从上世纪90年代开始,本体被引入信息科学领域,在近年来,本体论正逐渐成为知识工程、人工智能和语义网络等研究领域共同关注的核心问题。在以数字化信息为资源、互联网交互为动脉的新世纪里,随着数字地球等一系列数字工程的发展,以及全球对地观测计划的不断发展,促进了空间信息的采集,产生了各种不同形式的海量地理空间信息资源。但地理信息系统在地理空间知识的有效组织和表达方面的能力仍然比较弱,缺乏对信息的描述,即缺乏语义信息,处于数据丰富而知识缺乏的境地,造成了已有的空间知识库系统在知识的表示和检索上的缺陷。同时,不同的地理信息系统由于认知角度、概念模型、数据结构和软硬件环境的差别形成异构分布的信息孤岛,极大地阻碍了地理信息共享和互操作等应用。随着本体在地理信息系统的引入和发展,地理本体在地理知识表示和地理信息共享及互操作方面的优势开始受到广泛重视,但地理本体研究仍然存在着本体形式化表达机制研究不够深入,缺乏对地理本体空间特征和空间关系的关注和地理本体的实用性不足等问题。本文主要着力于地理本体的形式化表达机制以及地理本体在空间环境知识库构建中的应用研究,主要的工作如下:0在研究地理本体的概念、分类、逻辑结构等相关理论基础上,重点研究了地理本体的描述语言和构建方法等关键技术。文章分析了现有各种主要的本体描述语言,并通过构建具体的本体实例,对OWL语言表达地理语义信息的能力进行了详细分析。并在结合现有的本体构建准则和方法的基础上,确立了本文的地理本体迭代构建方法。②在地理本体的关键技术研究的基础上,结合地理本体的特点,重点研究了地理本体的形式化表达机制,给予地理对象的空间特征充分的关注。利用OWL本体描述语言,分别从地理概念分类,地理对象的空间几何特征,空间关系(拓扑关系,方位关系),层次关系等方面对地理本体进行了形式化表达,构建了良好的知识体系。③在地理本体形式化表达的基础上,提出了一种基于地理本体的空间环境知识库框架模型,对知识库的各个模块功能和结构进行了详细的说明,并分析了地理本体在其中起到的作用和意义。④在.Net集成平台上实现了简单的OWL本体解析器,结合Mapx控件开发了图形化的原型系统,其中着重对基于属性的地理对象查询和层次空间方位关系推理进行了实现,对地理本体的应用进行了初步的尝试。