随着地理信息系统(GIS)的发展,空间数据库的研究越来越受到人们的重视。传统的关系数据库虽然能够支持空间数据的存储,但却无法支持对其高效的访问,这是因为空间数据的多维特性与关系数据库中的一般索引不相适应。一般索引只适合对一维数据进行索引,因为其索引项是一维线性且严格有序的。空间数据的多维特性在任何方向上并不存在优先级问题,因此需要研究特殊的高效索引以适应多维特性的空间数据。空间索引由此应运而生,空间索引主要依靠空间对象之间的邻接性对数据进行组织,它的索引项通常是多维空间下的点或区域。由于空间数据本身的复杂性,以及目前对海量空间数据快速查询的要求日益提高,当前地理信息系统正面临着大数据量空间数据存储及管理的挑战。空间索引作为空间数据库中的重要组成部分,可以加快对空间对象的检索。因此,如何建立更有效的空间索引结构一直是GIS领域最现实、最紧迫、也是最前沿的研究课题之一。在论述了空间数据库索引技术的相关概念以及空间索引技术的发展历程后,本文重点研究了R-树等有代表性且效率较高的空间索引技术。在分析R-树系列空间索引技术的结构和算法的基础上,本文针对R~*-树索引结构进行了一些改进,并对改进后的R~*-树空间索引技术的性能问题进行了详细讨论和分析。实验结果表明,与原始的R~*-树相比,改进的R~*-树具有更好的性能。最后,本文探讨了一个空间查询系统的实现方案,并应用该方案实现了一个基于改进的R~*-树空间索引的空间查询。论文结尾我们对研究成果进行了总结并展望了下一步的研究工作。