当前,空间数据的应用早已突破专业领域的局限,在应用范围、存储规模以及用户构成等多方面都有巨大拓展,大规模、远距离的空间数据应用成为重要发展趋势,这些对广域环境下空间数据的存取效率与应用深度提出了更高的要求。传统的分布式空间数据应用实现中所使用的客户端／服务器结构大多都依赖于重量级的服务器和轻量级的客户端之间的紧密协作,而空间数据操作具有数据密集型和计算密集型的特点,因此这种结构通常都会存在因服务器负载过重引起的性能瓶颈和单点失效等问题,而且在计算能力、存储容量和传输速度方面都存在局限性,极大地限制了空间数据在广域范围的应用效率。近年来,对等网络技术在文件共享、数据存储、即时通信、流媒体传输以及分布式计算等多个应用领域都取得了巨大的成功,已成为构建新型大规模分布式系统的主要技术之一。这类技术通过充分利用分散在互联网边缘的计算、存储和带宽等资源,理论上可实现系统的计算能力及存储容量按需要无限扩展,同时还能极大的提高数据的传输速度,非常适合于用来部署数据密集型和计算密集型的空间数据应用。在空间数据应用中,空间数据索引为空间数据高效存取与访问提供了有力的支持,是保证数据应用性能的重要方法之一。由于对等网络与传统的分布式网络在可扩展性、分布规模以及动态性等方面的巨大差异,传统的分布式空间数据索引方法难以直接应用于对等网络。因此,本文对对等网络环境中的空间数据索引方法的一些基础理论及关键技术进行深入地探讨与研究,具有十分重要的理论价值和现实意义。本文以空间数据索引方法为研究主线,结合对等网络技术的最新发展,对对等网络环境中的空间数据索引方法涉及到的多个方面进行了细致充分的研究,提出了一些有效的实现方法,论文的主要贡献包括：1)提出了一种基于多路准平衡树结构的对等网络结构体系,可解决原有结构化对等网络难以有效支持空间数据查询的问题。通过增大树节点的扇出数来提高空间数据查询的实现效率,同时利用空间数据查询在时间分布上的非均匀性特征来设计合适的准平衡树结构,并研究相应的树结构平衡调整策略。2)针对对等网络中应用层与物理层的拓扑不一致性问题,提出一种基于物理层邻近性的结点自适应聚集计算方法,通过使用一种灵活有效的自适应迭代调整机制对覆盖网络结构不断优化,相比原有方法可降低优化的实施代价以及实现负载均衡的难度,提高网络应用的整体性能。3)提出了一种基于超级树节点的广域分布式空间数据索引方法,利用结点的异构性,使用层次结构和线性结构相结合的方式来组织索引信息,并且线性结构的容量根据结点的性能来确定；在此基础上,研究一种面向分布式空间数据访问的重叠最小化方法,来改进空间数据索引方法的应用效率。4)设计并实现了基于对等网络的广域空间数据索引方法实验平台,通过对现有各种实验平台实现的详细分析和比较,并结合本文研究的主要内容和关键问题,提出了一种分层模块化的实验平台系统结构,在明确各层的功能定义及相互之间的交互接口之后详细说明了实现细节。本文从对等网络结构的设计与实现、广域空间数据索引信息分布与组织两个方面对对等网络环境中的空间数据索引方法展开研究,针对其中的几个关键问题提出了相应的解决方法。研究结果对对等网络环境中空间数据高效索引的实现有积极的指导意义,可为广域空间信息系统架构的发展奠定基础,从而有力促进空间数据更加广泛深入的应用。