方向关系经常作为空间数据库查询的选取条件。基于观察者方位的方向关系在多媒体数据库、人工智能、虚拟现实、城市导游等领域都起着非常重要的作用,但是基于观察者方位的方向关系模型及其查询方法目前研究的还比较少,还未形成一个完整的理论体系。首先,研究了方向关系的基础理论和现有的方向关系模型,对定量的方向关系模型和定性的方向关系模型进行总结和分析。基于传统的方向关系模型,从观察者的角度,提出一种基于观察者方位的方向关系模型,对基于观察者方位的方向关系进行定义,依据观察者的视觉特点对方向区域重新划分,列出粒度不同的两种方向谓词并对它们的完备性进行理论证明。其次,针对传统的精确模型不能表达方向关系中的不确定性这一问题,结合模糊集理论,在基于观察者方位的方向关系模型中引入模糊数学的思想,把方向关系区域边界部分模糊化,提出了一种基于观察者方位的模糊方向关系模型,对各个方向区域定义模糊隶属函数并证明它们的完备性。最后,针对范围查询算法应用于观察者方位时查询效率较低、需要大量过滤等缺点,在基于观察者方位的方向关系精确模型和模糊模型基础上,改进了R*-树索引方法,提出基于观察者方位的方向关系精确查询算法和模糊查询算法,对这两种算法进行I/O代价分析,并通过空间查询实验,设置不同的参数,对算法的查询性能进行了验证。