近年来,空间推理已成为人工智能和地理信息系统等相关领域的研究热点,其中空间关系模型的研究取得了很大的进展。GIS中对象间的空间关系主要有拓扑关系、度量关系和顺序关系3大类,这些基本关系是空间数据组织、查询、分析和推理的基础。本文研究了带洞区域间拓扑关系的形式化表示及推理。主要工作包括:(1)在介绍本文研究背景和意义的基础上,总结、分析了空间关系的研究现状;(2)详细介绍了对象间空间关系模型中的n-交集模型和Egenhofer等人关于简单区域与带洞区域间拓扑关系的表示及推理的研究;(3)基于Egenhofer的思想,针对带单洞的区域,给出了带洞区域与带洞区域间拓扑关系的形式化表达,定义了152种拓扑关系,并通过多个基本拓扑关系的推理实现带洞区域拓扑关系的推理;(4)提出新的区域拓扑关系描述模型——D9-交集模型,定义了基于D9-交集模型的相似性算法,并示例比较了D9-交集与9-交集的表达能力,用D9-交集可以统一表示区域间的拓扑关系,对这些拓扑关系进行聚类,给出概念邻域图; (5)设计并实现了区域拓扑关系表示及推理的演示系统,该系统的演示结果对理论部分的结论作了进一步的验证。本文提出的带洞区域间拓扑关系的形式化表示能够更准确、详细地描述区域带单洞条件下的拓扑关系;当区域变量包括了带洞区域时,D9-交集模型既能统一的表示区域的拓扑关系,又能反映出一些局部的细节信息,对拓扑关系进行了更细致的区分,其表达能力强于9-交集模型。本文的研究工作可应用于空间推理、空间查询语言、地理信息系统等领域中对象间空间关系的表示和分析等方面,具有一定的理论意义和应用价值。