“網格計算”（Grid Computing）一詞產生于20世紀90年代初，比喻用戶獲取網格上的計算力象獲取電力網的電力一樣容易。所謂網格計算通常是指集聚地理分布的計算資源實現高性能計算，從而形成龐大的全球性的計算體系。目前網格計算在計算領域是一個非常熱門的話題。

網格計算能夠提供許多傳統計算模式所沒有的好處：第一，更好地利用計算資源。網格計算可以更加有效地使用分布式的計算資源，提供更多可用的計算力。這可以減少對市場的響應時間，提高產品創新能力，為改進產品質量進行額外的測試和仿真。網格計算通過使用現有的資源幫助組織機構保護IT方面的投資，以不變的投資獲得更多計算能力；第二，增加用戶的生產力。通過提供對資源的透明訪問，用戶可以更快地完成工作。用戶還可以獲得額外的生產力，因為他們可以專注于設計和開發而再為收集計算資源和人工調度和管理大量工作浪費寶貴的時間。第三，高度可伸縮性。網格可以隨時間無縫地增長，允許成千上萬的處理器集成為一個聚簇。可以獨立地升級系統組件，一旦需要就可以增加額外的資源，減少大量一次性支出。第四，高度柔性。網格計算可以在最需要的地方提供計算力，幫助更好地滿足動態變化的工作負荷。網格可以包含異構的計算節點，允許根據指令增加或刪除資源。

根據網格計算側重點不同，網格計算分為分布式超級計算（Distributed Supercomputing）、大吞吐量計算（High-Throughput Computing）、即時計算（On-Demand Computing）、數據密集型計算（Data-Intensive Computing）和協同計算（Collaborative Computing）五種類型

網格計算技術將解放人們使用計算的方法，使人們可以輕而易舉地為一些科研工作創建和使用大規模、多學科、動態的、分布式的、高性能的應用環境，而這些科研工作在以前是不可能開展的或開展起來代價很高，如高能物理數據分析、氣候建模、宇宙觀測、實時遙感數據分析和數據同化、大型數據集交互分析和虛擬現實可視化等。

網格計算技術是數字城市空間信息應用服務領域的核心技術。一個數字城市中的空間數據通常都是非常大的，特大城市（如北京、上海等）一般達到數萬億比特（PB）的數據容量。而且隨著城市的不斷發展，空間數據不斷積累，城市遙感數據不斷更新，數字城市空間數據容量通常成倍增長。為了滿足空間信息分布式應用服務的要求，必須對這些海量的空間數據進行分布式存儲和在線分析（即分布式計算）。但是由于單個機構組織擁有的計算資源和存儲資源非常有限，而且對計算資源和存儲資源進行擴充代價極大，如購買超級計算機、大型工作站、存儲服務器等。這樣必須設法把分散的空閑CPU資源和磁盤空間收集起來聚合成為一臺虛擬的超級服務器，解決傳統方法不可能解決的大型計算問題，如城市虛擬仿真。另外，數字城市中的組織機構可以利用網格計算提高空間信息應用服務的響應速度和吞吐量（單位時間內的應用服務容量）。

我國數字城市建設通過政府引導、研究機構和企業積極參與不斷深入。目前國外對網格計算研究非常重視，許多有關項目正在進行。根據作者的調查研究，國內網格計算研究也剛剛起步，特別是在數字城市空間信息應用服務領域。

數字城市是指信息化的城市，是信息時代實體城市向虛擬城市的自然進化。由于數字城市中許多領域都是數據密集、計算密集或訪問密集的。如專業仿真型城市地理信息系統通常是數據密集加計算密集的；城市遙感影像實時（Real-Time）處理也是數據密集加計算密集的；分布式虛擬現實城市地理信息系統和空間信息應用服務則是數據密集加計算密集再加訪問密集。因此網格計算對數字城市諸多領域都將產生非常深遠的影響，希望引起數字城市領域的研究人員的高度重視。下面從專業仿真型城市地理信息系統、城市遙感影像實時處理和虛擬現實城市地理信息系統三個領域來闡明上述觀點。

城市地理信息系統是數字城市的重要組成部分。地理信息系統中的空間分析通常涉及海量的地圖數據、遙感數據、地理數據，因此空間分析是典型的數據密集型計算問題。目前地理信息系統的空間分析功能還不是非常強大，但即便這樣通常也需要配置高檔微機、圖形工作站。這樣用戶光是硬件投入就很大，這在一定程度上給用戶設置了較高的應用地理信息系統的門檻。隨著地理信息系統軟件的進一步發展，地理信息系統軟件的空間分析功能也逐步增強，需要消耗的計算資源也越來越多，計算資源的短缺逐漸成為地理信息系統應用的瓶頸問題。目前正在發展的網格計算技術正是有效解決這個問題的重要方法，采用網格計算技術，用戶可以根據工作任務實際情況進行計算資源點播（Computing Resource On-demand）。隨著地理信息系統應用的深入，通用平臺型的地理信息系統逐步向專業仿真型的地理信息系統的方向發展。基于地理信息系統的系統仿真在數字城市中諸如城市交通流量仿真、城市環境污染擴散仿真、城市規劃設計虛擬現實仿真等領域的應用日益廣泛。這些基于地理信息系統的專業仿真系統通常需要強大計算力的支持。特別是對于那些實時性要求非常強的領域，這種計算力支持要求更加迫切。可見，網格計算在基于地理信息系統的專業仿真系統領域有著非常廣闊的應用前景。

在數字城市中，許多城市應用領域部門希望即時得到經過處理的城市遙感影像。如氣象部門要求獲得某個時間的城市上空云圖分布數據、交通部門要求獲得某個時間的城市交通流量分布數據、環保部門要求獲得某個時間的城市環境污染情況數據、公安部門要求獲得某個時間的突發事件事態情況數據，等等。上述這些情況都要求對海量城市衛星遙感影像進行實時處理。而圖象處理也是非常消耗CPU資源的，網格計算技術的出現使對海量城市衛星遙感影像進行實時處理成為可能，城市各個職能部門可以對相關部分進行實時監控、進行快速反應。

虛擬現實（Virtual Reality）是一種利用計算機圖形技術人工合成的可以按照用戶的輸入而變化的模擬仿真環境，一個多維信息空間，一個用戶可與計算機系統自然交互的三維人機界面。虛擬現實的主要特點是用戶可以沉浸式地與虛擬場景交互，獲得一種身臨其境的感受，從而激發用戶的想象力。為了進一步提高用戶與地理信息系統交互的深度和廣度，突破傳統圖形用戶界面，地理學家開始利用虛擬現實技術生成虛擬地理環境（VGE），這樣可以極大地提高了地理信息顯示的真實感和對地理信息的可操作性，使我們更加容易理解地理數據。

在數字城市中，虛擬現實城市地理信息系統（VRUGIS）的主要目標是通過采用虛擬現實技術實現城市景觀建模和城市環境變量的可視化來建立人機和諧的虛擬城市。目前制約VRUGIS發展的瓶頸問題之一是實時場景渲染問題。由于用戶與VRUGIS的交互方式是沉浸式的，為了消除場景的閃爍感和交互時場景變化的滯后感，通常要求場景刷新率比較高，即場景渲染實時性強。由于場景渲染涉及大規模的三角形繪制過程，這種圖形繪制過程是非常消耗計算資源的，因此目前虛擬現實系統通常需要配備超級圖形工作站，但這種超級圖形工作站價格通常非常的高，一般用戶是承受不起的。如果采用網格計算技術把若干普通PC連接起來構成一個虛擬超級計算機，則用戶的投資可以少許多。另外，也可以考慮包計算任務外包給專門的計算公司，用戶就可以只要支出少量費用就可以完成獲得需要的計算資源。