随着我国"南北极环境综合考察与评估"专项的开展，收集了海量的多学科极地环境信息资料。为了更好地利用相关成果资料，建立一个基于GIS的信息服务平台，将信息资料进行分析、集成和共享发布事在必行。由于数据量巨大，关系复杂且展示要求高，为平台的设计及实现提出了难题，现有GIS平台很难解决相关问题。本文逐步论述了空间服务平台的系统分析、设计、关键技术及实现，着重论述了空间服务平台中海量数据快速渲染、海量数据快速检索及空间相关性分析等问题。针对海量GIS数据存储及检索的高可扩展性、高响应速度的要求，在分析了当前GIS存储研究现状的技术上，结合NoSQL和基于Memory的存储技术，提出基于NoSQL的多级GIS数据存储方案。结合GIS数据的操作特征，研究数据存储结构，检索方法，并在此基础上构建了极地环境监测与信息集成共享空间服务平台，验证了该方法的可行性和正确性。该空间服务平台架构设计先进合理，用户体验友好，能够为广大极地研究者提供一体化的极地环境空间信息服务。