随着泛在信息时代的来临,无处不在的地理空间信息正在改变我们的生活以及理解世界的方式。地理空间信息不断跨领域应用,逐渐催生出以人为本,以用户为中心的实时、动态的地图需求。而在此应用过程中,地理信息人机交互与知识共享的需求日益增长,存在以下几个亟需解决的问题。其一,如何增强不同领域专家对相同地理概念的理解,解决基础地理信息分类当中存在的语义交叉与重叠问题；其二,针对不同地理信息标准相互兼容性差等多源空间数据的异质问题,如何开展多源地理信息语义融合研究,并解决在地理概念规模增长背景下,如何削减融合复杂性问题；其三,在地理空间语义分类与融合过程中,如何判定不同地理概念之间的语义关系。针对上述问题,本文以基础地理信息语义分类与多源地理空间信息语义融合研究为切入点,基于形式概念理论、粒计算及描述逻辑等理论,深入开展相关研究,并着重研究了当前国家基础地理信息陆地水系分类问题,多源地理空间信息语义融合的粒度性问题,以及基于描述逻辑的地理空间语义推理问题。总结全文,文章主要研究内容如下：(1)全面梳理了当前地理空间语义的分类、融合以及地理空间语义相关应用领域的应用进展。通过比较分析,指出当前地理空间语义较少关注地理信息分类标准化、语义粒度性及非数值性地理概念匹配问题。在此基础上,提出了本文总体研究结构框架及主要研究内容。(2)分别从地理本体、描述逻辑及OWL描述语言等方面,对地理空间语义形式化表达基础理论展开剖析。采用BFO的顶层地理本体框架,结合OWL语言对基础地理信息当中的相关地理概念进行语义描述,构建了一个基础地理信息的行政区划本体。(3)针对基础地理信息标准(GB/T13923—-2006)当中依然存在概念同名与语义交叉重叠等异质问题,提出了一种新的陆地水系地理要素的语义分类方法。通过引入相关领域的语义描述来消除标准分类当中的语义交叉与重叠问题,借助形式概念分析的方法,抽取多源地理空间概念语义,构建融合概念格,经专家判读选择格结点,通过格-树转化方法,消除概念内涵的直接传递关系,最后构建新的分类层次。该方法是对当前形式概念分类方法的一种扩展与完善。(4)针对多源地理空间数据语义融合复杂性问题,提出了地理空间语义融合的粒化理论。从概念外延角度,提出了地理概念的模糊等价粒度划分方法;从概念内涵角度,提出了一种基于熵权概念格的地理空间语义粒度约简方法。以国家基础地理信息与水利工程领域水系数据为例,开展了系列融合对比实验,并对不同阈值条件下的约减效果进行了分析。该方法符合地理世界的尺度认知,顾及了地理概念不同内涵的重要性,这在地理空间语义融合领域是一种有益尝试。(5)针对传统基于概念相似度匹配研究,存在计算误差等问题。设计了一种描述逻辑地理空间语义推理方法,对不同地理空间对象的概念与角色等语义关系进行判定。以GB/T13923-2006与GB/T21010-2007分类标准当中的部分农林用地分类部分术语为例,开展了推理实验,在一定程度上解决了概念与角色匹配过程中出现的冲突、覆盖重叠等问题。该方法具有逻辑的精准性,不针对具体的应用领域,一些形式推理规则具有一定的普适性。从语义理解角度,对地理空间语义分类与融合问题开展研究,旨在服务于地理信息共享与互操作。本文的理论构想与技术实践,一方面,拓展了地理空间语义的理论体系,并为地理空间语义进一步应用在下一代空间数据库与地理信息服务网络等方面奠定坚实基础；另一方面,文章中提出的一些理论与方法,对地理空间语义分类与融合问题求解是一种全新视角,可为相关研究提供参考。