面状自然要素制图综合包括合并、边线化简和降维等多种算子,是制图综合重点关注和研究的内容,也是基础地理信息数据更新和多尺度表达的技术难题。面状自然要素作为基础地理信息和专题地理信息表示的核心要素之一,受到不同区域地理环境、人类活动、空间认知水平等条件的影响,其形态、结构具有诸多特点,实施制图综合时需要考虑更多的约束条件。同时,空间关系作为地理信息科学领域基本理论研究问题,应用于制图综合约束可以提升制图综合质量和自动化程度。因此,本文以面状自然要素为研究对象,顾及空间关系约束实现自动制图综合过程,完成的主要工作如下:1.总结分析了当前面要素合并、边线化简和降维的国内外研究现状,针对当前研究存在的不足以及研究重点,明确本文的研究内容和技术路线。2.介绍了面状自然要素制图综合理论和空间关系理论,分析不同制图综合算子对空间关系的影响,设计顾及空间关系约束的制图综合实施策略,明确不同面状自然要素制图综合实施的关键和难点,依此展开本文研究。3.研究了土地利用图斑合并和基础地理信息植被面要素合并的方法。邻近分析是合并的前提,对合并涉及到的邻近分析方法和合并算法进行归纳分类,针对图斑合并,通过小图斑识别和聚类、合并策略和面积平衡优化策略设计,提出一种顾及邻近关系和规则约束的图斑合并方法;针对植被面要素合并,通过邻近图表达植被面要素邻近关系,遍历邻近图获取邻近群组进行合并操作,提出一种基于邻近图的植被面要素合并方法。4.研究了单个自然面要素和自然连续面群边线的化简方法。针对单个自然面要素边线化简,利用LO（Li-Openshaw）算法,提出一种顾及特征点约束的边线化简方法。针对自然连续面群边线化简,提出一种面向自然连续面群边线的协同化简方法,将自然连续面群转换为拓扑数据结构组织,以待化简弧段及其相邻弧段为基础构建CDT（constrained Delaunay triangulation）,标识化简区域;其次利用弧段双侧层次多叉树模型渐进式退化条带状弯曲、化简细小弯曲和自适应夸大狭窄“瓶颈”,实现面群边线的协同化简。5.研究了面向制图综合应用的面状水系降维方法。分析水系多尺度表达特点的基础上,提出一种顾及空间关系约束的面状水系骨架线自动提取方法,结合空间邻接线状水系定义了拓扑约束和方向约束两种空间关系约束,然后以拓扑约束和长度指标对面状水系骨架图模型进行事前剪枝处理,基于骨架图层次关系、方向约束和拓扑约束改进骨架线连接方式,实现面状水系骨架线自动提取。6.研制了实验系统,介绍系统的主要功能,以实际数据对论文中涉及到的关键技术和方法进行验证。