随着GIS在理论和软件研制水平上的不断提高，其应用范围不断扩大，而GIS的空间分析功能也成为人们倍加关注的热点。GIS的发展已从数据库型GIS进入分析型GIS的阶段，这对其空间分析的能力提出了更高、更新的要求。因此对GIS空间分析的研究就成为一个非常重要的而且具有挑战性的研究课题，这也是本文的研究出发点。本文首先对GIS空间分析的基本概念、方法体系、基本功能、国内外研究现状进行了深入地归纳总结。然后在详细分析了空间数据的基本特征，空间数据模型、空间数据结构和空间数据索引的基础上，阐述了GIS空间分析的基本方法，并从GIS空间分析的过程入手，重点研究GIS空间分析模型以及建模方法，提出了空间分析模型的设计方案，并结合实例对GIS空间分析图解建模的实现和设计思想进行了探讨。最后在空间分析模型的基础上研究GIS空间分析功能的若干关键算法实现，如空间查询、缓冲区分析等，并基于ArcGIS Engine技术探讨了GIS空间分析二次开发方法。在理论研究的基础上，本文设计并实现了一个GIS空间分析模块。研究表明，充分利用GIS空间分析技术，结合图解建模方法，能够建立实际的空间分析模型，可以较好地实现GIS空间分析的基本功能，进而增强GIS的整体功能。