由于空间信息技术在相关领域应用的不断深入，产生了大量分散异构的地理环境空间信息，这些信息大多是各自独立、相对封闭、无法互相沟通和协作，形成了空间信息孤岛，难以满足Internet上与地理环境空间信息相关的综合决策的需要。如何让这些空间信息孤岛既相对独立又能共享和互操作；如何让Internet用户快速准确地定位、获取并使用他们所关心的空间信息，这是目前国际上空间信息技术研究的焦点问题，也是实现地理环境领域空间信息语义共享和互操作的瓶颈。通过深入分析，本文详细剖析了地理信息系统的发展过程和现状，指出了目前存在的问题及产生问题的原因。为了实现基于语义的地理信息共享和互操作，探讨并提出了基于本体的地理信息语义共享互操作框架和Web服务扩展语义描述模型，并针对创建本体过程中以及本体间映射在时间、效率上不能平衡的难题，提出了一种自动校正处理方法，该过程是在本体校正框架的基础上实现的。为克服传统空间数据查询无法实现跨要素数据集的综合查询，也无法实现知识和语义层次上的空间信息查询，本文采用了基于Ontology的空间知识查询技术，通过对空间或关系数据库的逻辑分析和推理，自动完成用户以自然语言描述的查询条件或请求，并用实例初步验证了知识层次或决策级的智能化查询结果。针对目前Web服务的发现策略的不足，综合了基于关键字的匹配和基于语义的匹配推理两种查询机制的优点，采用了二阶段Web服务发现匹配策略。在第一阶段，利用关键字的匹配选择相应的Web服务社区，减少了匹配中候选服务的数量；在第二阶段，基于本体和描述逻辑，提出了弱Web服务匹配的思想。对于第一阶段选择的服务社区领域内的Web服务，通过构造概念包含树，给出了一个弱Web服务查找匹配的算法。该算法提高了Web服务查找的查准率和查全率，为目前Web服务的查找匹配提供了一个较好的解决方案。最后，设计并实现了一个应用示范来演示验证论文的研究成果。