灰色地理信息系统(GrayGeographicInformationSystem，简称GGIS)是指：描述和研究现实世界中实际存在的、但并不完全已知的三维空间实体的位置、属性及其相互关系的地理信息系统理论和技术。由于数据获取或各种限制因素，人们能够获得的已知信息不能满足需要，只能通过有限的数据对空间对象进行整体猜想和控制，空间对象呈现灰色状态。随着时间推移，确定性信息不断加入使得空间对象由灰色状态不断向白色状态转移，这种变化引起了GGIS数据模型的局部或全部重构。GGIS能够分析和处理灰色空间数据的时空变化，动态修正和快速更新空间对象的模型和图形。目前国内外广泛使用的地理信息系统都可划分为白色或者是接近白色的地理信息系统，它们对空间对象的表达和处理时，认为获取的空间对象的信息比较完全，不考虑信息缺少而产生的空间对象的灰色不确定性。综上所述，GGIS作为研究具有灰色特征的空间对象的理论和技术，目前还是崭新的研究领域，具有十分重要的科学研究价值。 本文针对GGIS理论和技术中存在的关键性问题进行研究。首先，分析和完善了GGIS中的灰色理论。扩展了灰色系统理论中的灰概念，指出不同研究对象或同一研究对象的不同状态所表达灰色程度是不同；研究了GGIS理论中的五项灰色基本原理：默承认原理、差异信息原理、信息认知原理、白化原理和灰不灭原理。其次，分析了GGIS的特殊性，阐述了GGIS的概念、特征、功能特点和应用领域等基本问题。最后，从基础理论、技术方法和系统应用三个方面进行了深入分析。 (1)在基础理论研究方面，针对GIS数据时空变化规律，提出了基于灰度状态的灰色地理信息模型。该理论模型抽象表达了空间对象从灰变白的时空变化过程。然后，对理论模型进行定量化研究，提出灰度状态迭代假设和计算流程，实现了该流程中的面向应用的、顾及空间特征的剥层算法，采用实际数据对模型进行了计算和分析，最终验证了灰色地理信息模型中灰度状态收敛的规律。 (2)在技术方法研究方面，提出并实现了面向非层状矿的GGIS技术框架，对框架中的点、线、面和体等对象进行灰度标识和状态标识。该框架中二维剖面图、二维平面图和三维模型相互对应，灰色数据随着状态变化不断循环流动和动态更新，GGIS研究对象的几何特征、属性特征和相互关系等都趋向准确。对该框架中二维和三维技术方法进行了研究，并重点实现了三维实体建模技术，提出并实现了带控制线的最小跨距长度算法、辅助线分支处理算法、矿体剖切轮廓线种子追踪法等。 (3)在系统应用方面，实现了具有自主知识产权的、面向非层状矿山领域的铁矿地测空间管理信息系统。该系统针对国内矿山用户的实际情况，根据面向非层状矿的GGIS技术框架设计，体现了GGIS动态修正的核心思想，实用性较好，具有良好的应用前景。 总之，论文从理论、技术和应用三个方面对GGIS进行了较全面的论述，不仅阐明了GGIS基本概念，归纳出GGIS的研究体系，而且将GGIS理论研究从定性深化到定量，将GGIS技术研究从二维拓展到三维，把GGIS的应用领域从层状矿扩展到非层状矿。