中文摘要：

人们通常用定性的词汇描述空间关系，而地理信息系统都采用定量的方法，这就限制了地理信息系统表达地理空间信息的能力。如何将人类关于空间关系的思维和推理方式结合到GIS中，使得用户以一种能反映他们的自然思维过程的方式来操作系统，是实现智能的、友好的地理信息系统的重要内容。这涉及到自然语言对空间关系的构建和理解、定性的自然语言的形式化表达和友好的人机交互界面等方面。研究首先设计了几组认知实验，通过认识实验分析了中英文自然语言对线状地物空间关系的描述，发现地理特征之间的几何关系和拓扑关系是影响人们对空间关系的描述的主要影响因子。在实验的基础上，定义了一组能反映线状物体空间关系的度量指标，结合反映拓扑关系的定量指标，使用决策树的数据挖掘算法，形式化了描述空间关系的自然语言词汇，并且实现了中文自然语言的解析，将形式化所得的规则用于空间关系的自然语言查询，实现了查询系统原型。由于受到地理语义的影响，人们在描述几何特征和关系相似的物体之间的空间关系时，所用的词汇是不同的。为了使查询过程和结果更能反映人类三认知和思维方式，建立了地学本体知识库，存储与空间关系有关的地学知识，并将它用于空间关系的查询。