空间关系的描述是空间关系理论的主要内容,也是国内外地理信息系统中的一个基础课题,广泛应用于空间查询、空间分析、空间推理等领域。本文首先回顾了国内外空间关系描述的研究进展,并指出了其中的缺点和不足之处。因此,本文对空间关系的描述进行了深入的研究,主要的研究工作如下：(1)由于带多个空洞的面对象间的拓扑关系描述模型的研究成果不多,因此本文的第二章研究了带多个空洞的面对象间的拓扑关系,提出了层次组合模型。该模型是在简单面对象的8种基本拓扑关系的基础上,采用层次分析和组合思想的策略提出的。该模型能描述带多个空洞的面对象间的所有拓扑关系,而且不因面对象中空洞的编号顺序不同导致模型所描述的结果不同。(2)提出了内部-边界-外部方向关系模型和统一描述拓扑关系和方向关系的形式化模型。在内部-边界-外部方向关系模型中,是利用空间对象的精确几何形状来描述方向关系的,提高了描述的精度,且在方向区域的划分上,采用锥形的方法将参照对象的内部、边界和外部分别划分出了9个方向区域,这种划分方法是与人类的认知相一致的。在内部-边界-外部方向关系模型的基础上,提出了统一描述拓扑关系和方向关系的形式化模型,该模型将拓扑关系和方向关系统一地描述出来,提高了空间关系描述的分辨能力。(3)提出了改进的四交差模型,并将该模型进行扩展,提出了扩展的改进四交差模型。扩展的改进四交差模型能统一地描述精确面对象与精确面对象间的拓扑关系、精确面对象与模糊面对象间的拓扑关系和模糊面对象与模糊面对象间的拓扑关系,且克服了已有模型的不足之处。最后总结了本文的研究成果,展望了以后的研究方向。