地理时空与几何代数空间的映射模式

继承了现有欧氏空间表达的基础上，建立了地理时空向几何代数各类数学空间的映射与转换机制，为地理时空表达和建模分析提供了多重数学空间基础。

地理过程连续-离散一体化表达模式

传统的时空表达是三维空间加一维时间的时空分离表达方式，通过将时间维嵌入发展了离散时空表达，以Versor方程为基础的构建了连续时空表达，进而利用Versor方程的解析性和可插值性实现了连续表达和离散表达的整合，代数化连续/离散的一体化时空表达模式为地理时空过程集成描述和融合分析提供了新的理论支撑。

场景数据模型

发展了基于几何基的空间数据表达与构造模式，实现了矢量/时空场/网络数据的多重向量构造模式与表达方法，形成了存贮结构、表达结构与计算结构统一的多维GIS场景数据模型。

地理规律驱动的GIS数据结构与索引方法

数据结构是提升GIS数据组织和管理效率的关键。针对现有空间数据组织与管理中所存在的一些主要矛盾，从地理规律约束以及高维数据分析的视角分别提出了基于地理定律的矢量数据结构和基于要素相互作用的是时空场数据结构，并发展了相应的索引构建、更新与动态计算方法。所发展的时空场数据结构，实现了高维海量时空流数据的持续追加，压缩和持续更新，并在存储、检索和计算效率上均有明显优势。为海量高维动态数据的建模、管理与分析提供了高效的数据结构基础。