随着地理信息服务应用的拓展，越来越多的企业和组织将自己拥有的地理空间数据和软件功能开放为地理信息服务供人们使用，有效地促进了地理信息的共享和功能复用，也使得地理信息服务的数量剧增。当前，用户只能通过关键字搜索并结合空间过滤条件查询OGC的目录服务，发现所需的数据和服务。用户在受益于目录服务带来的资源搜索便捷的同时，经常受到查全率和查准率不高的困扰。面对日益庞大的服务群，如何自动、快速、准确地发现目标服务，成为影响地理信息服务进一步发展与应用的瓶颈。本文引入信息检索技术、语义网技术、语义服务技术，从基于地理概念匹配的语义标注算法、面向SOA框架的OWS服务与WSDL服务描述融合策略、基于DL概念描述的空间语义相似性度量模型以及融合相似性度量与包含性推理的语义匹配与服务发现四个方面进行了深入研究。论文在基于语义标注的地理信息服务的理论方法和关键技术上取得了一些成果，主要工作和创新点如下：1．分析了地理信息语义服务的背景、意义以及相关理论和技术基础。从地理信息语义服务模式转变、地理信息服务集成与共享中存在的问题出发，对基于语义标注的地理信息服务研究进展进行了分析与思考，在此基础上指出利用语义标注技术实现地理信息服务语义模式研究的重要意义和广泛的应用前景。论文研究了基于语义标注的地理信息服务理论方法基础和关键技术，提出了面向语义标注的地理信息服务框架和方法体系，总结了语义模式的地理信息服务匹配与发现方法。2．为了实现服务的多本体标注，创建了面向服务语义标注的地理本体三层架构，利用本体工程化的方法，开发了面向语义标注的领域本体与应用本体，建立了轻量级的应用本体开发模式；同时，基于PageRank算法，顾及地理本体概念图结构对现有地理信息服务语义标注算法进行了优化，设计了服务语义标注抽象模型与标注工作流，提高了语义标注的自动化程度；在此基础上，提出了OWS服务与WSDL服务描述相融合的策略，解决了两者语法不一致问题，建立了OGC服务概念模型的WSDL映射方法，由此实现OGC与W3C网络服务标准的集成。3．设计了融合多种本体概念语义的空间语义相似性度量框架，提出了基于DL概念描述的空间语义相似性度量模型，验证了模型的适应性和有效性。从服务语义相似性度量的应用需求出发，并总结了前人有关语义相似性计算的研究成果，由此设计了概念层次空间语义相似性度量框架，并基于该框架，提出面向DL概念描述的空间语义相似性度量方法，获取概念层次的空间语义相似度排序；最后设计了概念相似性实验测试，且实验结果证明，在人类相似性排序和空间语义相似性度量方法获取的排序结果之间高度相关，验证了本文空间语义相似性度量方法的可行性。4．提出了基于空间语义相似性度量模型的包含性推理机制，建立了混合模式的服务语义匹配与发现算法，提高了服务发现的效率。首先，描述了OGC目录中实现的标准服务发现方法，提供了OGC目录框架规范的详细内容，总结了OGC目录中服务发现机制的局限性；在此基础上，提出了融合相似性度量模型与包含性推理的混合模式服务语义匹配算法，以期解决现有服务发现方法中存在的问题；同时，描述了服务语义发现引擎与OGC开源目录的集成模式，实现了基于WSML的查询目标定义与服务语义匹配算法的语义查询扩展，并给出了语义目录的整体框架设计与实施策略。5．构建了基于语义标注的地理信息智能服务原型系统，针对智能交通动态信息共享服务进行了应用实验，验证了技术方法的可行性和实用价值。建立了支持服务语义标注、服务注册、语义目录管理、服务匹配与发现的集成实验环境，并探索了其在智能交通动态信息共享服务中的应用；基于Liferay Portal开源门户网站平台，进行了应用实验系统服务门户开发，借助OGC目录服务语义接口，实现了道路交通信息服务集成发布、语义搜索、匹配与发现；并面向交通流量监测应用用例，进行了智能交通流量信息的动态发布与共享实验，验证了本文提出基于语义标注技术的语义模式地理信息智能服务框架的实用价值。