时空数据库是设计对象时间和空间特性的复杂系统。随着越来越多的应用，如环境管理、地块管理等对时空信息管理的迫切需求，时空数据库也受到了很多的关注。时空数据库概念建模是时空数据库设计中的重要步骤。由于缺乏支持丰富时空语义的概念建模方法和工具，使得时空数据库设计和应用变得困难。本文着重于研究时空数据库中的时空语义、时空概念建模方法以及概念建模工具等问题。 我们首先对时空变化进行了系统分类，提出了一种完备的时空变化描述方法。将时空变化分为六个类型，使用三个元素生命期、描述子和时空拓扑关系来描述这六类时空变化。 在时空语义研究的基础上，我们提出一个ER兼容的时空概念建模方法STXER(Spatio-TemporaleXtendedEntity-Relationalmodel)，并且介绍了STXER的符号集、建模过程以及向逻辑模型的转换方法。STXER模型在传统ER的基础上加入了时空特征，同时它对传统非时空应用也是兼容的。 最后，基于STXER的理论基础，我们提出了一个时空概念建模工具STXER-Modeling，并且通过具体实例介绍了使用STXER-Modeling进行时空概念建模的过程。STXER-Modeling提供了对STXER概念建模的工具支持，并且可以根据建立的概念模型生成XML语义文档以及生成逻辑模型。