移动对象之间相对动态关系的建模和分析是地理科学领域的重要研究问题,对地理数据库、空间索引和地理空间服务等方面的研究存在十分重要的影响,并广泛应用于应急管理、位置服务与物流、公共安全、城市交通等领域。GIS数据模型对空间对象及其相互关系进行抽象和描述,是对移动对象进行相对动态关系分析的基础。而信息技术的快速发展产生了大量移动对象位置数据,为GIS数据模型的数据处理性能提出了更高的要求。传统GIS数据模型主要以绝对空间参考系统为基础,将移动对象看作彼此独立的个体,通过地理编码等方式对每个移动对象的运动过程进行建模和分析。绝对空间参考下的GIS数据模型在进行相对动态关系分析时需要首先对移动对象之间的相对关系进行提取,造成大量多余且重复的计算,严重影响相对动态关系的分析效率和分析精度。同时,在进行移动对象运动预测时,也难以考虑周围其他对象对其运动造成的影响,因而难以应用于实际场景中。此外,由于绝对空间中,移动对象之间的相对关系是建立在地理编码的基础之上,使得社交关系等难以采用地理编码进行描述的非空间关系无法利用这类模型进行建模和分析,进而造成现有的GIS数据模型难以集成部分用于描述社会现象的模型。相对空间则提供了一种更加符合移动对象认知过程的建模理论框架。相对空间理论认为空间是由空间实体之间的相互关系构建而成。因此,基于相对空间理论,通过记录移动对象之间相对动态关系对移动对象进行动态建模的方式能够轻松构建和表达移动对象之间的相对动态关系变化过程,避免了额外的重复计算,有效提升相对动态建模和分析效率。同时,不受制于地理编码,基于相对空间的GIS数据模型将有能力处理更多类型的相对关系信息,丰富GIS的模型理论内涵和应用。本文针对现有绝对空间GIS数据模型所存在的不足,提出相对空间下的移动对象GIS数据模型,构建针对移动对象之间的相对动态关系建模和分析方法,以及移动对象在相对空间中运动状态的预测模型。具体包括以下研究内容:（1）提出相对空间下的移动对象动态时空建模方法。针对以绝对空间参照为基础的GIS数据模型在进行相对动态关系分析方面能力不足的局限,本文基于相对空间概念,对移动对象的运动过程进行时空建模。具体研究过程如下:首先采用相对距离和相对角度取代绝对空间中的地理编码,实现对移动对象之间相对关系的定义;根据相对关系定义,提出相对空间下的移动对象GIS数据模型（relative spacebased GIS data model of moving objects,RSMO）,实现相对空间下的移动对象动态时空建模,对移动对象相对空间运动信息进行组织和管理;同时设计实现面向RSMO模型的基本操作方法,实现对移动对象相对空间运动信息的查询和处理。实验证明本文所提出的RSMO模型能够支持快速高效的大规模相对关系分析。（2）基于RSMO模型构建移动对象相对动态时空分析方法。绝对空间采用地理编码对移动对象的运动过程进行记录,并根据地理编码的变化对移动对象的运动状态进行表达和分析。与之不同,RSMO模型通过记录移动对象的相对关系对运动过程进行表达,因此本文基于RSMO模型构建了相对空间下的移动对象相对动态时空分析方法,对移动对象在相对空间中的运动状态进行表达和分析。具体研究过程如下:首先通过定义4种相对空间物理量（相对运动方向,相对方位,相对距离变化和相对速度变化）及其不同组合,对移动对象在相对空间中的运动状态,行为和周边相对动态进行表达,构建移动对象相对动态基本表达方法;基于移动对象相对动态基本表达方法,设计相对动态时空分析算法,实现针对移动对象相对动态时空特征的探测和分析。与绝对空间计算方法相比,本文提出的分析方法能够节省50%-95%的计算时间。（3）提出周边相对动态及其模式约束下的移动对象相对动态预测模型。移动对象作为具有独立行为能力的个体,在运动过程中需要考虑周围其他对象的运动状态,决定未来执行的行为,并根据即将执行的行为改变当前的运动状态。因此,以基于RSMO模型的移动对象相对动态时空分析方法为基础,本文提出了周边相对动态及其模式约束下的移动对象相对动态预测模型,实现移动对象相对动态特征和相对关系的预测。具体研究过程如下:基于相对动态基本表达方法,采用相对动态模式对移动对象的行为进行表达,采用周边相对动态对移动对象所处的环境特征进行描述;改进动态贝叶斯网络模型,考虑移动对象行为特征和运动环境特征,首先对移动对象的未来即将执行的行为进行预测;再结合移动对象当前的运动状态,对移动对象未来时刻在相对空间中的相对动态特征和相对关系进行预测,预测精度超过95%。