时空数据库是在空间数据库、时态数据库基础上形成的研究热点。时空数据库主要用于处理随时间离散或者连续变化的空间对象,其核心内容为时空对象数据建模、存储结构和拓扑分析操作,目的在于为空间信息尤其是时空信息提供一个高可靠、高效率的基础软件平台用于分析和决策。本文主要针对时空数据库研究中的一些关键性问题进行有益和深入的讨论,主要工作包括以下几个部分:(1)在讨论时空数据库核心问题的基础上,通过使用基于数据类型的时空数据建模思想,按照从抽象到离散的建模思路,给出了完整的时空数据类型系统定义,并提出两类新的时空数据类型,丰富了原来类型系统的表达能力。第一类是可以支持描述历史-将来运动的时空对象的数据类型,这种类型可以很好的支持全时间域内的查询,解决了之前的数据类型不能很好的同时支持过去和将来运动的缺点。第二类是可以支持时空对象在运动周期内可能发生分形(拓扑结构发生变化)的时空复合类型,这种类型可以表示更复杂的时空对象,解决了之前一种数据类型只能描述一种拓扑结构时空对象的缺点。(2)根据提出的时空数据类型系统,给出时空代数系统实现时的核心数据结构,为了同时高效的支持不同类型的查询,对时空对象的快照元素采用顺序和二级平衡二叉树AVL两种存储结构,实现时采用STL中的Vector和Set数据结构。在此基础上,共设计实现了5大类92个时空操作,时空数据类型和这些操作结合在一起形成了一个完整的时空代数系统。最后给出了一个典型时空操作算法的具体实现。(3)基于O-RDBMS AMOSII扩充实现了时空数据库管理系统NHSTDB。详细讨论了扩充的技术路线及查询语言的设计,给出NHSTDB中时空类型体系和相应的操作函数,设计实现了9个NHSTDB时空类型数据信息到时空代数系统的操作结构转换算法。最后通过一个实际的应用实例,详细说明了NHSTDB的使用方法,证实NHSTDB的易用性和高效性。