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现代遥感技术已经形成多尺度、多层次、多角度、多谱段的对地观测体系，能够动态、快速、准确地提供多种对地观测数据，为地球科学研究提供了大量宏观的第一手信息。经过几十年的发展，遥感应用已广泛渗透到国民经济的各个领域，在资源调查、环境监测、灾害监测、工程建设等许多领域发挥了重要作用。
空间信息是重要的基础信息，具有广泛的共享性，为自然和社会的各种学科、公众、政府、企业等不同领域所需要。遥感技术的飞速发展为地学研究和各种空间信息应用提供了海量的数据，但数据的利用程度不高。由于缺乏有效的技术手段支撑遥感信息共享以及一些非技术因素，大量的空间数据分散在各个机构，彼此之间难以进行沟通及共享，形成了一个个“空间信息孤岛”，造成严重的资源浪费。我们面临的挑战是如何处理这些数据，使之转换为能被应用的信息。
遥感技术应用的现状表明：为了满足社会经济发展对地学遥感空间信息的需求，不仅要发展遥感数据的获取技术，还要发展新理论和新技术，实现遥感专题信息提取水平和分析方法的进步，实现遥感信息加工和传播方式的变革，实现地学空间信息服务形式和内容的创新，使得遥感技术能更好地满足国民经济和社会发展需要。
本论文的主要目的是依据遥感图像地学理解和分析处理的基本理论、技术和方法，结合空间信息技术的最新发展和相关地学知识，在基于遥感空间数据的岩性信息提取与分类、地学空间信息的语义表达、空间信息的共享和服务研究的基础上，探索从遥感数据生产到空间信息服务的新途径，取得了一些认识，主要有以下几点：
遥感图像地学理解是对遥感图像中包含的地物目标、地学现象和过程的描述、识别、分类和解释的复杂过程。由于遥感信息具有高度复杂性和不确定性的特点，遥感图像地学理解必须结合地物的识别标志和地物分布的空间特征，如目标物性质、大小、空间结构、空间关系以及相关属性，不仅要借助于图像处理的相关技术，还需要地面辅助数据和地学知识做补充，减少遥感信息的复杂性和不确定性带来的误差，提高遥感图像地学信息提取的正确性和可靠性。地理信息系统是提高遥感影像分类精度的有力工具，遥感影像分析、判别分类、知识获取与运用等方面都离不开地理信息系统的支持；将地理信息系统中的空间数据引入遥感图像分类分析技术中，可以增强地物目标位置的确定，提高定量描述的精度，提高光谱分辨能力，减少光谱混淆造成的地物误分类几率，提高遥感影像分类的精度。自动化、智能化是遥感图像地学理解与分析的发展方向。遥感图像的自动化和智能化处理的发展有赖于遥感图像的光谱信息处理技术的发展，有赖于地物空间知识的提取和处理技术的发展，有赖于遥感成像机理理论的发展和地学认知理论的发展；需要结合模糊理论、人工神经网络、进化理论、稳健统计、小波理论、分形几何学、数学形态学、空间数据挖掘、知识处理与专家系统等新的理论和技术，结合地理信息技术和遥感信息模型，融合多源空间数据，提高遥感信息自动提取的水平，降低理解和模拟过程中能够的不确定地物的光谱辐射特征是开展地学分析、遥感地物分类和识别的主要依据。组成岩石的矿物成分是决定岩石反射光谱的基本因素，岩石的光谱特征是由它的组成矿物的性质和它们的伴生特性派生出来的，同时受成分、结构、环境、大气等诸多因素的影响，从空间信息科学的角度看，具有明显的不确定性，具体主要表现为“同物异谱”和“异谱同物”上，即同一类型的或属性的岩石、地质体可能具有不同的光谱特征和不同的影像特征；而不同类型或属性的岩石、地质体可能具有相同的光谱特征。论文通过分析不同岩石类别在遥感影像的上空间分布特征和规律，利用遥感图像的岩石光谱信息、纹理信息、微地貌结构、水系空间分布结构等综合知识，在不同区域进行了岩浆岩、变质岩、沉积岩的岩石岩性的信息提取和解译研究。
遥感等地学空间数据的利用程度不高，满足不了地学空间数据日益扩展的多样化应刚需求，原因不仅在于遥感专题信息提取技术的自动化发展程度不高，还与地学空间数据反映地球物理内容和属性的手段单一有关，缺乏多层次、多形式的、多途径的地学信息刻画有关，同时与空间信息共享技术发展的水平和程度相关。需要发展空间信息基础设施、地学空间元数据技术、空间数据模型、地学空间数据交换和地理信息服务等技术体系来支持空间数据的共享与服务，实现地学空间信息服务形式和内容的创新。
面向对象的特征建模方法是一种在较高抽象层次上的建模方法，对地理现象的数字表示和空间描述更完备、更具有整体性，除了表达空间几何目标之间的拓扑关系，还可以表达特征之间的语义关系。特征空间数据模型借助于面向的对象抽象机制提供了更丰富更有表达力的概念，对于表达地理特征的层次关系是十分有用的。在面向对象的特征系统中，地理特征的分类将享有共同行为和特性的特征对象绘制成一个公有类，每个特征对象是特征类的一个实例。通过概括把具有相似类型对象的特征类归属于更高层次的特征类。如沉积岩和变质岩都归之于岩石类，就是基于概括的机制。继承是各级地理特征之间的一种关系，低一层级地理特征全部继承其上一层级地理特征的属性。从地理属性域上讲，继承关系可以源于地理分类体系；从空间域上讲，反映了地理特征之间的等级观念和分类观念。从表达实现的角度讲，可以通过上下义树和部分．整体树构成由低级到高级的地理空间信息的层次语义结构和平面语义结构。如碳酸盐岩是沉积岩的一个子类，具有沉积岩的语义属性。聚集是集合一批具有其各自函数功能的子类对象，以形成一个在语义上水平更高的双亲对象。一个聚集双亲对象类由其子类对象组成，子类对象成员是聚集对象类的一部分，聚集对象的属性是所有对象成员的组合。某一地区的页岩分布和泥岩分布的组合形成该地区的粘土岩分布。面向对象的封装性，将用户定义的对象类中的数据与函数封装在一起，允许特征的整体表示。面向对象的继承性，允许地理特征的概括和特殊化，使得特征层次的表示变得容易，用户从而能够根据比例尺和分辨率从这个层次提取适合的对象。面向对象及其抽象机制使空间对象及其多层次语义表达成为可能。论文中分析了空间数据的多语义特点及其形成机理，并分析了目前主要的空间数据模型在表达空间数据语义上的不足之处，认为采用面向对象的建模技术的特征空间数据模型具备由点、线、面等基本空间目标通过联合等形成更复杂的空间目标的能力，支持空间语义抽象，能够表达真实世界实体之间的关系，一定程度上能够实现空间数据的语义多层次表达。论文中基于空间认知理论、地理信息分类学和岩石学理论探讨了岩石学分类的多样性和复杂性，并结合遥感岩石研究的主要依据是成岩矿物的光谱特征和岩石空间分布特征这一因素，给出论文研究需要的岩石分类。在ArcGIS平台支持下，利用遥感岩石岩性分类数据，初步实现了空间数据语义的多层次表达，并基于此进行了应用上的试验。
计算机、空间信息技术和互联网技术的发展为空间信息的共享和服务提供了技术基础，并没有解决信息共享和互操作中的信息异构问题。信息异构问题一直以来都是信息领域普遍存在的问题，主要包括三种类型：语法层次的异构、结构层次的异构、语义层次的异构。语法异构主要指语法、数据格式上的异构，结构异构主要指结构、表示、示意上的异构，语义异构主要指对应用领域概念术语或某一事物的歧义理解。语法层次的异构、结构层次的异构可以通过统一数据结构标准和服务功能原子化，模块化以及开放接口标准来解决。语义层的异构和共享问题要复杂的多。实现空间数据的多层次语义表达只是丰富了空间数据的内容，为空间数据共享提供了内容上的便利，并不能解决不同空间信息团体的语义歧义和命名冲突。论文引入本体理论，探讨了借助于本体解决空间信息共享中由于地理认知不同所引起的语义歧义及其逻辑描述的命名冲突问题。