地表水系是基础地理信息之一,在实际工作中的各领域得到广泛应用,但其时空变化过程还未得到很好的表达。尤其在水利行业,地表水系包含较复杂时空变化特征的复合对象,其时空过程表达更是时空数据模型和时空数据库研究的难点。本文首先对地表水系的时空数据特点和变化过程进行研究,侧重分析了水利行业中典型的地表水系复合对象的时空变化,奠定了时空建模的基础。其次,结合已有模型和地表水系时空变化的特点,通过简化基于事件和面向对象的模型并引入对象指针,构建出面向地表水系的时空数据概念模型和逻辑模型；采用时间切片方法构建出适用的物理模型。再次,形成地表水系时空数据模型的算法流程,侧重于复合对象模型算法的描述。最后,在模型的基础上设计时空数据库,研究了数据库的存储、更新、查询、编辑等内容。通过本文的研究从理论上解决了地表水系时空数据模型和数据库的构建问题,并为模型的应用提供了算法的参考,便于模型的推广。