空间数据库是近年来的热点研究领域,是一门前沿的交叉学科。空间关系的表示和处理在地图制图、计算机辅助设计、图像和多媒体数据库以及地理信息系统等领域中有着广泛的应用,越来越引起人们的注意。空间关系主要包括:拓扑关系、方向关系和距离关系。方向关系描述的是空间中对象之间的顺序关系,是空间关系研究的重要领域。以往的文献主要集中于拓扑和距离关系的研究,近年来方向关系得到了人们越来越多的重视。空间关系是指空间对象之间具有某种空间特性的关系。空间对象之间的方向关系是顺序关系中的一类,是空间中最基本的关系之一,构成了空间关系研究的基本方面。方向关系描述的是空间对象之间在空间之中的相互排序,一般使用方向性名词描述空间实体间的顺序关系。本文主要研究了空间数据库中方向关系的两个方面:方向关系模型和方向关系查询,归纳和比较了目前已经提出的理论和方法。本论文的主要贡献如下:1.深入分析和研究现有的方向关系模型,比较各种方向模型的优缺点,针对其缺陷和不足之处,以及方向关系的特点和应用的需求,提出一种新的方向关系模型—星形模型。该模型具有形式化、认知性、多尺度性、兼容性等特点。2.研究现有的方向关系查询,在新的方向关系模型中应用R树索引,针对应用的需求,给出一种基于R树的方向关系查询方法。同时也给出了一种基于方向关系矩阵的相似性计算方法,该方法改进了方向关系矩阵的形式化表示,实现了矩阵距离不变条件下的相似性计算。3.根据提出的新的方向关系模型和查询方法,搭建试验平台,研究其性能以及特点。理论分析和试验评估得出基于R树的方向查询提高了效率。