定性空间推理技术对于研发新一代的智能空间信息处理系统起着关键性的作用,但无论是在理论方面和应用方面的研究都还不是很完善。本文从理论方面和应用角度对定性空间推理进行了研究,在理论上提出新的计算模型和推理算法,在几个应用方面给出比较完整的应用解决框架和相应的实验分析。本文的研究主要包括以下几个方面:(1)结合现有的空间拓扑模型RCC8和基于区域的主方向关系模型,研究了RCC8和主方向关系的交互规则知识,提出结合RCC8和主方向约束关系的定性空间约束满足问题的路径相容算法,并证明其复杂性和传统算法相比没有大的增加,还设计了一个针对定性空间约束满足问题的通用相容性判定算法。(2)对Goyal和Egenhofer的主方向关系模型的不足进行了分析,基于数学形态学的膨胀操作提出区域间方向关系的定量的计算模型;结合模糊集合理论和数学形态学理论提出基于模糊区域的方向关系计算模型。实验证明计算模型符合人们认知。(3)研究时空推理中的与运动连续性有关的概念邻域问题,提出扩展概念邻域图的概念和计算方法。为时空推理提供了理论和算法基础。(4)对空间结构信息检索方法进行研究,基于区间演算提出结合拓扑和方向关系进行空间结构检索的计算模型,设计了四个系统检索算法,通过实验分析确定了两个实用的算法并总结出适用条件。(5)研究空间数据挖掘问题,设计了一个基于多图层的空间数据挖掘算法框架,并应用到分类问题中,实验结果比较令人满意。