随着地理大数据时代的到来,对于大数据量和大尺度下的空间分析备受关注。而场模型下的空间分析方法,强调空间的连续性、整体性,非常适合较大空间范围的分析研究。场模型是人们对于空间认知的重要概念模型,其数字化表达式为栅格数据模型,在GIS空间分析中有着广泛应用。针对大尺度的空间分析,常常需要通过规则格网对研究区域进行剖分,其中最常见的剖分单元为正四边形格网。但是由于其在邻近单元方面的不一致问题,即各向异性,被计算机视觉、模式分析等领域的研究者所诟病。而正六边形格网具有各向同性,在距离度量和连通性方面一致,且具有更高的采样率,因此在邻近分析方面和遥感影像处理等方面具有潜力。但是目前对于正六边形格网的理论和算法研究较少,在数据组织、基础分析算法和建议可用的工具等方面都比较欠缺。本文结合现有对于正六边形格网的研究,提出正六边形场模型,并指出建立正六边形场模型所面临的基础问题及解决办法,主要包括:格网坐标编码,即通过立方体坐标系和正交坐标系对正六边形格网进行组织编码,并实现两坐标系间的坐标转换和距离度量;栅格化与重采样,由于没有直接可用的正六边形栅格数据,所以需要通过矢量数据栅格化和栅格数据重采样等手段,来得到正六边形栅格数据;HexASCII文件格式,解决结果存储和文件交换问题,以及Hilbert曲线支持线的行程编码数据压缩方法,使得正六边形栅格数据的存储更加高效。另外,本文以集合理论为基础,借鉴数学形态学思想,研究了正六边形场模型下的形态学算子和空间分析方法,主要包括:膨胀、腐蚀、开运算和闭运算等形态学算子;缓冲区分析、通视分析、核密度分析、Voronoi图、路径分析和制图综合等空间分析算法。并以室内路径分析和土地利用多边形综合为例,对算法进行了实验说明。通过实验以及与正四边形格网的比较,发现正六边形格网下的结果形态更自然,计算效率也更高,初步验证了其在邻近分析方面的优势。综上,本文系统阐述了建立正六边形场模型所面临的问题和解决办法,加强了正六边形场模型的理论基础;通过对正六边形场模型下形态学算子和空间分析算法的研究,提升了GIS栅格数据模型空间分析能力;通过对比试验初步验证了正六边形场模型在邻域分析方面的优势,拓展了正六边形场模型的应用范围。但是,由于能力和时间限制,本文研究内容仍存在不完善之处:在数据组织方面,正六边形栅格矢量化、金字塔分级可视化等内容,仍需进一步研究;在分析算法方面,已有算法仍需进一步加强,如加权Voronoi图、动态路径规划、多地类制图综合等,以及其他更多领域的算法有待开发,如遥感影像处理、DEM分析等。