地理信息系统(GIS)是一种以采集、贮存、管理、分析和描述整个或部分地球表面(包括大气层在内)与空间和地理分布有关的数据为主要任务的空间信息系统。自20世纪60年代兴起以来，地理信息系统在基本理论、技术系统设计和应用方法三方面都获得了长足的发展。 GIS的发展历程可以分为三个阶段，形成了三代软件。尽管在体系结构和技术实现上不断进步，但是三代地理信息系统软件都是以地图处理为基础的，也就是说，都是属于传统的“Tomlinson型”的。以地图处理为基础，会对GIS的应用带来很多限制和不利。 传统GIS所存在的主要问题归根结底还在于地理信息系统软件模型的问题，即在系统中如何对地理实体及其关系进行抽象、表达、处理、分析和应用的问题。近年来，随着GIS应用深度和广度的不断增加，对于GIS的理论研究也不断提出新的要求。就软件模型来讲，第四代地理信息系统软件应该具有的特点是：面向空间实体及其相互之间关系组织、存储、查询和处理地理数据。 本论文从面向对象的基本思想出发，建立了面向对象的地理空间模型；研究了地理空间模型中的基本单位——地理实体的结构，针对实体结构中用来表征实体空间特性的组成部分——几何对象，提出了其取值范围，即几何数据类型的概念；对点、弧、面、复合弧和组合面五种几何数据类型进行了定义；并使用超图工具对几何数据类型的集合操作进行了形式化描述；对基于面向对象的地理空间模型的实体查询和分析方法也做了初步研究。 研究结果表明，面向对象的地理空间模型具有更强的表现能力，并且容易被理解和接受；采用几何数据类型的概念，可以使对非空间数据和空间数据的处理方法相统一，而且会使对实体的各种属性数据(包括空间属性)的查询和分析模型更加简单；对于面向对象模型中不显式表示的地理实体间的空间拓扑关系，可以利用实体的几何对象的超图模型间的集合运算来求得；基于面向对象地理空间模型的实体查询和分析，也比基于传统GIS数据库查询和分析具有强得多的功能。 本论文还对进一步的研究工作提出了几点建议。