随着“数字海洋”战略的提出与实施，构建海洋地理信息系统图已具有必要性与迫切性。然而，海洋实体与现象时空过程特性使目前存在的时空数据模型都无法从根本上满足其时空描述、表达、组织、存储及进一步的时空过程分析。鉴于此，本文从对近二十年来发展起来的时空数据模型存在的问题着手，并基于时空数据模型的基本理论与海洋实体或现象的基本特性，探讨了海洋时空过程数据模型构建的基本思想及框架体系，旨在构建满足海洋时空过程对象描述、表达、组织、存储与过程分析及时空推理的时空过程数据模型。　　 1.海洋GIS时空过程数据模型提出的科学背景　　 从时空数据模型的研究内容、层次界定、科学问题的解决与地理实体或现象描述与表达等四个角度对近二十年发展起来的时空数据模型进行归纳分析与总结，探讨各个模型的应用领域、存在问题及其问题根源。基于此，提出构建海洋GIS时空过程数据模型的科学意义，并给出论文的整体框架体系结构。　　 2.海洋GIS时空过程数据模型的基础理论　　 在对目前存在的四种时空观归纳分析与对空间与时间本质讨论的基础上，提出地理信息系统时空观的核心思想：在低速宏观世界，空间与时间互不影响，因而，地理时空在数据库底层独立存储，而在上层应用采用外部集成封装机制。基于此，并在空间拓扑与时态拓扑理论基础上，提出基于笛卡尔运算的统一集成框架体系下的时空拓扑关系，并给出时空拓扑的统一描述框架体系、语义描述、几何表达与计算机存储模式。鉴于海洋实体或现象的不确定性，引入粗模糊集理论的上下近似集概念对不确定性对象进行确定性表达，从而把不确定性对象间的时空拓扑抽象为四种类型确定对象的时空拓扑，并详细给出不确定性对象间十种时空拓扑的描述框架体系结构及具体描述流程。　　 此外，从对象的数据表达、组织与存储的角度，分析归纳了海洋实体或现象的多种特性，并提出相应的描述、表达与组织模型。针对空间三维性与属性多维性，提出采用栅格层次模型表达与组织；针对边界的不确定性，提出利用粗模糊集的上下近似集理论和集合思想，对其边界进行描述和表达：针对时空一体性，提出采用面向对象技术表达与组织；针对动态性与变化的连续性，提出以过程为对象的思想进行过程化组织、存储与分析。　　 3.海洋GIS时空过程数据模型构建　　 在对海洋时空过程数据模型设计基本思想的讨论下，阐述了时空过程的语义表达、时空过程拓扑关系、时空过程对象化组织与时空过程操作。结合GIS对地理实体或现象的表达，把海洋实体或现象归纳为简单时空过程与复杂时空过程，细分为：海洋点过程、海洋线过程、海洋面过程与海洋体过程。且任意时空过程分级抽象为：海洋过程对象、过程阶段对象、过程序列对象与过程状态对象，并结合面向对象技术，把时空过程操作内置于对象内部。　　 利用UML技术，探讨了海洋点过程、线过程、面过程和体过程与海洋过程对象、过程阶段对象、过程序列对象和过程状态对象及海洋特征数据集间的逻辑组织结构。利用过程对象与过程阶段对象间的关系及抽象数据类型ADT，探讨了海洋时空过程数据模型的物理存储结构。最后，详细给出过程对象的连续渐变表达机制：海洋事件、动力模型或时空插值操作等在模型内部的统一接口。　　 4.海洋GIS时空过程数据模型验证(事例研究)　　 以卫星影像数据与模拟数据作为实验数据，分别讨论了基于栅格的与基于矢量的海洋过程对象的物理存储结构。在GeoDatabase基础上，利用过程对象存储表、过程对象表、过程对象关系表、对象标示表、过程阶段表与状态时间表实现过程对象的存储扩展，并构建过程对象存储数据库系统MarineSTPDMGDB。基于底层数据库系统，在上层实现过程对象操作接口封装，构建过程对象操作原型系统平台MDMProtoTypeSystem，实现过程对象的浏览、查询、分析及可视化。试验结果表明，设计的海洋时空过程数据模型具有很强的的可行性与适用性。