地理空间元数据是空间信息基础设施的核心内容之一，传统的空间元数据服务在模式和效率上的缺陷，阻碍了地理信息资源的共享和普及。地理空间元数据可视化是信息可视化与元数据服务的有效结合，将会改进服务模式，提高可用性。本文基于信息可视化技术的特点，研究了地理空间元数据可视化的基本理论和实现方法，主要内容如下：（1）从系统概念出发，分析了传统的元数据服务在模式和效率上存在的不足，为本文的研究奠定了必要性基础。总结了信息可视化的技术和特点，并结合元数据检索的使用背景，研究了地理空间元数据单要素和多要素可视化方法及适用条件。（2）按照元数据服务模型中对象、用户和工具的构成要素，设计了地理空间元数据可视化的实现流程；总结了各个阶段的步骤和功能，构建了地理空间元数据可视化的逻辑模型。（3）研究了地理空间元数据可视化设计的主要内容。首先形成了用户、任务和元数据规格参数的三因素影响模型；总结已有的研究资料和分析现有服务平台的特点，细化了各项影响因素的具体内容。其次设计了用户与可视化界面、可视化视图之间两个方面的交互方式。最后提出了地理空间元数据可视化的应用模式，并与传统的元数据服务比较，分析了可视化模式的特点和优势。（4）重点研究了地理空间元数据可视化的实现过程。首先为建立元数据库，确定了元数据的表达形式、服务模式以及预处理步骤和存储模式等。其次为解决海量数据的有效显示，从数据层次组织、空间关联属性获取和多样化检索方式三个方面来筛选过滤数据。研究了可视化的映射过程，建立了元数据信息与可视化因素的相互映射关系，实现了数据的定性与定量化表示。最后对三种主要的可视化技术，实现了绘制和交互算法。（5）实现了地理空间元数据可视化的原型系统，提出并细化了可视化评价的内容和指标，并在实验中进行了量化分析。从任务需求和用户两个方面，对比传统模式进行了评价测试，总结了系统存在的不足和改进方向。