在以Web 2.0和3G网络通讯为基础的第三次因特网发展浪潮的影响下,GIS已经从发展之初的少数行业局部应用走向了各行各业乃至日常生活的方方面面,成为人们工作、学习和生活中不可或缺的工具和帮手,地理信息系统也出现了由桌面应用系统向移动GIS和地理信息服务发展的趋势。随着以本体为基础的第四代网络(Web 3.0)时代的到来,地理信息系统的发展和应用也迎来了新的机遇和挑战。地理本体在语义检索、系统之间数据互操作、知识级地理信息共享与重用和地球科学中的语义建模等方面有着非常大的潜在优势。如何将现有的理论研究成果和实际应用相结合起来,建立基于地理本体的空间信息服务,提供更加智能化和人性化的功能是当前急需解决的问题。为了解决这些问题,在本体和地理本体的相关理论体系下,本文尝试系统地研究现有理论、方法、技术以及理论和实践相互结合等方面的问题。本文的主要工作和研究成果有以下五个方面：(1)研究了当前地理信息系统的发展趋势和面临的问题。从地理信息科学的基本特征入手,深入研究了地理信息系统向语义方向发展、向移动GIS和语义GIS服务方向发展的必然性,剖析了其现状、相关支撑技术以及当前所面临的问题。(2)系统地研究了本体和地理本体的相关理论和地理本体区别于传统本体的特性,并根据当前地理本体建立的方法创建了一个地理本体实例。在详细分析本体基本理论、构建方法和基本原则的基础上,探讨了地理本体除了表达地理对象基本属性特征之外还要描述它们之间复杂空间关系的特殊性。研究了基于OWL的本体建模语言的优点及其在表达地理本体时所存在的不足,以及将部分—整体理论、拓扑理论以及定位理论引入到OWL建模原语当中解决地理对象之间空间关系表达的相关理论。在总结、分析和利用现有地理本体创建方法的基础上,结合已有基础空间数据创建了一个地理本体实例。(3)将建立的地理本体应用于语义检索实例。在自己建立的地理本体实例基础上,利用现有的语义开发技术和相关编程开发框架实现了一个基于地理本体的空间语义检索实例。(4)为了验证地理本体的理论和实际应用相结合的可行性,在现有移动开发技术支持下从底层开发实现了一个移动GIS。基于Microsoft Visual Studio 2008和Windows Mobile 6 Professional开发平台,运用C#开发语言和微软移动开发类库(.NET Compact Framework)从底层开发实现了一个基于智能手机的移动GIS平台,并实现了一些桌面GIS软件中的基本功能。(5)在自主开发的移动GIS中集成基于地理本体的语义服务。以自主开发的移动GIS为基础,通过移动网络方式调用服务器端利用Axis2服务发布容器对外发布的基于地理本体的空间信息服务。借助本体的智能推理查询,在移动GIS中实现了简单的语义查询和基于位置的语义查询等功能。