随着地理空间数据更新的不断加快以及航空航天数据获取技术的不断创新，地理空间数据与历史数据有效管理和应用的矛盾越来越突出。现有的静态GIS已经无法满足人们对地理空间数据的管理水平要求，因此在大数据环境下，国内外都面临着一个重大问题，即如何进行数据集成和一体化管理。3S技术促进了交通领域的智能化发展，交通参数的采集粒度越来越小，交通数据体量逐步增加。从海量、动态、实时的交通数据中挖掘出交通时空特性和变化规律是现在交通工程师亟需研究的热点之一。为了满足人们日益增长的交通需求，需引入时态GIS，它是一种可以主动地对多维数据进行预测的GIS系统，体现了多种学科的内容，包括时空地理学、GIS理论及数据库等。作为时态GIS成功实现并应用良好的首要前提，时空数据模型已成为该项研究的绝对核心，同时时空数据模型也是时态GIS组成部分中最重要的一环。基于以上分析，本文将研究高速公路时空一体化数据建模理论，达到管理海量高速公路交通数据与道路路网数据一体化的效果。研究的具体内容及已获得的成果如下：第一步对高速公路时空数据模型一体化建模基础作出介绍。通过论述时空数据的相关概念及数据库设计的一般流程，并针对高速公路路网时空数据库的需求进行了详尽的分析。为以下高速公路动静态信息时空一体化数据模型的建立奠定了坚实的基础。其次构建了高速公路动静态信息时空一体化数据模型。通过数据组织、数据存储、数据集成以及综合分析等方面对已有的几种典型时空数据模型进行对比分析，得出各自的优缺点，并确认了数据模型的发展趋势。之后深入研究动静态高速公路信息时空数据模型一体化的问题，并按照层次不同先后进行了概念设计、逻辑设计以及物理设计。最后，在介绍了分布式数据库HBase的特点及相应的物理模型后，设计和实现了基于HBase的高速公路路网时空数据库，对以上的理论研究成果进行了验证。本文围绕高速公路海量交通数据及路网数据的存取问题，在云计算的大环境下，提出一种以对象为中心的建模方法，实现高速公路时空数据一体化；先后进行了高速公路动静态信息时空概念设计、逻辑设计及物理设计，并开发了基于HBase的高速公路时空一体化数据库，为高速公路海量数据的动态管理提供了初步解决方案。