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。電子計算機出現(xiàn)后，人們又開始在計算機中用離散而有拓撲關系的點串來描述點、線、面、體各種空間要素，這就出現(xiàn)了數(shù)字地圖。信息技術發(fā)展到今天，數(shù)字地圖已不是地理空間數(shù)據(jù)在計算機中唯一的表示方法，網(wǎng)格技術對原有的GIS提出了新的挑戰(zhàn)。
GIS在過去10年內(nèi)得到了極大的發(fā)展。但面對新技術，它還有許多局限。
一是空間信息的利用率不高，各個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)導出來。所以對用戶特別是大型用戶的大任務，它是不友好的，不方便的，也是十分費時的。
二是目前的數(shù)字化地圖還不能離開比例尺的概念。
三是我國在空間信息共享方面的標準制定工作相對滯后。為了實現(xiàn)網(wǎng)絡環(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)標準，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)換格式標準，修改完善基礎地理信息符號標準，制定地理空間信息互操作標準等等。
四是大地坐標系的發(fā)展的影響。大地坐標系即全球時空基準與框架總是隨著技術進步而不斷精化，它的變化給數(shù)字地圖帶來許多至今無法解決的問題。全球時空基準與框架不斷精化，其周期越來越短，必將走向?qū)崟r動態(tài)化。
因此，以存貯某一坐標系下的坐標串為主要方式的空間信息系統(tǒng)已不能適應這種變化，需要從地理空間數(shù)據(jù)在計算機中的表示方法來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應用的逐步推廣和關系數(shù)據(jù)庫技術的發(fā)展，基于關系數(shù)據(jù)庫或者對象關系數(shù)據(jù)庫的空間數(shù)據(jù)管理正在逐步成為GIS發(fā)展的潮流。
因此，研究基于關系數(shù)據(jù)庫技術下的空間數(shù)據(jù)組織成為當前GIS研究的趨勢。六是從空間倉庫技術來看，GIS在取得巨大發(fā)展的同時，多維信息的空間分析能力不足以及空間分析的結果不實用越來越明顯。在實際應用中，使用者不僅要從GIS中得到詳細的多維信息，也要得到概括的多維信息，這些信息往往對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)倉庫技術。數(shù)據(jù)倉庫在空間數(shù)據(jù)庫上表現(xiàn)為空間數(shù)據(jù)倉庫。
綜上所述，從目前地理信息系統(tǒng)與相關技術的發(fā)展、相互集成中存在的問題和從數(shù)字地球到數(shù)字城市及其它應用所提出的要求兩大方面來看，需要人們突破幾千年來傳統(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)絡計算機系統(tǒng)中的新的表示方法，去創(chuàng)造與全球開展的網(wǎng)絡計算相適應的空間數(shù)據(jù)表示的新方法。
網(wǎng)格技術促進GIS的發(fā)展
地球空間信息多級網(wǎng)格中的“網(wǎng)格”與網(wǎng)格技術中“網(wǎng)格”是兩個不同的概念，前者主要立足于對地球空間的劃分、空間數(shù)據(jù)的組織以及檢索等技術，而后者主要強調(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”的兩種概念加以結合，以地球空間信息多級網(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)點上空間數(shù)據(jù)組織與管理的基礎，便于網(wǎng)格計算環(huán)境下空間信息資源的整合、共享與利用。
目前網(wǎng)格技術研究工作主要在網(wǎng)格計算、信息網(wǎng)格等方面。網(wǎng)格計算通過網(wǎng)絡連接各類計算機（包括機群）、數(shù)據(jù)庫、各類設備和存儲設備等，形成對用戶相對透明的、虛擬的、高性能計算環(huán)境，信息網(wǎng)格是要利用現(xiàn)有的網(wǎng)絡基礎設施、協(xié)議規(guī)范、Web和數(shù)據(jù)庫技術，為用戶提供一體化的智能信息平臺，其目標是創(chuàng)建一種新一代信息平臺和軟件基礎設施。在這個平臺上，信息的處理是分布式、協(xié)作和智能化的，用戶可以通過單一入口訪問所有信息。信息網(wǎng)格追求的最終目標是能夠做到服務點播和一步到位的服務。信息網(wǎng)格的體系結構、信息表示和元信息、信息連通和一致性、安全技術等是目前信息網(wǎng)格研究的重點。
空間信息多級網(wǎng)格理論方法體系的初步設想
空間信息走網(wǎng)格化道路是大勢所趨，但是考慮到地球空間的自然特征、社會屬性的差異性以及經(jīng)濟發(fā)展的不平衡的特點，本文提出一種適合網(wǎng)格計算環(huán)境支持下的空間信息多級網(wǎng)格技術。