RS 与GPS 为空间信息的采集提供了技术支持,GIS 从定量的角度建立了空间信息处理与应用的理论和技术体系。但是,空间信息是复杂的,从量上来看是海量级的;从种类上看不仅包含数值型、字符型,还包括图形、图像等多种类型;并且空间信息间的相互联系是固有的。因此,对空间信息仅进行定量的研究是不够的,还必须从定性方面进行研究。结合定性推理、空间推理与人工智能产生的定性空间推理,已成为人工智能的一个研究热点。不同于空间推理研究空间对象的建模、描述、表示及其关系的分析和处理,定性空间推理面对的是空间对象的定性特征和定性关系。定性空间推理研究的是人类对几何空间中空间对象及其关系定性认知常识的表示与处理。作为空间关系的重要组成部分,空间方向关系一方面是地理信息系统数据库建立、空间特征存储、提取、查询、更新等操作的保障,另一方面它又为空间分析、辅助决策等提供了基础。因此,空间方向关系的描述与识别非常重要。论文首先介绍了定性空间推理以及空间方向关系的基本概念、研究背景、内容和现状,确定了论文研究涉及的相关知识领域。其次,本文具体介绍了空间方向关系的表示方法,并以2D 字符模型为基础,提出了字符串模型,获得了由一维字符投影序列判定空间方向关系的14 条规则,研究了字符串模型的表示能力,证明了它与D14有相同的空间方向关系分类能力。再次,将定性空间推理的方法之一——组合表具体应用到空间方向关系的推理中。分析了空间关系中的拓扑关系与方向关系的内在联系与相互限制,并在此基础上提出了一维拓扑关系的概念及利用一维拓扑关系进行方向关系表示和推理的方法,并探讨了相应的规则。最后,本论文在上述研究工作的基础上,开发出原型系统,实现了方向关系定性表示及推理等功能模块,验证了上述空间方向表示及推理方法的合理性和有效性。本文对定性空间推理中的方向关系的定性表示与推理以及拓扑关系与方向关系的内在联系做了深入的研究,丰富和扩展了定性空间方向关系表示与推理理论,提供了一套基于一维拓扑关系的方向关系推理的技术方法,提高了推理的适用范围,为改进空间信息的分析处理能力提供了一条可行的途径。