空间关系表示和推理是空间推理研究的一项核心内容。空间推理在地理信息系统(GIS)及其相关领域有着广阔的应用前景，是GIS基础理论研究及相关学科的一个重要前沿课题。对空间关系表示的研究主要包括空间拓扑关系、空间方向关系、空间距离关系三大类空间关系表示的研究。然而纵观国内外研究现状，虽然人们在GIS空间关系表示和推理方面作了大量研究工作，也取得了一定的进展，但从整体上看，空间关系表示和推理的研究还处于探索阶段，仍然存在许多未解决的问题。现有的空间关系表示方法主要适于表示和研究某一种空间关系，如单纯考虑拓扑关系或方向关系，对拓扑、方向、距离三类空间关系的表示相互独立，无统一的形式化表示模型，而实际问题中往往同时涉及到几类空间关系，这就需要分别采用几种相互独立的空间关系表示方法，因而难以构造一套统一完整的计算机空间关系表示和推理形式化系统，从而给空间数据建模、查询语言构建等带来极大的不便和困难。因此需要探索建立一个能够集成表示拓扑、方向和距离关系的形式化表示框架和推理模型。本体原本是一个哲学上的概念，用于描述事物的本质。近年来，本体已被计算机领域广泛采用，用于知识表达、知识共享及重用，它在知识概念认知、形式化表示、编码实现等方面都表现出很大优势。本体将对空间关系表示和推理理论的发展、知识获取、知识系统设计、系统文档建立及知识交换等几个领域发挥大的作用。本文研究的内容是国家自然科学基金项目“基于本体的空间关系知识表示与推理研究”的一个组成部分，项目提出引入本体的概念和方法来解决空间关系表示和推理的相关问题。本文主要研究如何建立基于本体的空间拓扑关系的表示，进而为构造一个统一的基于本体的拓扑、方向、距离关系的统一形式化表示和推理模型奠定基础。本文所做的主要工作如下：1．广泛搜集了国内外有关本体和空间关系表示与推理的相关资料，阐述了本体的基本概念、本体的构建方法、本体描述语言、本体工具等本体开发的基本问题和理论。2．介绍了现有的一些空间拓扑关系的表示方法，并在空间关系表示核心本体SRC-Ontology的基础上提出了基于点集集合的点、线、面3类基本空间实体的空间拓扑关系组合推理拓展表示方法。3．采用Protégé工具建立了基于SRC-Ontology的空间拓扑关系的本体表示模型，为后续方向关系、距离关系的模型建立构建了一个统一的表示框架。4．采用java程序实现了拓扑关系本体表示模型的6大类共43种空间拓扑关系的判定和空间关系本体表示模型中引入的腐蚀和膨胀两个基本算子。本文主要创新工作是在空间关系表示核心本体SRC-Ontology的基础上提出了基于点集集合的点、线、面3类基本空间实体的空间拓扑关系组合推理拓展表示方法，并采用Protégé工具建立了SRC-Ontology和空间拓扑关系的本体表示模型，且在实际程序中得以实现。该拓展表示方法不仅是对SRC-Ontology中8种拓扑关系表示方法的拓展，同时也更符合实际空间数据的类型要求，为空间拓扑关系的的本体建模提供了更加清晰的术语、结构和规则，也为空间拓扑关系判定的实际程序设计提供了理论表示基础，后续的空间方向关系、距离关系的表示和建模研究可在此基础上开展。