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一些系统，如高铁、飞机、军用武器等系统在工作环境变化时其可靠性也随之变化，难以确定，并随着环境的变化发生变化。为了研究相关问题，论文提出了一套空间故障树(SFT)理论体系，有两个分支组成:连续型空间故障树(CSFT)和离散型空间故障树(DSFT)。 CSFT完成了与经典故障树中概念和方法相似的功能，并发展了其特有方法。CSFT是一种知晓系统内部构造和元件性质，进而研究系统在外界作用下响应行为的一种“白盒”方法。即从系统内部开始研究，再研究系统对外部响应的方法。(1)完成了故障树中基础概念在CSFT概念框架下的扩展。提出了基本事件发生概率的特征函数、事件发生概率空间分布及趋势、事件更换周期和系统更换周期、割集域和径集域、因素重要度分布等概念。(2)基于上述概念完成了如下工作:确定元件和系统故障概率空间分布及其变化趋势;分析了最优更换周期方案及成本方案;使用径集域研究了更换方案的优劣程度;使用因素重要度和因素联合重要度分布研究了故障树的特征;使用故障元件相关性排序和割集验证了系统故障分析的正确性;构建了保持系统可用性的元件维修率分布确定方法;提出了系统可靠性评估方法的故障概率计算规则。 与CSFT相对应，DSFT不需要了解系统内部构造和元件性质，研究基础是系统对外界环境变化所进行的响应特征，相当于“黑盒”方法。所以DSFT从系统对外部响应的监测数据入手分析系统可靠性，是从外至内的研究方法。(1)给出了离散型空间故障树概念、因素投影拟合法、ANN求导处理故障概率变化趋势的思想、理论基础和数学推导过程;对比分析了DSFT的ANN预测法与CSFT、DSFT的因素投影拟合法得到的结果。(2)为剖析和窥探系统内部结构，提出了系统结构反分析框架，描述了过程和数学定义。(3)引入模糊结构元理论来表征置信度，对SFT理论进行了模糊结构元化。 借助并发展了因素空间理论，及提出了一些方法对安全监测信息进行了挖掘，为SFT提供有效数据。主要完成工作如下:定性安全数据的化简和区分方法及因果关系挖掘;系统适应性改造成本确定;因素影响下系统中元件重要性确定;系统可靠性决策规则发掘方法及相似度的改进;属性圆定义与对象分类应用及相似度的改进。 CSFT由里及表，DSFT由表及里。将CSFT与DSFT结合分析，可以得到是否有被忽略的环境因素对元件故障概率造成影响，及影响的范围和特征，进而对影响因素进行确定。同时CSFT和DSFT的应用实际上是一个循环，相互提供了数据和结果。并对一个电气系统进行了应用研究。