结合定性推理、空间推理[1]与人工智能产生的定性空间推理,已成为人工智能的一个研究热点。定性空间推理研究的是人类对几何空间中的空间对象及其关系定性认知常识的表示与处理[17]。作为空间关系的重要组成部分,空间方位关系一方面是地理信息系统数据库建立、空间特征存储、提取、查询、更新等操作的保障,另一方面它又为空间分析、辅助决策等提供了基础。因此,空间方位关系的表示与推理非常重要。在地理空间中,与空间拓扑关系相比较,空间方位关系无疑是用途更广泛、更贴近人们生活的一种空间关系,在空间信息领域应该占有更重要的地位和发挥更大的作用。但是,专家们对方位关系的研究与拓扑关系相比成果要少得多,空间方位关系在GIS软件中的应用也寥寥无几。目前,越来越多的用户已不甘于完成简单的图形查询、绘图等功能,更多的项目要求GIS具有强大分析功能,以使开发的系统为管理者提供准确及时的辅助决策和支持,具有空间方位推理功能的GIS组件是GIS发展的迫切需要。本文基于二维空间对象及空间方位模型D14,对空间方位知识库以及空间方位推理组件进行深入分析,主要进行了以下几方面的研究工作:①构建空间方位知识库模型本文讨论了空间方位知识库的组成,并将空间方位知识划分为推理规则与环境知识两部分。论文还进一步讨论了环境知识库中知识量与推理能力,给出并证明了相关的结论。②提取空间方位关系定性知识讨论了从空间数据库中提取空间知识的方法,给出了相应的算法,并通过举例说明。③基于空间方位推理的GIS组件开发利用空间方位关系组合表推理技术和空间方位关系层次推理技术,设计出基于空间方位推理的GIS组件PRC(Point Reason Component)和ARC(Area Reason Component)。本文的研究丰富和扩展了空间方位知识库理论,拓展了空间方位推理在GIS中的应用范围,为改进空间信息的分析处理能力提供了一条可行的途径,促进了智能GIS的发展。