该文的主要研究内容如下:从人类对客观世界的感知出发,对地理世界中的空间和时间的概念表达进行介绍,讨论了时间模型、时间表示、时间粒度等一些与时空模型有关的重要基本概念,讨论了数据库中的时间类型及时间类型和全时态数据库之间的关系.结合空间和时间,引出了时空数据模型的概念,重点回顾了前人的研究成果,讨论了各种时空概念模型的各自特点.现实世界中的对象从形成或出生,然后存续在这个世界中,直到消失或死亡,对象标识将一直伴随它.对象标识的变化过程映射出对象在现实世界中随时间的变化过程,对象的各种变化形式,可以抽象为影响对象标识变化的各种操作.尽管已有多位学者探讨了影响对象标识变化的操作模型,但没有提出一套统一、形式化的理论模型,该文在深入分析已有研究成果的基础上,提出了一套统一的对象标识操作模型,即影响单个对象标识变化的操作可分为:产生(Create),消亡(Destruct),冻结(Freeze),恢复(Resume)和发展存在(Developing existence)5个基本操作,其它的对象标识变化形式,都可由这5个基本操作组合而成.对复合对象的变化进行了归类研究,指出地理现象的变化,基本上可以分为三类变化形式,即:分割(Split)和合并(Merge)操作,加入(Attach)和剥离(Detach)操作,以及聚集(Aggregate)和分离(Segregate)操作.和已有研究成果相比较,我们的模型不仅完全覆盖了其它模型所表述的对象标识变化内容,而且更加简练,并且能够表达一些其它模型难以表达的特殊地理现象的变化,如地籍系统中的冻结、抵押、宗地属性变更等情形,因而我们的模型更具有一般性和统一性.借助代数工具,给出影响对象标识变化操作模型的形式化代数表述方法,我们称之为对象标识代数.在对象标识代数中,对影响对象标识的5个基础操作,我们定义了相应的操作运算形式,同时通过这些基本运算的组合,形式化地定义了复合对象的操作运算.这些形式化的对象标识操作运算,不仅可以揭示地理对象时空变化的内在行为和规律,而且可以函数化,为最终程序化实现时空对象的存储和时空变化操作,提供了理论化基础.面向对象技术是一种按照人们对现实世界习惯的认识和思维方式来研究和模拟客观世界的方法学,对象模型可为GIS中时空建模提供强有力的手段,是GIS时空模型的必然发展趋势.时空数据库的设计和实现,是时空数据模型走入应用的关键步骤,也是一个十分困难的问题.时空数据库系统的核心为时空数据引擎,该文提出了一个基于商用数据库系统之上,采用ODBC接口层的四层时空引擎结构,并给出了实现这种引擎结构的设计准则.对时空引擎中的对象管理器进行了讨论,提出了时态对象标识的概念.重点研究了时空查询中的时空索引问题.地籍信息系统的核心是地籍信息数据库,它主要包括两大类型的数据信息:一类是宗地的几何空间信息数据,另一类是宗地的权属数据信息.在传统的地籍信息系统中,前者一般采用数字地籍数据库(DCDB)来存储,后者采用关系数据库存储,二者通过宗地的标识来有机地结合起来.由于地籍变更的日常性,这两种类型的数据都是经常变化的,而且地籍资料的历史具有很强的法定性,因而地籍信息数据库呈现出典型的时空特点.我们认为,一个完整的地籍信息系统中,除了包含上述两类数据内容外,还必须要有效地管理地籍的历史资料(时态信息).在分析地籍系统的主要服务功能的基础上,该文设计了一个时空地籍管理信息系统的功能模型.采用对象建模语言UML,设计了一个以宗地对象为中心的时空地籍数据库的对象模型,对该模型中的与宗地有关的主要对象类进行了讨论.