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虽然地理信息系统与地理数据库已经存在近40多年的历史，但是仅仅在最近几年关于其时间维的研究才引起足够的重视。这一方面是由于人们需要了解大尺度的地理现象随时间的演化过程和规律，另一方面数据获取技术以及计算能力的提高为空间与时间的研究提供了支持。 经过世界各地学者们的努力，目前时空数据模型与时态GIS的研究已经取得了比较丰硕的成果。然而，由于时空现象与生俱来的复杂性以及相关理论与技术的限制，该领域的研究仍然存在很多问题。 本文首先对时空数据模型与时态GIS的研究历史、现状、问题、根源进行了系统的总结、归类、分析；然后介绍了地学信息的时空语义、时空演化过程以及GIS的网络化、分布式、互操作趋势；提出了一种能够部分解决这些问题的、基于Open GIS简单要素规范的通用面向对象时空数据模型——GOO-STDM；最后重点讨论了GOO-STDM模型的设计、实现以及时空拓扑关系表达方法，并设计了原型系统对模型加以验证。 GOO-STDM模型的设计与实现具有以下几个特点： (1)．从地学时空对象的基本属性和行为出发，采用面向对象方法，将地学对象封装为空间、专题、时间的整体，满足地学对象的what／where／when语义。面向对象方法具有继承、封装、聚合等特性，便于模型的进一步扩展。 (2)．将时态信息直接标记在对象属性上，方便对象的检索和历史状态的查询。使用对象的标识作为索引，对时空对象的空间、专题、时态特征具有相同的查询效率。 (3)．采用扩展Open GIS简单要素规范的方式设计GOO-STDM模型的时空对象类型，增强了模型的通用性；并将WKBGeometry格式进行改进，提出了压缩的WKBGeometry格式，既减少了地理对象的几何特征的存储空间，又方便了数据的交换。 (4)．采用对象关系数据库、中间件技术、TSQL2语言设计了时空处理中间件。通过在服务器端定义时空抽象数据类型与时空拓扑运算规则，减少了客户端的压力，降低了系统的开发工作量。中间件技术的运用增强了模型的灵活性和扩展性。 (5)．分析了ArcSDE的版本管理机制，构建GOO-STDM模型与ArcSDE的转换接口方案，体现了模型的实用性。