交通是地理信息系统(GIS)的一个重要应用领域,由于其空间特征和应用的独特性,将GIS在交通中的应用强化为一个专用名词——交通地理信息系统(GIS-T)。本文以国家“十五”重点科技攻关计划“智能交通系统关键技术研究”子课题之一《面向ITS的交通规划与交通分析软件开发》、江苏省交通科学研究计划项目《公路交通信息、基础地理信息空间数据库管理及应用技术研究》为依托,以交通网络分析软件系统——TranStar为基础,系统研究了GIS-T空间数据库管理与应用的关键技术。论文研究的核心是GIS-T空间数据库管理与应用的相关理论与技术。全文共分为五个部分:交通系统及交通系统的信息化、空间数据库管理理论及数据模型、面向交通要素的多维时空数据模型——TFODM、GIS-T空间数据库应用技术、应用软件系统开发技术。前两部分是研究的基础,第三、第四部分是研究的核心,第五部分是应用软件开发技术及应用软件开发。整个研究以GIS-T空间数据库理论基础分析、核心理论技术研究、应用系统开发为主线,形成一个完整的从理论到应用的研究整体。论文第一部分对交通系统信息化基础进行分析研究。系统阐述交通系统信息化基本理论、交通信息的分类、交通信息的特征;进一步分析研究交通信息应用与管理的先进技术,阐述GIS特征与基本功能;分析研究GIS-T在交通领域应用的几个方面。论文第二部分对GIS-T相关的理论技术方法进行研究。主要有一般数据库技术的发展、数据模型和数据模式、空间数据库原理、空间数据模型、空间数据类型、空间数据操作等。对空间数据库的模型、基于要素的GIS建模方法、空间数据类型、基本空间数据关系及空间数据的操作进行了全面的分析与总结。论文第三部分是本研究的两个核心部分之一。深入详细地分析了现有GIS-T线性数据处理相关技术,对现有交通线性数据模型进行归纳和总结,根据线性交通模型所描述的度量、序(方位)和拓扑空间关系,提出将现有交通线性模型分为一级空间抽象模型、二级空间抽象模型和三级空间抽象模型;通过对GIS-T的相关数据模型及其优缺点进行分析和总结,认为现有GIS-T数据模型以平面静态结构为主,而三维空间GIS-T、时态GIS-T正逐渐成为GIS-T领域的研究热点,因此提出一个面向交通要素的多维GIS-T空间数据模型——TFODM,并详细介绍了TFODM概念模型和TFODM逻辑模型;对基于关系级、元组级、属性级的多种时空数据模型进行分析总结,对交通要素的一般属性时态描述、空间几何位置时态描述和空间拓扑关系时态描述进行分析研究,进一步提出TFODM时态数据模型,同时提出一种面向交通要素的多基态修正时态数据模型。论文第四部分亦是本研究的核心之一。针对TFODM GIS-T数据模型涉及的主要应用技术进行研究和分析。首先对基于线性LRS的几何数据到基于SRS的几何数据的插值转换进行分析研究,提出应用于LRS到SRS的插值方法,进一步研究时空拓扑多层次网络的自动生成技术;研究并提出TFODM中几何网络数据处理技术,对网络路径分析算法进行分析研究,根据TFODM空间网络的特点,建立基于网络要素面向对象的空间网络数据结构;分析层次空间推理策略的网络分层方法,对基于空间分片层次策略的最短路径算法进行研究,提出基于复合结点的层次网络路径分析算法。论文第五部分详细介绍了作者主持开发的基于GIS的交通规划与分析软件系统的两个子系统——交通网络空间数据库输入与管理子系统、交通网络分析预测成果视觉化与输出子系统的主要功能。对交通网络空间数据库输入与管理子系统中的空间网络建立技术进行了分析研究,并提出应用于交通网络分析软件的空间网络生成方法与几何网络处理技术方法;根据TFODM概念数据模型、逻辑数据模型,提出一个应用于交通网络分析软件系统的TFODM物理数据模型和数据结构,并应用于TranStar网络分析软件的应用开发中。