地理信息系统（Geographic Information System，GIS）经过五十多年的发展，已经在基础理论与技术研究、通用平台与专题系统研发、地理信息服务提供等领域取得丰硕成果。目前，GIS已经成为影响社会经济发展和人们日常生活的基础性应用，GIS的发展已经步入面向公众服务的阶段。GIS应用大众化和功能智能化的发展趋势需要GIS知识提供支撑，这不仅体现在GIS已经取得的理论与方法知识的共享方面，还体现在GIS地理空间分析、模拟与优化等功能的智能化方面。GIS知识工程的概念正是在此背景下提出的，并已经成为GIS领域一个新的研究方向。当前GIS知识工程研究的主要任务是学习借鉴知识工程学科的理论和方法为设计、构造和维护智能GIS提供知识服务。本文关于GIS知识工程的关键理论与方法研究具有重要的理论意义和应用价值。本文是围绕理论技术与工程系统两条主线展开相关研究的。在理论技术主线上，本文的研究内容包括三个方面，首先引入并系统论述了GIS知识工程研究的三大支撑理论；在此基础上，进而明确定义了四种类型GIS知识的概念与构成，初步提出了GIS知识体系；最后对GIS知识表示、获取和存储管理的相关技术进行了系统研究。在工程系统主线上，本文对以下内容展开了实践，首先系统总结了GIS知识工程的研究现状，明确了现阶段GIS知识工程研究的目标与任务；其次对关键GIS知识工程技术加以实现，并构建起GIS知识库原型；最后构建了基于GIS知识的应用系统（自然语言空间查询系统），并通过该系统对本文相关研究内容的科学性和有效性进行验证。本文提出了当前GIS知识工程研究所面临的三个基本问题，以及解决这些问题所需要的空间认知论、知识论和符号主义等三大支撑理论，确保了GIS知识工程研究的科学性；同时，从GIS功能与知识类型相结合的角度，构建起GIS知识体系框架，这为本文相关研究打下概念基础的同时，也为GIS知识工程长期动态研究提供了一个蓝本；针对GIS领域知识特点，本文围绕知识类型这一主线，对不同类型GIS知识采用相应的知识工程方法展开研究，在保证研究条理性的同时，提高了研究的针对性和有效性。本文关于GIS知识工程关键理论与方法研究所取得的初步成果，在促进GIS知识共享的同时，也为GIS功能的部分智能化奠定了基础。