本文围绕方向关系推理以及多种空间关系结合推理展开一系列的研究工作，研究内容包括以下几个方面：1.从定性空间信息的表示和推理两个方面阐述了定性空间推理的研究现状及热点问题。重点介绍了基于区域的定性空间推理模型，包括区域连接演算、区间代数、矩形代数以及主方向演算。2.研究了空间主方向关系的逆关系推理。给出了推理矩形主方向关系及一般主方向关系的逆关系的算法，证明它们是正确完备的，并给出了主方向演算中全部218个基本关系的逆关系表。3.给出一种新的主方向关系复合推理算法，证明该算法是正确完备的，并指出对算法做两处改动就可以使之用于REG*区域集合上的主方向关系推理。4.给出主方向演算的一个新的易处理子集——饱和凸矩形主方向关系集合。证明出其上的相容性问题可以利用路径相容算法在多项式时间内得到判定，并证明出该子集是主方向演算的一个子代数。5.研究了RCC-8关系、矩形主方向关系以及定性尺寸关系三者结合的定性空间推理。提出一种面向三种关系结合的相容性判定算法——TRIPATH-CONSISTENCY，证明出该算法的时间复杂性为O(n3)，空间复杂性为O(n2)。进一步证明出当限定所考虑的区域集合为矩形区域，所输入的关系集合为基本RCC-8关系集合、基本矩形主方向关系集合以及定性尺寸关系集合时，算法TRIPATH-CONSISTENCY对于判定结合后的约束网络的相容性是充分的。