针对滇池流域非点源污染应急响应和土地利用变化模拟等需求,深入剖析非点源污染时空变化过程及其多维时空数据的特征,建立时空数据模型。本文首先对现有的基于关系模式建立的时空数据模型进行了分析并指出其不足,同时基于非关系数据库设计了文档型时空数据模型,以有效组织,存储与管理时空数据。接着设计了一个时空数据库管理系统,实现不同来源、格式的数据导入导出等功能,并提供高效的查询检索以及时空数据维护与管理功能。同时为其他系统或模型如滇池流域非点源污染时空过程模拟应急响应示范系统、SWMM、SWAT、ABM、蓝藻水华预警模拟模块、叶绿素反演模拟提供数据支撑与接口。本文具体工作如下:1)根据滇池流域非点源污染变化过程特点,设计基于非关系数据库的时空数据模型。2)通过建立独立的时空数据库管理系统,引用GDAL/OGR转换库,实现把矢量、栅格、传感器、GPS等时空数据导入导出Mongo DB。3)实现对时空数据的编辑以及对时空数据进行高级运算,如聚合与Map Reduce运算。4)滇池流域非点源污染模拟时空数据库管理系统采用副本集与分片结合的分布式集群数据库作为存储后台。本文的应用为时空数据的存储与管理提供了很好的平台,为滇池流域非点源污染的时空过程模拟与应急响应系统提供时空数据支撑,实现时空数据空间特征、属性特征、时间特征一体化存储,在地理信息系统的软件应用层面上也有一定价值,可以对时空数据进行快速高效查询以及Map Reduce运算,以达到用户高并发,高可用需求。