基于Holon的分布式协同地理建模控制模式研究

分布式协同地理建模是实现网络空间地理模型资源的重用、共享与集成的基础。然而，此建模环境研究中建模成员间的协同控制一直没有得到解决，限制了分布式协同地理建模技术的发展和应用。本项目拟基于Holon和Holarchy理论，梳理分布式协同地理建模的总体过程，构建团队组织和建模管理两个层面上的Holarchy；研究地理建模团队组织中的地理建模成员的角色化过程，将地理建模团队组织看作是一系列契约安排的结果；设计基于HTN规划的地理建模任务形式化方法，并提出地理建模任务分解与分派的递归算法。在此基础上，结合地理模型的自身特点，深入分析其所具有的计算复杂性、组织多方性、尺度定义、模型联结以及层级等特征，并支持地理建模资源Web服务的远程调用，构建分布式协同地理建模Holarchy，进而从求解控制角度提出分布式协同地理建模控制模式，为分布式协同地理建模环境的进一步研究与应用提供新的理论与方法。

为了有效地实现分布式协同地理建模中的合作规划和资源共享，本研究以网络空间地理模型资源的重用、共享与集成为目标，针对网络环境中建模成员间协调控制薄弱的问题，模拟地理领域专家寻求合作规划地理协同建模的思考方式，从求解控制角度提出分布式协同地理建模控制模式，为分布式协同地理建模环境的进一步研究与应用提供新的理论与方法。结合Holon和Holarchy理论，梳理分布式协同地理建模的总体过程，分析团队组织子过程和建模管理子过程的内容和特点，辨识分布式协同地理建模过程中存在的Holon种类，并定义各种Holon的功能和形式，分别构建团队和建模成员两个层面上的Holarchy，并深入分析多种Holon之间的交互关系及其交互过程；分析基于动态虚拟簇的分布式协同地理建模团队组织空间，将建模成员自身难以执行的地理建模任务设置为期望角色，识别并匹配候选建模成员Holon的建模规划和执行能力，分别签订建模契约和协同契约，将地理建模团队组织看作是一系列建模契约和协同契约签订的结果，分析地理建模成员Holon的角色化过程；设计基于HTN规划的地理建模任务形式化方法，提出基于顺序任务分解（OTD）的地理建模任务动态分解与分派的递归算法，分析计算复杂性、组织多方性、尺度定义、模型联结以及层级等地理模型特征，作为子模型所对应的Holarchy层级水平的判断依据和标准，实现空间信息元数据标准的自动映射，研究基础地理资源库和复杂地理建模资源Web服务的远程调用方式；通过参与各种地理建模专家的地理建模实践工作，追寻地理学家进行地理问题求解的思路，积累地理建模经验和实验数据基础，甄选流域水文SWAT模型作为实验模型，分析SWAT模型的特点、模型结构和数据组织方式，编译和解读SWAT的FORTRAN模型源代码，构建分布式协同地理建模环境原型系统，提供直观而实时地友好的在线交流方式等协同工具，实现文字、语音和影像交流等多种多媒体通信途径，进行分布式协同构建SWAT模型的拆解和组合实验对比分析。课题已经形成了涉及Holon功能及定义、地理建模成员角色化、地理模型任务形式化、任务分解与分派、异构建模资源服务封装方法和地理模型服务动态组合等成果，建立了分布式协同地理建模控制模式原型平台，实现了SWAT模型拆解模块实验及组合验证，集成了地理模型任务列表、契约列表、元数据标准自动映射以及多媒体协同方式等系统功能。