随着信息技术的飞速发展,作为数字地球的重要支撑技术之一的元数据技术显得越来越重要。空间元数据描述了地理信息中空间数据集的内容、质量、表示方式、空间参考、管理方式以及其它的特征,有助于空间数据的理解、发现、定位、挖掘、评估和维护。本文的目标就是设计和开发一个空间元数据的服务系统,提供空间元数据的采集、存储、查询、发布等管理功能和服务。论文首先总结空间元数据的基本概念,回顾了元数据技术研究的国内外现状,并介绍了FGDC和ISO的两个空间元数据标准,还对三个典型的元数据系统进行了简单的分析。然后指出元数据技术与计算机技术、GIS技术等紧密结合的发展趋势,提出了课题研究的目标和意义。空间元数据服务器的实现需要用到很多相关技术,论文对元数据的存储、发布、传输交换和分布式检索进行了分析和总结。由于XML技术的蓬勃发展以及其在数据表达、转换、传输、查询等方面表现出来的诸多优点,故其在元数据领域已被广泛的应用。因此本文对XML技术,特别是与元数据系统关系密切的XML、XML Schema、XSLT等作了详细的介绍。元数据的存储和分布式检索技术为系统的两大核心功能,分别进行了深入分析和探讨,指出了各种设计思想的优点和存在问题,基本阐明了元数据服务器设计与实现所面临的问题及其解决方案和技术路线。两层模式已经无法适应分布式系统的设计和部署要求,而N层体系结构可以很好满足空间元数据服务器各方面的架构需求。J2EE近年的成熟极大促进了N层体系结构系统的发展,已成为构建服务端软件的标准平台,能很好解决系统架构和功能实现上的各种难题,故进行了系统的介绍,集中讨论其在事务、安全、集群及均衡负载方面的优势。然后基于XML和J2EE技术,提出了空间元数据服务器的总体设计框架。系统由元数据编辑管理终端、元数据引擎和SRW服务三大子系统组成,论文简要介绍了所有子系统的功能,并详细规划和设计了系统模块。元数据存储和分布式检索的实现是系统开发的重点。本文先详细分析了表映射方案的原理和存在问题,并提出了结合对象映射思路,采用O/R映射的新实现方案。因表映射只是适用于兼容存在关系表中的元数据,本文提出了树型拆分的新方案,通过从XML元数据提取结构信息和内容信息,然后分别入库的方法彻底解决其它方案所面临的对复杂Schema支持差和性能低的难题。空间元数据分布式检索基于ZING(新一代Z39.50)设计。ZING是Z39.50结合Web服务技术,简化和重新提炼后的产物。文章先是简要介绍了ZING的核心服务-SRW,并围绕SRW协议的构成和CQL语法做了简要介绍。接着结合J2EE的Web Service相关技术讨论SRW协议解释的实现方案。再采用ANTLR语言识别工具提出了CQL解释器<WP=7>的实现方案。最后,对全文的工作做了总结,指出了下一步努力的方向。