任何事物和现象总是处在永恒发展变化之中,传统GIS表达的只是地理实体的静态快照,为了准确认识和模拟客观世界的动态变化,人们总是希望能重建历史状态、跟踪变化和预测未来,迄今为止针对不同领域已提出了大量的时空数据模型,但多不尽人意。本文在对相关成果进行全面系统分析的基础上,建立了一个整体通用型面向对象时空数据模型GOOSTDM。其内容包括;(1)分析时空GIS发展现状和研究意义的同时,提出了时空GIS的构成体系,总结了其发展中存在的问题。(2)在分析普遍时空观基础上,提出了GIS的时间主导型、时空平等型和时间从属型三种时空观。系统阐述了时空对象及其变化特征,总结了现实世界的时空建模过程。(3)对时空概念建模方法及现有模型进行了全面分析和评述,剖析了时空数据模型存在的问题,提出了时空建模的五“度”评价标准,据此建立了一种整体通用型面向对象时空数据模型GOOSTDM,该模型在综合考虑时空实体的空间、时间和属性特征的基础上,将其抽象为准确表达现实世界的对象类层次结构体系,为时空GIS的建立奠定了基础。(4)结合集合理论和Bertin的视觉变量理论,提出了时空对象演变过程的十一种最小操作集和时空拓扑的六种基本关系集。(5)在分析时空数据库模型的基础上,提出了基于关系模型的数据库多层次概念模型和引擎,设计了时空数据逻辑结构模型;提出了一种双QR-树和双R-树混合全时态时空索引方法。(6)通过时空地籍管理原型系统和人防防空袭时空推演系统两个实例,分别对客观世界离散和连续时空变化现象进行了模拟和试验,验证了时空数据模型的可行性和适应性。