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数字地球作为下一代全球信息基础设施已经得到了社会各界的广泛认同。当前信息互操作、面向对象软件工程和分布式计算技术的发展则为建造数字地球的核心软件平台之一的WebGIS提供了坚实的技术基础。基于此，论文工作对WebGIS的理论、技术与应用各方面的问题进行了系统的理论研究，并设计实现了基于WebGIS的全国重点城市空气质量发布系统。 论文首先从当前WebGIS空间数据模型当前普遍存在的问题出发，分析和设计了空间数据模型，建立了数字地球需要的统一数据模型与面向对象表达。在此基础上，对空间信息在网络环境下的分布式计算策略进行了统一研究，并分别对空间对象，空间关系，栅格数据设计，实现了相应的分布式计算方案与运算算法。利用元数据对空间信息进行统一组织管理。 随后，论文对WebGIS的互操作模型、多级B／S体系结构、支持网络化计算与多用户并发访问的多线程、DCOM、智能信息代理、智能搜索引擎、信息安全等关键技术方面进行了详细的论述。借鉴这些关键技术，在ArcIMS的基础上，设计并实现了基于WebGIS的全国重点城市空气质量发布系统，将空气质量状况与空间数据结合起来，生动直观的反映了各主要城市的空气质量状况，方便了用户的查询，为环保事业作出应有的贡献。 通过论文工作提出了以下几个问题并给出了相应的解决方案 ●适合Web计算的数据模型 ●WebGIS中的多用户访问与并发控制机制 ●空间信息的网络计算策略与实施方案及关键算法 ●空间信息的网络传输协议与智能空间信息代理 ●Web计算环境下的空间信息安全性问题 ●基于MetaData的空间信息Web集成方案与智能空间搜索引擎 ●WebGIS体系结构 最后，论文对WebGIS发展趋势进行了探讨。