随着信息技术的发展,时空数据的获取和应用更加容易。如何更好地利用时空数据,对其内部的数据价值进行挖掘利用是目前的研究热点之一。栅格数据在空间分析方面具有得天独厚的优势,关系数据库技术和基于关系数据库的查询语言已经成熟。将关系数据库和栅格数据通过查询语言关联,并通过GDAL提供的接口生成可视化的栅格图片,具有较好的实用价值。本文首先从关系数据库扩展时间和空间的方法入手,对当前国内外有关时空数据模型的研究进展进行了论述,并针对现有的历史空间信息的存储和表达方法存在的问题进行了讨论,从应用角度出发设计了一种基于历史空间网格信息的关系数据库,并论述了它的时间语义、空间语义、属性特征及其时空变化,同时,介绍了GDAL在栅格数据生成中的作用及其内部数据集、坐标系统、波段、颜色表的特点。其次,基于扩展型关系数据库的E_R模型实现了数据库的逻辑模型和字段的编码设计,其设计符合第三范式要求,具有通用性。同时,在关系数据库的基础上,实现了历史空间信息的时间、空间、属性及两者以上的复合查询功能以及时态栅格表达模块的设计和实现。能够对区域的整体或局部的不同时空的专题信息的变化进行查询,并生成对应的属性表:时态栅格表达模块的实现解决了数据库数据从静态的属性信息到时空信息可视化表达的问题。最后,利用公元612年到公元959年的京津冀历史行政区数据对提出的扩展型关系数据库和时态栅格表达模块进行了验证,结果表明:扩展型关系数据库可以实现时空信息的存储、管理、分析、显示的需求,通过栅格可以准确、直观、灵活的表达时空信息并在此基础上通过接口实现栅格的空间分析功能,效率较好,易于推广。