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随着科学技术的发展，地学领域研究涉及到空间关系分析，空间关系的研究成为一个热门话题。拓扑关系作为最基本的空间关系，是其中的研究重点。拓扑关系是指在拓扑变换（平移、缩放、旋转）下的拓扑不变量。随着人类对自然资源的加速开采和“空洞”效应的继续扩大，人为的自然地质性灾害愈演愈烈，灾变区与周边地物拓扑关系分析已成为一个刻不容缓的研究课题。现有的拓扑关系模型缺乏对面状区域及其缓冲区进行拓扑分析的能力，因此开展本文研究。 适用于面状区域及其缓冲区的拓扑关系分析模型及其形式化描述是缓冲区拓扑关系分析应用的基础问题。在缓冲区拓扑关系分析模型方面，论文分析了现有模型在缓冲区拓扑关系分析中存在的缺陷，提出了一种适用于面状区域及其缓冲区与不同类型对象拓扑关系表达的N9-Ⅰ模型;在缓冲区拓扑关系形式化描述方面，论文基于N9-Ⅰ模型，对面状区域及其缓冲区与邻近点、线、面、面状区域及其缓冲区的拓扑关系进行推理，给出了一系列的拓扑关系推理规则，最终确定了面状区域及其缓冲区具有现实意义的拓扑关系种类，并给出了所有的拓扑图形。论文主要研究成果有: 1)基于点集拓扑理论，给出了面状区域及其缓冲区的定义、区域划分方法，并给出了所有划分区域的定义。通过对9Ⅰ模型进行改进，提出了一种适用于缓冲区拓扑关系分析的N9-Ⅰ模型。 2)基于RCC-8组合推理关系，给出了N9-Ⅰ模型表达面状区域及其缓冲区与点、线、面、面状区域及其缓冲区间拓扑关系的推理规则。 3)依据给出的拓扑关系推理规则，确定了面状区域及其缓冲区与点对象间的5种拓扑关系、与线对象间的93种拓扑关系、与面对象间的23种拓扑关系、与面状区域及其缓冲区对象之间的152种拓扑关系。 4)在拓扑关系完备性表达方面，分析了N9-Ⅰ模型相较于现有模型的优点，证明了N9-Ⅰ模型拓扑关系表达的完备性。最后，基于N9-Ⅰ模型对山体滑坡进行了实例分析。