构建以用户为中心的地学工作流的资源语义服务体系。

郁书成[8]2004年在《基于Web服务的工作流互操作研究》文中提出工作流互操作是实现跨企业/组织协作进而实现虚拟企业/组织的一个重要课题。随着经济全球化加速,企业/组织间的联系越来越紧密,为了适应越来越广泛的跨企业/组织甚至跨国界的商务流程,越来越多的企业和组织开始构建自己的信息平台,把自己的业务迁移到Internet上来,企业和组织所拥有的信息资源和服务也趋于异质、分布、动态变化的、松散耦合、甚至自治的的新特点。在这种情况下,工作流互操作也面临新的挑战,如何实现Internet范围内异质工作流之间动态松散耦合互操作成为新的研究课题。工作流互操作的实现需要依赖于分布式计算技术的支持。传统的分布式组件对象技术对于Intranet范围内紧耦合的应用具有良好的支持能力,对于Internet范围内异质、松散耦合的应用,分布式组件对象技术的支持能力显然不够。另外,既然要实现Internet范围内的协作,企业将不可避免地面临着如何在Internet这样一个庞大的资源库中挑选自己所需要的服务的问题,面对如此海量的服务资源,完全使用传统的人工挑选方法显然是不适合的,因此必须采用一种计算机支持的服务自动查找与选择机制。论文的主要贡献在于:我们提出一个以Web服务技术作为工作流互操作平台的解决方案。在此方案中,服务提供者将工作流调用接口以Web服务的方式进行发布,服务消费者使用HTTP作为传输协议,以XML作为消息描述语言,通过服务提供者的Web服务接口调用其工作流。由于充分利用了HTTP和XML的优点,此方案很好地实现了Internet范围内异质工作流之间的松耦合互操作。为了实现工作流互操作中流程的动态发现与调用,在上述方案的基础上,我们采用语义网技术描述工作流Web服务的语义,同时为服务消费者提供一种基于语义的查询与匹配机制,从而实现服务的自动查找与选择。在使用最新的技术提高工作流互操作性能的同时,我们认为,标准化是工作流及其互操作技术得以广泛应用的基础。因此,在本文中我们尽量跟随现有的标准。

吴佩莉[9]2008年在《基于角色的工作流系统访问控制模型的研究》文中研究说明随着企业信息系统的发展,工作流系统的访问控制问题越来越引起研究者的关注。目前,在基于工作流的访问控制技术中大都采用以角色为基础的访问控制模型。当前研究的一个主要工作是在RBAC参考模型之上扩展的表达能力,然而其重点几乎都集中在对权限和角色的表达能力的扩展上,对于用户(User)却很少有深入的研究。一个应用软件系统开发的目的就是为特定问题域中的用户提供所需的特殊服务,使用户通过人机交互能安全高效地履行其角色的职责。因此,扩展用户集的表达能力是一个非常值得关注的重要问题,尤其是在基于工作流的访问控制技术中,而当前的研究几乎都忽略了这一点。此外,在RBAC应用于诸如工作流系统的研究中,很少考虑企业组织结构对RBAC实现的影响,对于企业信息系统中角色和权限的特点也未作研究,而如何设置角色与权限对一个实际系统实施基于角色的访问控制起着至关重要的作用。本论文对工作流系统访问控制技术进行了较深入的研究。通过分析影响工作流系统访问控制的各种因素,在借鉴传统访问控制模型的基础上,从用户角度出发,引入企业人员的组织方式,提出了基于用户集扩展的角色访问控制模型,从而扩展了用户集的表达能力、考虑了企业组织结构对访问控制实现的影响,并以此为基础,将静态和动态授权融合在同一个访问控制系统之中,进而结合了当前被动和主动安全模型的优点。访问控制的实现是本文的另一个研究重点。通过较深入的研究与分析目前各种不同的实现访问控制的方法,本文针对被动式的基于角色访问控制在企业环境中的应用,设计出了一种基于加密权限代码的访问控制方法,并利用加密技术,以提高权限数据的安全性。文中结合信息系统开发实例,详细介绍了该方法在被动式的基于角色访问控制中的实现原理及其使用方法。最后,对该方法在主动式的基于任务访问控制中的应用进行了探讨。该方法已应用于《旅馆业治安管理信息系统》,此软件已通过公安部安全与警用电子产品质量检测中心(公京检062038号)的检测,且在应用中取得了较好的效果。

朱睿[10]2014年在《基于GIServices的SWAT水文模型服务研究》文中提出在环境建模领域,由于大多数地学模型算法复杂且参数众多,研究人员需要花费大量的时间精力学习如何使用模型及制备输入数据,而且这类模型通常只能在本地计算机上运行,这就限制了模型的推广应用程度和与其它模型的互操作性。SWAT (Soil and Water Assessment Tool)模型是地学模型最优秀代表之一,于1994年由美国农业部研发成功以来,在全球得到了广泛应用,成为水资源及生态环境领域科研与水文业务的重要工具。但是,目前在模型及其输出数据的共享和互操作方面仍存在很大困难,解决该问题的关键是需要构建一个基于Webservices的地理信息服务(Geographic Information Web Services, GISevrices)平台,进而实现人-信息-计算工具协同工作的互动环境。Web services技术是将应用程序通过标准接口以独立组件的形式发布在Internet上,可以被网上的用户调用及直接使用,也可以和其它服务进行松散耦合和数据交换。基于Web services发展的地理信息服务是对地理数据服务和地理处理服务的统称,是提高地学领域数据共享程度、空间分析和地理处理互操作性的最有效途径。目前地理信息服务的研究主要集中在数据服务和简单的空间分析服务,对较复杂的地理处理服务和更复杂的环境建模服务的研究相对较少。地理信息服务在水文水资源领域的应用也主要集中在数据服务的发布、集成和处理,将地理信息服务提升到模型(如SWAT模型)层面是亟待解决的前沿问题。针对以上问题,本文探析了基于GIServices的SWAT水文模型服务的实现机制,完成了将SWAT模型以Web services的方式在网上发布,支持跨平台和异构环境的调用和集成。为科研人员通过服务接口调用SWAT水文模型服务并直接进行模拟处理,或者将其集成到用户自己的模型中提供了有效途径。本文主要研究成果如下:(1)在深入研究Web services、地理信息服务、地理处理服务的理论背景和关键技术的基础上,从水文模型服务的实现方法、服务链工作流模式、服务性能制约因素、事务模式和服务粒度设定等多个方面,研究和阐述了水文模型发布为地理信息服务的关键理论和技术问题,提出了基于GIServices的SWAT水文模型服务的实现机制,包括理论框架和技术框架两部分,为实现SWAT模型的Web服务奠定了基础。(2)基于提出的SWAT水文模型服务的理论机制和技术框架,构建了SWAT模型水文循环部分所有处理过程的Web服务,即SWAT Web Services,可以广泛应用于在线SWAT水文模拟和基于SWAT模型服务的应用程序创建。SWAT Web Services共包括10个自定义的服务,分别是流域离散化、水文响应单元(HRU)分析、气象数据空间展布、积雪、土壤温度、蒸散发、地表径流、壤中流、地下径流和土壤含水量服务,各服务可以单独调用,也可以进行服务组合。(3)基于发布的SWAT Web Services和地理信息服务开源软件平台开发了一个WebGIS原型系统——黑河干流山区水文信息服务及可视化系统。该系统能够通过调用SWAT模型服务实现SWAT模型的在线操作,并实现了二维、叁维联动的水文模拟结果空间可视化、基于水文响应单元和水文站点的逐日水文信息时空查询功能、空间数据查询和空间分析等功能。综上所述,基于Web services的地理信息服务为提高SWAT模型的互操作性和深层集成提供了有效的技术支持。SWAT水文模型服务可将原来在本地计算机运行的水文模型通过标准的服务接口在网上发布,大大提高了SWAT模型及其模拟结果的可访问性、互操作性和应用范围。此外,由SWAT水文模型服务研发的原型系统(黑河干流山区水文信息服务及可视化系统)中二维、叁维联动的地学可视化功能,可有助于加深对水文过程的理解,便于多尺度时空查询及下载应用。总之,本文构建的SWAT水文模型服务有望成为模型层面服务的新范式。

参考文献:

[1]. 工作流互操作的实现方法与研究[D]. 边鹏. 吉林大学. 2004

[2]. 地理信息服务组合与空间分析服务研究[D]. 张霞. 武汉大学. 2004

[3]. 支持敏捷供应链的柔性工作流关键技术研究[D]. 王东勃. 西北工业大学. 2006

[4]. 工作流互操作模型方案的研究[D]. 刘江霞. 曲阜师范大学. 2006

[5]. 空间信息服务模式的研究与实践[D]. 陈应东. 解放军信息工程大学. 2008

[6]. 基于SOA的工作流管理系统研究[D]. 张敏. 长春理工大学. 2008

[7]. 传感网环境下地学工作流互操作方法研究[D]. 杨超. 武汉大学. 2012

[8]. 基于Web服务的工作流互操作研究[D]. 郁书成. 清华大学. 2004

[9]. 基于角色的工作流系统访问控制模型的研究[D]. 吴佩莉. 兰州理工大学. 2008

[10]. 基于GIServices的SWAT水文模型服务研究[D]. 朱睿. 兰州大学. 2014

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工作流互操作的实现方法与研究
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