由于管理以及网络体系建设等方面的原因，GIS（Geographic Information System，地理信息系统）与应用系统在客观上形成了众多分散的、异构的、相互封闭的“信息孤岛”，致使信息共享和功能交互困难。而各行业或部门对GIS应用集成（GIS ApplicationIntegration,GAI）的需求日益迫切。在目前的GAI研究与应用中，存在着集成理论缺乏、集成模式划分不够完善、技术开放性不足以及没有统一的框架体系等问题。本文在对系统集成理论、基于组件的软件分层设计与应用集成技术深入研究的基础上，提出了一种模式驱动的GAI框架，分别从架构模式、设计模式和实现模式三个层面对其进行了深入和系统的研究，并以电子政务中的GIS应用集成为实例来对本文的研究成果进行论证。本文提出了一种模式驱动的GAI框架，根据对集成问题处理粒度的不同，将其由高到低分为三个层面：GAI架构模式、GAI设计模式和GAI实现模式，并给出了相应的数学定义和特征描述，论证了框架中三个层面之间的相互关系和交互机制。与现有的GAI研究相比，本文提出的GAI框架具有明显的分层和模式驱动特性，通过层次化分析方法，按照不同层面解决不同问题的原则，通过由高到低依次对位于不同层面上模式的研究，实现GIS应用集成。本文设计了一种具有普遍指导意义的分层集成架构模型LGIA，针对GAI设计模式的三种基本类型——紧密集成、完全集成和松散集成，对LGIA模型中各层的实现模式进行了深入和系统的研究，有效地解决了GIS与应用系统之间在用户界面统一、功能交互和数据共享等方面所存在的问题，实现了将主流应用集成技术引入GAI实现模式的研究。紧密集成方式下的协同集成采用基于Web层的协同集成机制；完全集成方式下的解耦集成是一种耦合度很高的复杂集成，需要通过基于工作流技术的“初级解耦”和基于轻量级集成框架的“高级解耦”进行“两级解耦”；基于松散集成方式的并行集成关键在于数据的集成，提出了基于空间数据引擎的数据管理模式、基于中间库的数据集成模式、中间库构建方案、空间数据的静态访问和动态访问方式、基于逻辑关系的转换库构建模式、基于数据访问模板的转换库访问等面向不同分层的实现技术和方法。本文以电子政务中的GIS应用集成为实例，通过建立模式驱动的GAI框架和对其架构模式、设计模式与实现模式的分析，提出了构建GAI系统的流程，给出了相应的集成系统设计策略，从而将复杂的GAI系统构建转化为对GAI框架的研究，根据实际需求所对应的具体设计模式，对相应的层次运用适合的实现模式，从而使分层架构模式中的各个层次专注于解决不同层面的集成问题，为GAI系统构建提供了一种基于模式驱动的方法和思路。