`拓扑关系是空间数据库中重要的空间关系之一，它对空间数据的表达与存储、空间查询分析及实际应用等都具有非常重要的意义。尤其在地理信息系统(GIS)和图像数据库等领域的应用极其重要，它时常被用作空间查询中的选择条件，拓扑关系的查询效率备受学术界关注。目前对拓扑关系的查询研究主要集中在二维空间，三维的查询研究相对较少。在这种情况下，本文对三维拓扑查询做了相关探索研究，并建立了一种新的三维索引结构予以支持。首先，提出了一种新的三维空间CTR-树索引机制及其操作算法。构造CTR-树先要利用k-均值算法对三维空间对象进行三维聚簇分组，然后对分组后的对象建立带有三维空间拓扑约束的树结构。其次，针对传统空间查询中仅仅使用最小边界包围盒MBB不能准确表示真实空间对象，从而造成查询出的拓扑关系不准确，还需进一步针对形状性质依次检验的缺陷，基于传统的三维拓扑关系查询方法，将最大内部盒IB引入到索引结构中，提出了基于最小包围盒与最大内部盒的方法作为三维拓扑关系查询处理方法，同时给出拓扑操作的相应算法，并通过实验结果对算法正确性、完整性及查询效率加以证明。最后，根据本文提出的基于最小包围盒与最大内部盒的三维拓扑关系查询处理方法，并采用本文提出的CTR-树索引结构进行三维空间中的拓扑关系查询，通过实验与传统三维查询方法做I/O性能对比，来验证本文提出的基于最小包围盒与最大内部盒相结合的三维拓扑查询处理方法以及CTR-树索引在处理三维空间拓扑关系查询时的优势。