几何相似性的匹配和分析在GIS领域发挥着重要作用,已经引起了广泛的关注。几何相似性还可以应用于地图质量评估、空间数据传输、地图更新和制图综合等领域。对几何相似性进行研究,可以揭示空间地理要素深层次的信息,有助于理解人们进行空间思考时的思维方式。目前已经提出了很多几何相似性计算方法,但针对线群目标几何相似性的度量方法主要基于数理统计的思想,通过统计整体变化信息计算几何相似性,缺少对局域特征的表达,并不适用于具有高度分形特征的河系。此外,研究者通常将包含岛屿的复杂河段（江心洲和湖心岛）、河流与湖泊形成的水系划分为线群和面群分别进行研究,这种方法割裂了地图目标间的联系,对河系的整体分布关系描述不足。鉴于此,本文以制图综合过程中的河系为研究对象,建立了一种定量化的多尺度河系几何相似性度量模型,旨在计算、表达多尺度河系目标是否相似、相似程度如何,探究河系制图综合前后几何相似性变化的原因,并利用几何相似性评价河系目标制图综合的质量。本文的主要研究内容如下:（1）为解决河网整体与局部的划分问题,本文以河网汇合点的密集程度作为划分依据,结合层次格网划分法和“二八定律”,将多尺度河网几何特征划分为三层次的信息特征:单条河流的形状特征、局部区域的结构特征、全局范围的分布特征;（2）对于划分后三层次的信息特征,需要分别研究其相似性计算方法。首先,利用夹角链码与Hausdorff距离相结合的混合测度法计算单条河流的形状相似度。然后,根据“二八定律”确定局部特征区域,通过坐标系转换计算河系局域结构特征相似度,最后综合整体描述子度量全局分布相似度;（3）复杂河段几何相似性的研究需要顾及岛屿与岛屿、河岸与河岸、岛屿与河岸间的分布关系,而现有的相似性度量方法割裂了地图目标间的整体联系,对复杂河段的几何相似性度量能力不足。针对该问题,本文根据形状、方向和位置三个关键的因素研究复杂河段的几何相似性度量方法;（4）在传统Hausdorff距离和方向Voronoi图模型的基础上,研究复杂河段的方向相似性。结合扩展的三维Hausdorff距离量化方向Voronoi图模型的计算结果,使方向Voronoi图可以直接应用于方向相似性计算。根据平面Voronoi图构建岛屿与河岸间的位置图度量目标间的位置相似性。利用混合测度的方法计算多尺度变换前后双线转单线的形状相似性。采用几何相似性度量实验和心理认知实验验证多尺度河网相似性计算的有效性,实验结果表明,该方法的计算结果优于均值指标法,能有效应用于制图综合的质量评价。通过制图综合实验与相似性度量实验验证复杂河段相似性计算因子设计的合理性。实验表明,根据形状、方向和位置三个指标能检测出复杂河段间几何特征的差异,可以度量制图综合过程中由于化简、删除和移位操作而引起的几何相似性变化,并且相似性的计算结果能够有效应用于复杂河段的综合质量评价。然而,本文方法虽取得了一些成果,解决了多尺度河系几何相似性计算的部分问题,但几何相似度计算过程中没有综合考虑空间关系的约束,权重设置和复杂河段提取的过程仍具有一定的主观性。