由于不同个体知识背景、所处环境、侧重角度和认知方式的差异，在描述地理信息语义的层次和结构上都有很大的不同，这就造成了同类型的空间信息语义异质问题。语义异质阻碍了空间信息资源的共享，因此有必要建立映射模型，对同类空间信息的语义进行转换，提高知识共享和利用效率。在通过模型映射进行空间语义转换时，首先将空间数据结构的描述转化为系统独立的地理概念，然后在地理概念层上建立描述同类型空间信息不同结构形式的映射方法，最后实现地理概念模型的转换规则。在概念空间下，可通过距离测量实现相似推理，两个概念越近表示它们越相似。空间语义转换的关键之处在于发现相似概念和建立转换规则，前者主要指通过定义以及建立定理或公理的逻辑推理方式，联合语义相似度计算来发现两种不同空间数据结构中相似的、可以进行转换的概念集合；后者则是在前者的基础上以一定的方式表达映射概念之间的语义转换规则，最终实现地理信息语义互操作。

表达转换规则通常有两种方式：①基于本体的方法。以本体作为映射规则的表达形式，描述了源地理概念到目标地理概念转换所需的必要信息。②基于推理机制的方法。使用公理规则来表达语义转换，通过扩展本体表示语言的语法规则和增强推理引擎能力，实现空间语义的转换。空间语义转换也可类比于空间坐标转换或者时间的转换（如农历日期到公历日期的转换），区别在于它们是在不同类型的参考系统下进行。语义参考系统类似于空间参考系统，包含语义基准和语义参考框架，支持语义参考、语义投影和语义转换等操作。但语义参考系统的实现需要强大的范畴学理论以及丰富的本体库作为支撑。在进行空间语义转换时还应充分考虑领域概念的抽象层次、空间信息描述的结构形式、语法基础以及人们不同的认知等各个方面的问题。