目前,静态地理信息系统(Static GIS)的研究从理论到方法都比较成熟.但是,自然界中任何地理实体都是随时间发生变化的,如地理实体的产生、进化、消亡等,缺乏时间维的地理信息系统是一种缺憾,只有考虑了时间维的时态地理信息系统才真正反映自然界变化的本质.同时,随着社会的发展GIS出现了若干新的应用领域,如环境监测、地籍变更管理以及交通线路变化管理等等,他们共同的特点就是要求能实现地理实体地时态特性.因此,相应的时态地理信息系统(Temporal GIS)的研究成为热点.从而,在现有地理信息系统平台基础上开发与研制带有时间维的地理信息系统势在必行.但是,做为TGIS基础的时间以及时态拓扑关系等的研究还比较薄弱.该论文从时间的本质出发探讨了地理信息系统中的时间问题,引用了时间的定义以及时间的参照系统,用数学的语言对与此相关的状态、事件进行了形式化描述.把点集拓扑学中的四元组理论引用到了时间域中,详细地分析了几种时间形式之间的拓扑关系,用四元组描述的时态拓扑关系对地籍变更过程进行了详细的描述.在此基础上设计了地籍变更数据库,合理地组织了地籍时态数据,探讨了地籍变更过程中的时态查询算法,并依此创建了基于MapInfo的义乌市地籍管理信息子系统.实验证明在地籍管理中引用四元组描述的时态拓扑关系来组织数据可以满足地籍管理中的时态需求.