本体论最初是哲学领域的研究范畴,随着信息技术的应用与发展,本体论在信息科学领域中日益受到重视,并广泛应用于知识工程、信息建模、人工智能等领域。本体论引入地理科学领域形成地理本体,地理本体是将地理科学领域的知识、信息和数据抽象为对象,并按照一定的关系组成的体系,对其进行概念化处理与形式化表达的理论与方法。地理本体作为知识表达与概念建模工具,其形式化表达方法与建模过程是研究的重点。目前地理本体的形式化语言具有复杂的语法和逻辑,用户理解困难,未形成统一的标准；其次,现有的地理本体开发大多只提供地理概念层次的分类体系或类自然语言的定义库,难以实现本体概念与底层地理数据模型的映射。　　 本文通过分析面向对象技术中的类、对象和关系等能显式地和形式化地描述本体概念的语义和概念之间的层次关系,并且面向对象技术拥有成熟的建模语言、开发工具和成套的分析设计方法,为地理本体的形式化表达与工程化建模提供了研究基础,提出利用面向对象技术成熟的统一建模语言UML进行地理本体的形式化表达及建模应用,重点研究了本体模型的UGOM映射过程、形式化定义及推理方法,并提出基于UML软件生命周期的地理本体建立方法。本文主要的研究内容有:　　 (1)探讨了本体与地理本体的相关理论,研究了本体分类、建模语言及地理本体的内涵、逻辑结构,重点研究了地理本体的几何特征与空间关系表达,对空间语义关系(空间关系、时间关系、语义关系)、空间推理等进行了讨论分析。　　 (2)按照现实地理世界-地理本体模型-地理本体模型与UML模型映射-本体系统建立的技术路线研究了地理本体模型的构建过程。通过对比分析UML特性元素与本体模型元素的异同,重点探讨将地理本体模型映射为UML概念模型的UGOM方法,研究UGOM的形式化定义及基于UGOM产生式推理方法,在此基础上提出了基于UML软件生命周期的地理本体构建方法,实现了地理本体的工程化建模。　　 (3)利用基于UML的软件生命周期方法构建铁路领域地理本体,研究铁路地理本体的UGOM映射过程,并结合Oracle Spatial存储结构设计铁路领域数据表,探讨基于UGOM的产生式推理方法在铁路领域的推理与查询应用。　　 本文通过将UML应用于地理本体构建过程,利用面向对象成熟的开发工具及开发流程建立地理本体,实现了地理本体从概念层次扩展为动态运行系统的工程化建模方法,为将地理本体概念映射到地理数据模型提供新的研究思路。