随着全球经济的发展,世界水运量迅速增长,大量船舶频繁来往于各大港口,给调度管理工作带来了一定的问题,如港口服务质量不高,海损事故增多,事故救助效率低下等。因此信息化管理是港口现代化建设与发展的必然趋势。时空数据库技术是计算机科学的新兴领域,用于处理海量的具有时态和空间属性的数据。当前,国内外对时空数据库技术的研究应用到工程上的实例还比较少,将时空数据库相关技术应用到港口调度管理是港口信息化建设的需求,也是将时空数据库技术理论应用到工程的实践。论文首先针对在港作业的船舶与拖轮构成的系统,考虑了船舶作业过程相互间影响的基本条件及参数,对时空数据生成仿真算法进行了相应的改进及设计,实现了调度过程的船舶运动时空数据生成算法。随后,论文提出了一种信息分离混合索引(ISHI)算法用于索引作业船舶相关的时空信息。该算法主要由哈希表,改进的四叉树森林及TPR*-tree三部分构成,分别用于索引作业船舶的静态信息、动态历史时空信息、当前及未来时空信息。在改进的四叉树森林中,每棵树索引一个时间段上的动态历史时空信息。同一个作业船舶连续时刻信息使用双向链表进行链接,实现了不同时刻信息的快速过渡。对于提出的ISHI算法,研究了各部分索引及数据的存储机制,针对信息记录类型设计了等长及变长的数据存储方案。最后设计并实现了港口船舶管理时空可视化系统,该系统是一个基于位置服务应用的以电子海图为平台的应用系统,用于港口调度管理。