相似性判断是人类认知中最主要的概念,贯穿于空间特征感知、空间对象认知、空间格局认知的整个过程。对空间关系相似性的判断是空间认知的基本内容,在人类对空间的认知中具有重要作用。在地理信息科学领域,将不同版本、不同来源、不同尺度的数据进行集成与匹配时,判断空间关系的差异是经常碰到的问题。另外,空间关系相似性的度量也是其它很多应用问题的基础,如空间数据的查询与检索、空间数据挖掘、地图综合等。在地图综合中保持综合前后空间关系的一致性是一个重要约束,综合过程本质上是对空间信息一种抽象和概括,这种不确定性产生了空间数据质量的问题。因此,对制图综合质量的控制和评价,离不开对空间关系相似性的判断。然而,目前空间关系相似性的研究多是基于概念邻域的定性度量,缺少定量化的研究,对制图综合中空间关系一致性的智能化评价判断的研究也不多。本文针对空间关系相似性判断问题,旨在建立一种定量化模型来表达、计算两种空间关系是否相似、相似到何种程度,探测地理目标多尺度表达中空间关系的冲突和不一致,研究制图综合中空间关系一致性的评价方法,以指导空间目标多尺度表达方案的选择和综合结果的数据质量评价。本文将对这些方面展开研究,具体内容如下：1、分析空间关系相似性研究的背景以及国内外研究现状。在阐述空间信息科学各研究领域对空间关系相似性度量具有明确需求的基础上,从相似性理论的研究领域、空间关系相似性的研究领域及制图综合领域对空间关系的研究三个方面对空间关系相似性度量的研究进展和现状进行分析和总结。2、系统阐述支持空间关系相似性研究的理论基础。讨论空间关系的基本理论,包括空间关系的分类、空间关系的表达模型和空间关系的特征；阐述相似性理论,包括相似性的概念和作用、相似性的度量模型、空间关系的相似性；讨论支持空间关系相似性研究的数学模型,包括计算几何中的Delaunay三角网和Voronoi图以及空间关系的概念邻域。3、研究空间映射的地图综合概念模式。介绍空间映射的地图综合概念模式,阐述空间关系映射的概念和分类,对空间关系映射的在制图综合中的表现进行分析,并将空间关系映射的作用概括为两类：一是对低分辨率下的空间关系进行粗化表达,二是对实体映射时产生的空间关系冲突进行修正。4、从制图综合操作算子的角度归纳整理了各种综合操作(如化简、合并、移位、夸大、降维、删除等算子)可能造成的空间关系破坏情况,用图文并貌的方式描述点、线、面地图目标之间可能产生的各种空间关系的矛盾、冲突和不一致。5、在分析制图综合中空间关系一致性评价的特点的基础上,将拓扑关系一致情况下的空间关系差异度量作为本文的重点研究内容,建立一系列定量化的模型来比较计算不同尺度下目标间各类空间关系的相似程度：(1)拓扑关系的概念邻域和相似度计算：以面对象间的拓扑关系为例,对基本的8分辨率拓扑关系进行粗化和细化,建立了多分辨率的面面拓扑关系概念邻域的差异矩阵,并通过定义最大差异值的方法,建立了基于拓扑关系概念邻域差异矩阵的多尺度面.面拓扑关系差异度的计算公式；(2)空间邻近关系相似度的计算模型：以目标群为研究对象,以计算几何的Delaunay三角网和Voronoi图为研究工具,在对单个对象渐进运动规律进行分析的基础上,根据两事物相同特征量的多少决定它们的相似程度的基本理论,建立单个对象和多个对象位置变化的邻近关系相似度的计算模型；根据提取相对于特定参考目标不同级别目标间的Voronoi图边界得到的“等距离关系曲线”可以度量对象之间的远近级别的思想,建立了基于等距离关系曲线的邻近关系相似性模型。(3)方位关系和距离关系集成的定量相似度计算模型：参考测量平差理论中用角度对应的弧长来表达角度误差,以此将角度误差和距离误差统一成为位置误差的思想,本文在研究方位关系和距离关系的集成差异时,用方位角对应的弧长来等价表示方位关系,使得方位关系和距离关系单位统一到度量单位；建立了适宜方位距离关系集成表示和差异量计算的极坐标系,提出了空间方位和距离关系集成差异的计算方法,根据该计算模型以及人对空间关系的认知特征,得到了六种多尺度多分辨率的方位和距离关系集成差异量的可视化模型；最后,用实例演示多个对象方位和距离关系平均集成差异度和相似度的计算方法和过程。(4)基于方位距离集成差异模型的定性空间关系相似度：基于已建立的方位和距离关系集成差异量的定量计算模型,研究不同分辨率下空间关系从定量到定性的转换方法,得到了不同尺度和分辨率下与参考关系不同相似度的其它定性方位和距离关系的语义描述集合。6、研究制图综合中空间关系一致性的评价理论和方法。在分析制图综合质量评价的特点、内容和研究现状的基础上,探讨基于知识推理的空间关系一致性评价问题,主要包括空间关系一致性评价的方法和过程,空间关系一致性评价知识库建立中的知识分类,知识的结构化表示,知识库表结构设计,推理机制等；最后以用实例验证了本文所建立的空间关系相似度计算模型及评价方法的可行性。