当前时态地理信息系统TGIS(Temporal GIS)的研究已经成为GIS理论界和数据库团体关注的前沿研究热点之一,而TGIS的核心是时空数据模型.目前学术界提出的时空数据模型存在许多问题.为了从根本上解决这些问题,该文采用扩展数据库类型系统的技术路线研究时空数据库.类型系统是一种有效的数据建模方法,如空间数据库中,为了解决空间对象的存储和管理,引入了空间数据类型.同理,可以在数据库中设计时空数据类型对时空对象进行管理.本文详细论述了基于这种方法的时空代数系统的定义,并从理论上进一步完善、系统地定义和设计了该系统的操作集.空间分析操作是时空数据库时空分析的基础.现存的方法都是针对单独的操作和谓词的实现,又由于它们的多样性和复杂性,这使得它们在数据库中的实现变得困难.该文采用计算几何中的平面扫描算法,提出了一种通用的解决方法,并设计了相关的数据结构,最后给出了具体实现算法.该算法最大的优点在于它的通用性、可扩展性、简洁性和高效性.最后,为了有效的支持对时空数据的操作,文章对如何把时空代数系统集成到数据库管理系统中进行了分析研究.通过比较分析,选择了面向对象数据库管理系统(OODBMS)作为集成的对象.设计了时空数据类型相应的存储结构,并对时空算法和查询语言的实现进行了探讨.