Internet革命性地把用户与分布在世界各地、以不同形式存在的信息连接起来。可是,Internet上的空间信息资源仍然面向特定行业,依赖于特定的支撑环境,形成了分布且异构的空间信息孤岛:各自独立、相对封闭、无法互相沟通和协作。 如何让这些空间信息孤岛既相对独立又能互操作;如何让Internet用户快速准确地定位、获取并使用他们所关心的空间信息……这是目前国际上空间信息技术研究的焦点问题,也是“数字地球”和“空间信息基础设施”项目的关键技术之一。 Internet用户与空间信息资源之间的鸿沟可以归纳成空间信息互操作中的三个重要问题:可达性问题、可用性问题及易用性问题。 为此,论文提出基于Ontology的空间信息互操作框架(Ontology-Based Spatial Information Interoperation Framework, OBSIIF)。OBSIIF是基于Web Services技术体系,结合Ontology理论构建的一个动态开放的信息和服务的共享与互操作平台。本文重点研究了OBSIIF的体系结构、空间信息模型——Geo-Ontology和服务模型。 OBSIIF体系结构的关键在于将信息和服务统一的看作Internet上的资源。将信息与服务置于Web Services体系下可以有效的解决可达性问题,通过对信息和服务的元数据进行抽取、概念模型创建并在Internet上发布可以解决可用性和易用性问题。 OBSIIF空间信息模型提取空间信息领域的共识,采用XML作为空间信息的表示方法和交换格式,以OWL/RDF表达空间信息的语义,着重解决应用程序之间理解和交换空间信息的问题。本文对Geo-Ontology的建立、管理和使用进行了详细的论述。在吸取传统创建Ontology的优点基础上,提出构建Geo-Ontology的混合方法,突破了传统构建Ontology方法的局限。 OBSIIF服务模型提出在Internet上通过Web Services技术管理使用服务的解决方案。通过五大服务实现空间信息与服务互操作,协调服务扮演了“组织者”的角色,负责整体的协调安排;两个导航服务扮演了“传递者”的角色,负责获取并分发任务;两个空间信息的处理服务是真正的“工作者”,负责实际的工作处理。同时,OBSIIF特别提出以“服务Ontology”管理并使用分布在Internet上的众多服务资源,它可以唯一地标识服务、描述服务的能力以及服务的接口。用户通过这些信息可以动态自动的发现、使用、组合这些服务,实现空间信息服务资源的共享与互操作。 为了进一步验证OBSIIF的可实现性,论文进行了原型系统的探索,通过结合现有资源,提出了基于ArcGIS Server以ArcEngine作为开发组件的系统集成解决方案。 最后对本论文进行了总结和展望,归纳了论文的创新之处,并提出了下一步的工作重点。