“一调”、“二调”以来,各土地管理部门积累了海量的长时间序列的土地利用数据。随着国土行业应用的日趋细化与深入,越来越重视历史土地利用数据管理,迫切需要利用长时间序列的时态数据进行历史回溯、变化监测和变化趋势、规律的预测分析,以期为将来进一步优化土地利用结构调整、土地利用规划等工作提供科学依据,为城镇化发展、耕地保护、土地市场提供技术服务和支撑。目前,不同时期土地利用数据的一体化存储,快速查询及精细化统计成为制约历史数据深度挖掘的瓶颈之一。为此,本文主要探索了土地利用时态数据高效组织管理、时空变化统计技术,为村镇土地利用长时序、多角度分析决策提供技术支撑。本文提出了土地利用时空数据一体化存储与建模的方法,实现了海量时空数据快速索引和地类统计,采用武汉市汉南区、琼海市等典型实验区的土地利用数据对时空数据模型、时空数据关联、时空数据索引以及时空变化统计等关键技术进行了实证分析,开发了土地利用时空数据管理与分析原型系统。本文主要的研究内容如下：(1)面向土地利用一体化管理的时空数据模型：针对不同时期土地利用数据异构,零星地物、线状地物、面状地物等要素级联变化等问题,研究了基于事件组的多基态时空数据模型,记录变更事件、变更前后实体状态及时空拓扑关系,在关键时点加入基态,引入重建事件,记录重建前后实体及相关关系,支持“一调”重建前数据的存储,以及原数据归档、查看,解决了时态链断裂、历史继承关系缺失问题,模型支持图斑回溯和历史时刻重现,降低了数据存储冗余。(2)土地利用时空数据关联技术：分析了时空数据逻辑模型中基态现状选取和多基态设置的技术问题。针对当前土地利用数据多为快照数据,人工提取变更增量困难,变更增量缺少事件描述,时态信息不完整等问题,提出了变更增量提取和时空数据关联技术,实现了不同时期土地利用现状数据自动提取以及时态拓扑关系自动构建,构建了不同时期土地利用数据一体化存储的数据库,降低了时空数据库构建的难度,节省了人工建库的人力物力。(3)基于基态修正模型的时空数据快速索引技术：针对长时间跨度的海量土地利用时空查询时间开销大的问题,提出了基于时空多级分区和HR树的混合时空索引技术,以多级行政区划为格网划分,在格网单元内以年为划分尺度进行时间分块,在此基础上按R树建立索引,基于C-Liner分裂规则建立索引树,实现了索引树的查询、插入、删除等索引操作算法。(4)土地利用现状及变化的时空统计优化技术：对于行政区变更、多年间地类变化情境下的现状统计精度低、变更统计耗时等问题,提出了基于时空图论模型的统计优化方法。顾及细分线状地物与地类图斑拓扑关系对要素面积计算的影响,研究了基于集合代数的土地利用要素面积统计算法。运用图的连通性对多年土地利用现状地类面积统计进行优化算法设计；运用图论的多商品流唯一性,对地类流量统计中要素复杂时空网络图进行可约化性判定,减少要素实体空间叠置分析计算的时间复杂度。该方法考虑了线状地物、零星地物变化对地类变化面积统计的影响,使得地类变化统计精度得到提高,更适合小区域变化分析。(5)土地利用时空数据管理与分析原型系统开发：基于上述的关键技术和方法研究,运用Arc Engine10.0,采用C#语言+SQL 2008数据库进行原型系统开发,对变更增量提取、时空拓扑自动构建、图斑回溯、历史状态重建等功能进行实现。同时系统还实现了土地利用变化指数分析以及热点区域探测等分析功能,为土地利用时空变化分析提供了实用工具。