地理信息系统及地理信息技术已在科学、商业、规划以及政府决策等多个领域得到广泛应用,成为人们生产和生活中的重要工具。尽管它们已经取得了长足的进步,但是其应用潜力还未充分实现。因为目前大多数GIS运行需要使用者了解系统的结构、功能和界面,这对于某些低层次用户来说相对难以掌握,制约了GIS应用的普及。除此以外,在传统移动设备中,通常受到设备显示屏幕小、输入相对繁琐、内容表达有限等制约,容易导致移动GIS的功能服务延迟,信息交互效率低,无法满足用户在快速移动条件下对信息实时传输的需要。自然语言作为语音交互的核心,符合人们的认知习惯、语言习惯,和图形语言相比,具有运用灵活、方便、快速的特点,在GIS中合理地运用自然语言,实现用户与系统之间的人机交互,将有助于GIS的智能化发展。为此,本文收集和整理了国内外关于GIS人机对话系统及有限状态机在人机对话系统应用等方面的研究现状,借鉴和部分采纳了人机对话系统领域中已有的研究成果和理论方法,并根据空间信息领域的特点,提出并实现了基于扩展有限状态机模型的GIS人机对话模式。首先,探讨了GIS人机对话的三种交互模式,提出了特征词的本体属性与概括属性标记方法,并通过双重属性标记方法解决了自然语言的形式化表达问题；其次,研究了GIS人机对话中扩展有限状态机模型的设计,包括设计状态机状态、事件及行为、建立状态转移与对话过程的联系以及设计基于扩展有限状态机的GIS人机对话架构,从而解决了扩展有限状态机建模的问题；再次,实现了基于扩展有限状态机模型的GIS人机对话模式涉及的关键技术,其中采用反馈式语音对话模式解决了因用户输入内容不明确导致系统操作失败的问题,保证语音交互的流畅性与稳定性。最后,构建了基于扩展有限状态机模型的语音移动GIS人机对话原型系统,并分析了面向数据采集、地图浏览、信息查询和导航服务的人机对话应用实例。