随着科学技术的发展，知识共享、重用的需求，迫使人们对人类所共同拥有的知识、信息与数据进行本体重建和网络共享及计算机协助整合。地理知识、信息与数据是客观知识世界的重要组成部分，并在信息时代得到了前所未有的广泛使用。然而，地理空间信息应用的多元化决定了地理数据的多样性，由此产生的空间多源异构数据严重阻碍了知识共享与重用。 源自哲学的本体论在计算机学科中日益受到重视，其重要性尤其在诸如：知识工程、信息建模、信息检索与提取、知识管理与组织等不同领域得到认识。近年来，将哲学的本体论应用于地理信息科学领域，并成为地理信息科学发展的一个新专题，它旨在利用本体有效解决地理信息科学发展中出现的知识共享与重用难题。 本文在调研了国内外大量文献的基础上，全面研究探索了本体的理论与方法，并从地理本体研究的薄弱环节入手，开展了以下几方面的研究工作： 1、通过对本体基础定义进行追根溯源式的系统研究，深刻剖析了地理本体的内涵，提出了地理本体的逻辑结构，为地理领域本体的构建提供理论与方法基础； 2、对已有本体的构建原则、构建方法、构建工具，以及描述语言等方面进行了系统研究，结合自然地理领域的特殊性，归纳总结了一套适合该领域本体构建的解决方案，并选择了合适的开发工具和表达语言； 3、在相关本体理论、方法及自然地理领域知识的指导下，率先实现自然地表本体知识模型的建模； 4、借助描述逻辑理论方法和相关工具，从本体逻辑一致性、完整性、满足性等方面对自然地表本体进行检测验证和修正； 5、基于地理本体的空间信息语义查询是地理本体研究中关键问题之一，本文讨论并设计了地理本体的语义查询框架，并结合该框架分析讨论了自然地表本体的应用。