时空数据多源异构、数据量庞大、空间分布不均匀等特点造成了客户端地理信息系统数据可视化效果不好、效率不高等问题。为了解决时空数据可视化过程中CPU与磁盘I/O速度不匹配问题,以及降低海量时空数据网络传输时间和改善数据可视化效果,本文对时空数据的离线缓存管理技术进行研究,提出一种快速访问的离线缓存管理模型,改进了内、外存置换算法与预调度方法。论文主要工作如下：1) 针对时空数据可视化流程,设计离线缓存管理框架。注重分析离线缓存管理结构和缓存策略,制定相关缓存数据结构,如内存缓存池、页表管理、外存索引文件和离线数据包等。2) 分析缓存内容和传统时空数据LRU、LFU和SA内外存置换算法,提出四叉树缓存策略,介绍四叉树缓存结构及其合理性,通过增加或减少换入换出数据页面的相邻数据的访问次数,增加时空数据的空间联系。3) 研究时空数据预调度技术,分析时空数据调度特点,介绍基于视相关、基于用户行为和基于空间结构的预调度方法,研究网格划分和聚类筛选两种时空数据的预调度算法,设计试验证明预调度方法的有效性。4) 开发基于海洋气象时空数据的离线缓存管理模型和可视化应用系统,通过对离线数据包、时间轴、R-树索引结构、图层管理、调度策略等关键内容的设计和实现,完成了时空数据的缓存与调度,系统运行结果验证缓存模型的可行性和有效性。