地理本体是目前地理信息科学中研究热点之一,学术界希望通过地理本体的理论和技术研究来解决地理信息的语义表达、共享和互操作等问题。在地理本体的研究中,研究者们普遍关注的是它作为一般本体的特征,而对于地理信息的主要特征——空间特征,则关注的较少。虽然,目前也有个别学者开始关注这一问题,并建立了地理本体空间关系的形式化表达机制和模型,但总体来看,机制尚不成熟,模型还不完善。同时,从地理本体的角度来研究空间关系的表达和推理,也是目前空间推理的一个新的研究方向和热点。因此,研究地理本体中空间关系的表达和推理,建立更加完善的空间关系表达模型,是完善地理本体本身理论的需要,同时对于促进空间推理的研究,乃至推动整个地理信息科学的发展都有着重大的意义。本文首先介绍了地理本体的基本理论,分析了地理本体的概念、内涵以及逻辑结构,并提出了一种强调空间关系的地理本体的逻辑结构;其次,介绍了空间关系的表达模型,并分析了几种具有代表性的模型的优缺点,并在此基础上提出了基于本体的拓扑和方向关系组合模型,实现了模型的OWL表达;然后,介绍了本体推理机制和Jena推理机,在Jena开发包的支持下,建立了拓扑和方向组合模型的推理规则集;最后,运用Java语言,并结合模型的OWL本体和建立的推理规则,编写了空间关系的推理的实验程序,验证了模型及规则集的有效性。本文创新点主要体现在两个方面:一是提出了一种强调空间关系的地理本体的逻辑结构;二是建立了基于本体的拓扑和方向关系的组合模型和推理规则集。