空间位置描述是空间信息领域的重要研究方向,广泛应用于机器视觉、图文转换、图像检索以及地理信息系统等多个研究领域。空间方向关系作为空间位置关系的重要组成部分,其模型的构建、改进和系统化在以上的研究领域中都具有重要的理论意义和实用价值。本文首先总结了空间位置描述的研究背景和现状,重点给出了空间方向关系的基本概念、性质和特点,分析了现有的空间方向关系形式化模型;根据空间方向关系的性质和特点,给出了空间方向关系分类方法和参考框架划分方法,并以此对空间方向关系模型和应用领域进行了分析;在观察者参考框架下设计了两种空间方向关系模型—可视角度模型和可视域直方图模型,将其分别用于两种不同类型空间方向关系的描述;最后,将本文空间方向关系模型结合度量关系、拓扑关系模型应用于汽车辅助驾驶中,并采用基于模糊规则的自然语言生成方法实现空间位置的自然语言描述,实验结果表明这种描述方法可行、符合人类认知。论文的研究和结果表明,利用在观察者参考框架下的空间方向关系模型以及模糊规则自然语言生成方法进行空间位置关系描述的方法可行,具有符合人类认知的优势,可以应用于汽车辅助驾驶、机器人视觉等领域。