城市测绘数据库更新面临的问题之一就是如何建立有效的时空数据模型组织城市测绘时空数据。本文的工作目的,就是建立适合城市测绘数据库的时空数据模型并应用这些模型存储、管理、查询城市测绘数据。按照空间对象的几何特征、时空数据的组织形式这个思路建立了点状地名和城市建筑物的基态修正式时空数据模型、规划道路中线时空复合模型和面向对象的时空数据模型。实现了对这些地物的各种时空查询和编辑更新操作。对于规划道路中线时空复合模型来说,随着时间的延续,碎分弧段增多,建立的时空数据库会变得越来越大,论文提出按目标的生命终止时间分库,对各库分别查询,对查询结果进行逻辑操作的方法。规划道路中线面向对象的时空数据模型有既可利用已有GIS 的空间分析功能,又可实现时态分析功能;数据维护、恢复方便简单;空间信息没有冗余,时态信息冗余小;能表达变化原因等特点。分析了地形图要素的时空变化,提出了地形图时空数据库设计应遵循原则、设计方法和步骤。通过空间数据集和目标操作日志表创造性地将地理对象的空间信息和时态信息分开,又通过目标标识和版本号联系在一起。提出用增加目标日志表和删除目标日志表实现不同时间目标增量文件的产生和历史数据的恢复。在现有基态修正模型的基础上提出了多基态多级差文件修正方法和多基态两级差文件修正方法。两种方法具有节省存储空间,检索速度快、不受历史久远影响等特点。前者与后者相比没有增加存储空间,但提高了检索速度。讨论了基态距阈值的确定方法,认为基态距阈值与时空数据库每次更新的目标数有关,更新目标数大时基态距阈值较小,目标数小时基态距阈值相对较大。在同时基于事件和基于空间对象的时空数据模型基础上,提出了一种同时基于位置、对象和时间的时空数据模型,并对此模型进行了关系分解。基于集合论和关系代数,论文从数学角度定义了基于位置、基于对象、基于时间以及时空分离的时空数据模型。将现有的时空数据模型上升到数学高度,使得所提模型更为通用化、系统化和规范化。