随着信息技术的不断发展，不断产生的具有分布、异构、海量等特征的数据源对存储资源、计算资源和网络资源等提出了极高的性能需求，也为以往的数据资源管理技术带来了巨大的挑战。如何管理和使用这些数据资源并进行数据集成访问，进而推动科学领域的研究，是当前迫切需要解决的问题。　　 语义网格作为一种基于语义的分布式计算技术，建立在语义Web及网格计算相关技术规范基础之上，通过规范化的语义来描述网格资源，通过开发有序的管理架构来解决和实现复杂网格环境下大规模资源共享与协同计算。本文在对语义网格的研究背景、发展历程和相关技术做了较为深入的研究基础上，以资源共享和协同工作为目标，从概念集成、模式集成、实例集成和查询应用四个不同阶段对网格资源集成访问时遇到的语义异构问题进行了分析和探讨，从面向语义网格的数据集成体系架构、面向语义网格的本体模型、分布式本体集成框架、语义网格服务流程管理以及数据集成中的查询优化5个方面具体展开研究，主要内容包括：　　 (1)面向语义网格的数据集成体系结构　　 本文讨论了语义网格环境中，在概念集成、模式集成、实例集成和查询应用四个阶段面临的语义异构问题，利用现有网格数据资源，基于现有的网格计算、Web服务和语义Web的相关规范和技术基础之上（比如，采用语义Web的相关规范对数据语义、流程语义等进行描述和建模；采用OGSA-DAI等网格体系架构规范对网格内的分布式数据资源进行管理；采用Web服务相关规范实现服务流程组合），给出了面向语义网格的数据集成应用的一种通用结构，给出了网格资源在数据集成中涉及到的关键业务流程，并对涉及到的关键技术进行了具体说明，并将其应用于结构工程网格环境中。　　 (2)面向语义网格的本体建模方法　　 本体技术已经广泛应用于语义网格环境中，目前关于本体技术的研究主要侧重于理论层面和静态数据的语义表示，对网格计算领域内具有动态性等特征的网格资源在实现数据集成过程中面临的语义表示的研究很少涉及。本文针对此种现象，在对现有的本体建模方法进行了改进和扩展，提出了一个语义网格环境下的本体模型，对该本体模型进行层次划分的基础上分析各层之间的关系，同时基于UML规范对每一层的具体情况进行了阐述。并结合结构工程领域知识，将结构工程实验内容总结为构件、加载和观测三方面，并对各部分含义进行了详细的解释，依据结构工程实验需求对结构工程实验的参与角色进行了划分，在印证该模型有效性的同时，根据该模型设计结构工程实验本体。　　 (3)分布式本体集成框架　　 如何有效组织和管理语义网格环境中存在的各类分布异构的小本体是数据集成研究领域面临的新问题，本文提出了一种分布式本体集成框架，从体系结构角度研究在实现分布式本体集成过程中涉及到的功能层次划分以及关键组件。同时，考虑在语义网格环境中，为了更好地提高计算资源的利用率、更好地满足用户需求，本文在分布式集成框架基础上提出虚拟本体的概念，同时提出和设计了虚拟本体的构造算法VOSDGA，通过仿真验证，证明该算法在一定条件下可以提高计算资源利用率，从而提高分布式本体集成框架的效能。　　 (4)语义网格服务流程管理研究　　 服务流程管理技术作为语义网格中的一个重要内容，已经成为了解决语义网格的组织内部或者组织之间过程集成的有效手段，特别是基于工作流技术的语义服务组合已经成为当今的研究热点。为了更好地在语义层实现数据集成，本文从体系结构及流程管理两个方面重点研究服务流程管理中涉及的相关问题，提出了一个基于工作流的服务流程管理框架，并通过建立语义网格服务三层结构，在网格服务和语义服务引入代理服务层，实现网格工作流和语义工作流的无缝连接，接着对服务注册进行了设计和实现，然后提出了基于QoS的语义工作流协商协议，支持语义工作流用户和语义工作流服务提供者之间能够就服务质量问题进行协商，从而更好地满足最终用户的要求。　　 (5)数据集成中的查询优化　　 针对查询处理过程中由于多连接操作所产生的优化问题，本文在研究了粒子群优化算法的基础上，结合免疫系统中相关的信息处理机制实现，提出了改进的免疫-粒子群优化算法AIPSO查询优化算法。通过仿真实验证明，该算法有效的提高了查询连接性能。