时空是物质的本质属性。空间、时间和属性是构成地理信息的三种基本组成，然而多数的GIS是静态的，只能对当前数据进行“快照”式的描述，系统既不能对过去信息进行有效的分析，也不能预测未来，即对空间信息随时间的变化无法有效跟踪和分析。随着地理信息系统应用的深入，对于时间信息及其相关操作的需求日益增多，这促使传统GIS逐步向时态GIS转变。　　 时态GIS是GIS发展的新趋势之一，而时空数据模型是时态GIS的基础，其核心是时空数据库。从20世纪70年代开始，很多的专家和学者投入到了时空数据模型的研究中，提出了各具特点的时空数据模型，但是目前时空数据模型在理论和实现方法方面仍有很多问题需要进一步深入研究。随着对时空数据需求的日益增多，时空数据模型的实现以及构建高效的时空数据库成为了时空数据研究中急需解决的问题。　　 迄今为止，时空数据模型在理论和实现方法方面存在的主要问题有：首先，模型复杂，无法实现数据共享。已有的时空数据模型相对复杂，很多从计算机表达角度出发，不是面向地学问题的，所以缺少对地理实体或现象的显示定义和基础关系的描述，从而无法实现在语义层次上的数据共享；其次，多数模型没有将事件和状态统一起来进行表达，因此对客观世界的时空变化没有能够全面、准确的进行描述和表达；第三，目前时空数据模型的实现技术复杂。当前，时空数据模型的实现方法多数采用面向对象的方法，实现比较困难，而流行的关系数据库不能直接存储四维的时空数据，虽然目前已有不少专家尝试在关系数据库基础上构建时空数据库，并取得了一定的成果，但是还有很多问题需要解决。本文就是针对这些问题而展开的研究。目前GIS中数据的组织方式有两种：基于分层的数据组织和基于特征的数据组织。基于分层的思想对空间信息系统的建立和发展起了很大的推动作用，但是其忽视了地理现象的本质特征以及现象之间的内在联系。客观世界是具有高度相关结构的物质实体的集合，人们对客观世界的认知是基于特征的，因此基于特征的组织方式被提出，并被认为是实现第4代GIS的关键。本文采用特征为建模基础，将事件和状态统一起来，并将事件和状态与基于特征的时空数据模型结合起来，构建了基于特征的时空变化对象关系模型，同时对基于特征的时空数据模型的实现方法进行了新的尝试。对特征的含义、特征实例的时空变化、基于特征的不确定性都作了深入的研究，并进行了开发实验，对模型的可行性进行了检验。论文主要进行了以下几个方面创新性研究工作：　　 1、提出基于特征的时空变化对象关系模型　　 特征是地理现象的高度概括。特征实例的时空变化是对地理现象变化的反映和描述。地理现象是在不断变化的，因此反映时空世界的时空数据模型必须表达出时空变化语义。基于特征的时空变化对象关系模型将基于特征的思想与事件和状态这两个概念结合起来，通过事件和状态反映了时空变化过程和变化原因，在准确表达客观现实世界的同时也便于进行时空推理，从而完善了基于特征的时空数据模型。同时该模型采用对象关系模型来实现，使时空数据模型实用化成为可能。　　 2、对特征的内涵和特征的时空变化作了深入研究　　 特征有特征类型和特征实例两个层次，同时包括了属性、关系和功能三个方面。本文对特征属性、特征关系和特征功能的研究内容和含义在总结已有研究的基础上进行了进一步的研究。同时，对特征实例的时空变化规律进行了研究，并尝试将其进行形式化表达，从而为最终实现计算机表达提供基础。　　 3、提出利用对象关系模型实现时空数据模型　　 目前的时空数据模型设计很多都是从面向对象的角度出发，因此实现方式也都采用面向对象的方式。但是面向对象的方法实现起来相对困难，面向对象数据库使用也并没有如预计的那样广泛。本文提出了利用对象关系模型来实现时空数据模型与数据库技术的结合，在前面提出的时空数据模型基础上，设计了相应的数据在数据库中的存储方式，给出了相关对象的定义。　　 4、展开了基于特征的不确定性研究　　 不确定性是客观世界的本质属性之一，不确定性研究是建立基于特征的时空数据模型的基本问题。本文从特征的角度出发，对TGIS中的不确定性展开了研究。从特征的角度来研究不确定性更为科学和合理，同时考虑特征类型和特征实例中的不确定性问题，可以充实和完善特征模型，实现客观世界在GIS中的全面表达。　　 5、实验案例　　 以对象关系数据库--PostgreSQL数据库为开发平台，基于本文提出的时空数据模型，我们构建了时空数据库。对时空数据的实用化进行了尝试，也检验了文章提出的模型的可行性。　　 总之，本文所展开的研究是对时空数据模型研究的进一步深入，是对时空数据模型的实用化和时空数据库构建的一个新的尝试，有着一定的理论和实践意义。