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空间方向关系是一类描述空间目标间位置分布的基本空间约束。针对GIS中空间信息数字存储和数字表达的特点，本文首先提出了GIS数字环境下计算空间方向关系的定量表达模型。该模型是以点/点空间方向关系计算为基础，并在综合考虑空间目标的几何构成和分布关系所得出的。然后,利用空间方向关系定量表达与定性描述之间的转换方法得到相应的定性结果。通过理论分析和实验验证，本文提出的模型相比于现有模型在计算上更为精确，对目标间距离、目标本身的形状等方向关系影响参数更为敏感，并且得到的空间方向关系满足连续性、反射性和非对称性等基本的空间方向认知特性。