传统的数字图书馆由于文献资源缺乏语义描述以及查询缺乏语义支持，其信息检索性能难以满足用户需求。下一代基于本体元数据的语义数字图书馆可提供文献资源的语义搜索，提高信息检索的性能。本文在研究总结当前数字图书馆相关技术现状的基础上，针对文献资源语义搜索这个问题，提出了基于本体元数据的数字图书馆体系结构，并实现了文献资源语义描述及语义搜索功能。 本文主要工作包括：(1)通过对IEEE Xplore与ACM Portal等数字图书馆中信息搜索方式的分析总结，提出了基于本体元数据的数字图书馆体系结构，该体系结构以Dublin Core为元数据规范，以RDF为资源描述语言，并基于主题本体来描述数字图书馆中的文献资源；(2)提出了一套期刊会议论文元数据集，引入了RDF容器机制来实现Dublin Core元数据描述，使用本体对Dublin Core的主题词进行扩充，完成了本体元数据设计；(3)提出了基于SPARQL的语义搜索算法，该算法采用主题概念语义扩展规则来提高检索性能；(4)设计了XSLT样式表，将SPARQL查询结果友好地显示给用户；(5)实现了一个基于本体元数据的计算机科学语义数字图书馆原型系统，实现了期刊论文元数据的语义检索，并用典型案例验证了本文技术方案的有效性和可行性。 本文研究成果对开发下一代语义数字图书馆具有科学意义和实用价值。下一步工作是跟踪语义数字图书馆的发展方向，进一步细化和完善本文提出的系统体系结构；同时考虑利用语义Web规则语言，进一步提高数字图书馆的语义检索性能。