随着信息技术的发展，三维GIS在地质、矿山、数字城市等各个领域的应用越来越广泛，也带来了一场信息化的变革，尤其是改变了长久以来人们对于各地质对象的表达方式。　　 空间实体是复杂的，随着地理信息系统的发展，人们对空间对象的认识也不仅仅局限于静态的、二维的，而是趋向于动态的、三维的甚至是多维的。人们对空间对象表达的要求也在客观上推进了信息化的发展。　　 空间关系一般是指空间目标间具有空间特性的关系，如我们所常用的相邻、包含、远近、前后等等。空间关系在人们认识和改造人类赖以生存的环境空间的过程中一直起着十分重要的作用。地理信息系统的核心是地理数据，地理数据的特点之一数据量庞大，目前地理数据的数据量已经超过了TB级，面对如此巨大的数据，数据是否符合逻辑，数据是否完整有效也成为我们需要关注的问题。　　 拓扑在空间数据模型中表达和规定数据之间的空间关系。通过表达和规定这些空间关系，拓扑尽可能将地理数据与现实世界保持一致。GIS软件中，拓扑的意义主要是用于保证数据质量。拓扑是精准地表达空间数据的有效方法，通过严格地约束要素之间的关系，提高了空间数据的准确度和可用性。　　 拓扑关系作为GIS发展的重要标志，其研究进展直接影响着GIS空间数据模型、空间数据库查询、空间分析与推理、制图综合、地图理解、自然语言界面标准化等方面的发展与应用。　　 论文针对地理数据的语义，地理数据完整性的维护提出了地理数据的规则。通过对地理实体对象间拓扑关系的语义描述建立规则，来实现对地理数据的语义表达，维护地理数据的逻辑完整性。地理数据库规则有别于关系数据库规则的一个最大特征就是地理数据的空间拓扑关系，它将地理实体的空间关系和属性关系融和起来进行统一的维护，大大增强了地理数据的逻辑性。　　 论文的主要内容基于规则库的三维空间数据模型是在MapGIS_TDE平台的基础上设计和实现的。论文的主要工作和创新点总结为以下几个方面：　　 首先，概要的介绍了三维空间数据模型及空间关系的发展背景和研究现状，提出了本课题的研究意义和主要研究内容。　　 其次，详细介绍了地理数据库的三维空间数据模型及其发展过程。通过对现有模型的比较分析，指出现有模型存在的问题。并对地理对象间关系和空间分析的现状进行了介绍。　　 第三，通过对三维空间拓扑关系的研究，总结了拓扑关系研究的现状及存在的问题，特别是语义的不完整和不连续问题。并介绍了本文研究的基础：真三维处理平台-MaDGIS-TDE平台，对该平台的功能特点等进行了介绍。　　 第四，在对数据模型构造的考虑因素分析的基础上，提出通过对三维空间实体拓扑语义的表达，抽象出规则，构建基于规则库的三维空间数据模型的语义模型。　　 第五，构建面向语义的三维空间数据模型--基于规则库的三维空间数据模型，阐述了模型的数据结构设计，模型的组成，以及模型的特点，基于规则库的三维空间数据模型的实现和相关管理技术。然后就该模型在城市地质、数字矿山等领域的应用验证模型对照关系，并证明该模型的实用性。　　 最后，全文的总结，从理论和实现部分对全文进行了总结，提出了该模型存在的不足，并且对以后三维空间数据模型的发展方向做出了展望。　　 综上所述，通过对三维空间数据模型中拓扑语义规则的表达，抽象出规则，从而构建的基于规则库的三维空间数据模型，在三维城市地质、矿山、景观建筑等应用领域都具有很大的潜力。同时该模型提供的结合语义，基于规则库的管理方法，为解决一系列复杂问题提供了一种有效的思路。维护了数据库完整性理论，并使拓扑理论在实践中得到了很好的应用，具有很强的现实意义。