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随着语义技术在地理空间领域的应用和发展,地理语义化项目越来越多,地理语义数据也愈加丰富和庞大。为了能够有效地处理和应用地理语义数据,快速、有效、智能化的地理语义查询是十分必要的。GeoSPARQL规范是地理本体、SPARQL语法空间扩展、推理规则等技术推动下的产物。GeoSPARQL规范是OGC2012年9月发布的一个地理语义查询规范,该规范的目的是提供一个能够广泛使用的地理语义查询使用方案,从而能够对异构的、不兼容的地理语义数据进行一致的表示和查询。GeoSPARQL规范定义了一个与简单要素模型兼容的RDF/OWL本体词表,用于描述地物、地物几何对象以及两者间的关系；一个SPARQL空间扩展函数集,用于规范基于SPARQL语法的地理语义空间查询的谓词构建；一个规则交换格式(RIF,Rule Interchange Format)集,用于地理语义推理查询。为了实现对地理语义数据的快速有效的查询,从而更加有效的处理和应用地理语义数据,本文基于GeoSPARQL规范,在语义相关技术的支持下研究和解决地理语义查询的几个关键问题,即SPARQL语法上的空间查询扩展,高效的数据组织,以及智能化查询。本文主要有如下贡献：1、在SPARQL语法层上构建和实现了GeoSPARQL规范中的空间算子针对OGC最新的地理语义查询规范GeoSPARQL,基于ARQ的查询和扩展机制,在SPARQL语法层上构建和实现了GeoSPARQL的空间算子,实现地理语义空间关系查询。2、提出并实现满足GeoSPARQL规范中地理本体的地理语义空间索引在RDF数据组织和传统空间索引的研究基础上,提出地理语义数据模型—空间四元组(GeoQuard)模型；在该模型的基础上,提出和构建了地理语义空间索引结构。3、提出和实现了一种基于STX语法的流式数据转换方法在地理语义属性推理查询中,针对方法流程中的GML文件到地理本体文件的数据转换问题,提出和实现了一种基于STX语法的流式数据转换方法,实现GML文件到本体文件的快速有效转换。4、构建和实现了GeoSPARQL的解析层,支持对GeoSPARQL中的本体实例数据以及GeoSPARQL的衍生本体数据的解析和空间可视化。本文的研究内容丰富了语义技术在地理空间领域的研究,一定程度上促进了地理语义查询的研究和应用。