Internet与GIS结合成互联网地理信息系统(WebGIS)是GIS软件发展的必然趋势。但是,由于地理数据存储格式的不同以及数据模型与数据结构的差异等,导致多源异构数据的产生,给数据的综合利用带来了困难。怎样对现有的异构地理信息数据源,其中包括各种格式的GIS空间数据进行集成和发布,并且在浏览器端直接提供矢量地图以构建具有高度交互性的地图以及如何实现浏览器与服务器之间数据的异步传输,空间数据互操作是解决这些问题的关键。空间数据互操作依赖于新的Web标准,XML的出现为此提供了有效的途径。本文以GML为核心,同时结合Web Service、SVG以及Ajax对WebGIS的空间数据互操作进行了深入地研究。本文首先对目前WebGIS的主要实现方法和主要构造模型做了较为详细的分析。接着阐述了XML技术的相关内容,并详细地分析了基于XML的几个关键技术,其中包括GML技术、Web Service技术、SVG技术以及Ajax技术,并分析了它们各自在WebGIS中的应用,重点分析了GML技术及其在WebGIS中的应用。然后,在介绍上述理论、提出系统设计目标和设计原则的基础上,设计了一个在.NET体系结构下建立基于GML的WebGIS空间数据互操作应用系统的技术方案,并且利用该技术方案设计了一个系统模型-GWSA(GML-WebService-SVG-Ajax)系统模型。最后将该系统划分了几个功能模块,并且设计了系统的空间数据库。最终,本文实现了上述系统模型,对系统中的每一层给出了实现方法。在客户端(浏览器)安装了SVG Viewer插件,用来显示矢量地图;在表现层采用了当今比较流行的MVC设计模式,将表现形式与业务逻辑进行分离;在Web服务器上利用Ajax引擎实现空间数据的异步传输,在WebGIS应用服务器上产生各种Web服务并且利用XSLT转换引擎将GML格式的数据转换为SVG格式的数据;在数据库层利用数据仓库以及分布式数据库群来存储和管理多源异构空间数据,利用模型仓库以及分布式模型库群存储模型,并通过GML格式的数据进行传输。在实现过程中,设计了将存储在数据库SQL Server中的空间数据转换成GML的算法,并提供了GML在数据库SQL Server中的存储方式。最后本文通过一个实例说明了该系统模型在空间数据互操作中的应用。最后,对本文所作的工作进行了总结,并展望了一下未来,提出了下一步要做的工作。