数字化是当前隧道工程新的发展方向，利用现代计算机技术对地质体和地下构筑物的三维数据模型、数据结构、建模算法和基本分析方法进行研究是数字化隧道工程的主要研究内容。同时，隧道和地下工程的施工过程在时间和空间上都是一个不断变化的过程，是一个动态的过程，对施工过程进行数字模型研究和动态仿真模拟，对工程师及时掌握施工数据，进行时空查询都具有很重要的意义。本文以隧道工程中的开挖过程和监测数据为研究对象，将时态GIS(Temporal GIS)的概念引入隧道和地下工程施工中，设计了具有时态特点的数据结构。以此为基础，在数字化隧道工程平台中予以实现，并在厦门海底隧道施工过程中进行了应用与探讨。主要工作如下： 1．本文首先对当前GIS的主要发展方向和已经取得的成果应用进行了论述。当今大多数GIS软件已经具有处理空间数据和属性数据的功能，而还未有较理想的处理时间数据的方法，这就是说时态GIS研究目前主要还处于理论阶段，理论发展较成熟而软件应用落后。 2．在研究和比较目前几种常用的时态GIS数字模型后，针对隧道施工数据和监测数据的特点，提出了适合地下施工使用的数据结构，建立了时空数据分类和时态数据库。建立的时态数据库具有能对隧道的施工过程作时空分析的特点。 3．在数字化隧道工程平台中，以数据库技术、三棱柱地层建模技术、实体造型和动态可视化技术为基础，设计整理了隧道的时空数据，实现了隧道施工和隧道监测等时态数据的规范管理，并在隧道的时空建模、可视化显示、动态展示施工进度和时空查询与分析等问题上进行了深入研究。 4．以目前还在施工当中的厦门海底隧道工程为背景，对上述内容进行了应用研究，成果已运用到该工程的数字化科研项目中。