地理信息系统在过去30多年的发展过程中，其应用范围已经涉及到多学科和多部门，在数字农业、数字城市、灾害预测以及政府部门的宏观预测和辅助决策等领域得到广泛应用，但是GIS应用系统被认为是信息孤岛。不同的单位部门按照各自需求采用不同的数据建模方法，选用不同的GIS软件，采用不同的空间数据格式，对地理数据的组织有很大的差异，这使得在不同GIS软件上开发的系统间的数据交换存在困难，采用数据转换标准也只能部分解决问题。另外，一个最关键的问题就是不同的应用部门对同样的地理现象有着不同的理解和不同的数据定义，这使得不同部门间的信息共享和交流存在障碍。 用传统的分布式技术(DCOM、CORBA和EJB)不能解决分布式地理信息共享和服务中最为关键的语义问题，而本体论思想的引入为解决这一问题提供了新的思路。本体作为一种信息科学研究的方法论被引入空间信息科学(Jones,2001)，提供对该领域知识的共同理解，确定该领域内共同认可的词汇，并从不同层次的形式化模式上给出这些词汇(术语)和词汇间相互关系的明确定义。地理本体驱动的时空信息共享集成即通过本体这一技术获取、描述和表达时空信息领域的知识，实现不同个人、部门之间对时空信息知识的共同理解，并实现时空信息的共享集成。 本文针对多源时空数据语义冲突问题，以地理本体为理论基础，围绕以多源时空信息集成这一主线，对地理本体与时空数据的集成策略都进行了深入细致的研究，并利用本体理论发展了新的农业地理信息分类体系，设计了地理本体驱动的时空数据集成技术方法，开展了以描述逻辑的时空数据查询研究，在现有的理论和模型基础上加以改进优化，推动时空数据在语义上的集成研究，最后以数字烟草3S项目为例，进行了验证说明。论文主要进行了以下几个方面开拓性和创新性的研究工作： (1)提出了基于本体理论的农业地理信息分类方法深入探讨了地理信息分类的常规基础理论与方法，通过综合分析现有分类理论不足的基础上，将本体理论引用到农业地理信息分类中，提出了本体驱动的农业地理信息分类方法。常规的面或线分类方法表达的是不同地理特征之间、不同地理实体之间的继承和包含关系，不能表达复杂地理空间的全部语义。基于本体的要素分类最大特点就是强调了类和类、要素与要素之间的关系，规定了如何定义关系，如何使用关系等一系列限制条件。在地理信息分类中引入本体理论，建立领域本体模型，可以解决现存分类系统所存在的缺点。 (2)提出了一种时空数据的本体构建方法地理本体的构建过程是复杂的，现有的本体建模方法大都不能满足复杂的地理本体建模需要。因此，本论文研究了地理本体构建存在的问题和不足，在综合现有的本体建模方法METttONTOLOGY、骨架法和七步法优点的基础上，构建了自顶向下与自底向上相结合的地理本体，提出了时空数据的本体构建方法和基本流程。本方法能够针对地理时空信息的特性，合理地将软件工程方法运用于地理本体的构建设计，在系统的分析、建模、系统的设计，对象的设计、实现，对象的复用以及系统的测试等多个方面，将有效的提高地理本体构建设计的合理性、准确性，提高效率，并能有效的提高构建的生命。 (3)改进地理本体驱动的时空数据集成框架并提出了一种本体驱动的时空查询方式多源异构时空信息的集成问题一直是国内外空间信息技术研究的焦点和热点。本论文在分析单一本体架构、多本体架构和混合架构这三种基于本体的信息集成架构的优缺点的基础上，针对农业信息分类系统中的时空数据特性和属性特性，提出将农业信息分类中的时间信息、空间信息和农业地理信息为公共的全局本体，而将农业行业信息和农业科学信息为局部本体的混合构架。以该方法为基础，本文中实现了不同分类体系间的集成和不同尺度中要素的集成两种因语义异构而引起的时空数据集成。 在时空信息查询中，我们往往看到的是以基于数据的查询和基于元数据的查询方式，这两种空间信息查询方式都是一种形式化或结构化的查询方式。对用户而言，都需要掌握一定GIS或数据库专业知识。如果用户想以地理信息的语义关系进行查询则非常困难。本论文提出了基于地理要素的时空信息查询方法，即在空间数据库和本体数据库之间、各本体库之间分别建立关联关系，在本体数据库中进行的逻辑运算，获取查询结果。 (4)本文在地理本体驱动的实际应用方面做一些初步的探索性工作，并以数字烟草3S项目的时空信息集成为例进行了验证说明，为解决地理本体理论和应用之间巨大鸿沟作一些初步的尝试。