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随着天文望远镜及终端设备的设计与制造技术不断提高，天文观测能力大大增强，天文学已从古老的光学观测变为全波段的天文学，并正在进入一个“数据雪崩”时代。计算机与互联网技术的飞速发展，网格技术、XML技术等全新IT技术的涌现，使得海量、分布式、多波段天文数据的无缝融合和处理成为可能。在这样的背景下，虚拟天文台应运而生。在信息技术领域，随着计算技术、存储技术和网络技术的发展，促使信息技术与天文研究相结合，促进了虚拟天文台的研究工作。
面向天文应用的问题求解环境是科学数据网络计算环境中为最终用户和天文应用系统的开发与部署提供直接支持的一个关键环节。问题求解环境一方面将应用支撑和资源服务的功能提供给用户，为用户提供统一的数据服务访问和可视化等支撑技术，另一方面为用户提供面向天文科学活动进行高层建模的手段，使之能够在平台支持下便捷开发新的天文试验和应用。它实现了通过网络将科研活动中的设备、资源和人有机地联结起来，使得所有科研活动的要素能够跨越空间的阻隔，随时随地为各类科研活动服务。
本文通过对虚拟天文台中科学课题的需求分析，提出一种基于数据网格针对天文应用的问题求解环境的框架；以“2MASS巡天星表搜寻OB星协候选体研究银河系的旋臂结构”科学课题为例，在科学数据网格上设计和实现了面向天文应用的问题求解环境，并对实现中的关键技术如网格工作流和天文数据网格服务进行研究。