地理信息系统的研制与开发一直受到大多数研究者的重视.考虑如何从地图的角度理解现实世界,分析现实世界,一直是几代研究者致力以求的目标.然而,地理信息系统的内涵丰富,地理对象之间的关系复杂,研制和开发实际的地理信息系统面临很多现实性的考验.本文从数据模型,空间数据表达和存储,查询等角度对地理信息系统的关键技术进行了分析.地理信息系统的首要问题就是对数据的表示,基于矢量数据模型,本文设计和实现了完整的地图逻辑表达结构,为进行空间查询和分析建立了统一的基础.在如何表达和分析空间关系方面上也提出了解决思路:空间拓扑关系是GIS应用中的最重要的空间关系,基于矢量模型,本文分析了判断点、线、面等基本空间对象之间拓扑关系的方法,针对矢量多边形之间拓扑关系的判断复杂性,提出用栅格近似矢量模型的解决方法,在一定精度范围内,这种简单近似方法具有一定实用性.在充分考虑空间关系的基础上,本文设计和实现了比较完备的算子集.可以利用它来判断和分析空间关系.同时,这些算子也构成空间查询的基础.空间查询的实现基于两种重要的技术:空间操作算子和空间索引技术.GIS的大部分的工作是存取磁盘上的海量数据,空间数据特征使得传统文件索引方式已经不再适用,研究和实现空间索引技术已经成为研制地理信息系统中的重要任务,R树作为一种动态索引机制,在GIS组织大型磁盘数据中应用十分广泛,在对R树结构和索引机制分析的基础之上,采用面向对象的思想,提出了R树空间索引技术实现的方法.应用以上技术,结合以前开发GIS系统的经验,使用VisualC++程序设计语言研制和开发了一个小型的地理信息系统平台,实现了具有实际意义的一些空间查询功能:如点查询,相交查询,精确匹配查询等等.