传统的GIS处理的是无时间概念的数据，只能是现实世界在某个时刻的“快照”。然而，GIS 所描述的现实世界是随时间连续变化的，随着GIS应用领域的不断扩大，时间维必须作为与空间等量的因素加入到GIS中来。将时间的影响考虑到GIS应用中，就产生了时态GIS或四维GIS。
时态GIS主要应用在以下几种情况:一是对象随时间变化很快，噪声污染、水质检测、日照变化等，一秒钟得到一个甚至几个数据；二是历史回溯和衍变，地籍变更、环境变化、灾难预警等需要根据已有数据回溯过去某一时刻的情况或预测将来某一时刻的情况；三是地球科学家想对某一时刻的所有地质条件或某一时间段内的平均地质条件进行评价，他们是否能容易地获得在“A 时刻的值或从时间B 到时间C 这段时间内的值”。
当前主要的时态GIS 模型包括空间－时间立方体模型、序列快照模型、基图修正模型、空间－时间组合体模型。时态GIS的研究重点主要在时空数据库模型、时空分析和推理、时空数据库管理系统、时空数据的可视化研究4个方面。其中有关时空数据库模型的研究比较深入，而对时态的可视化问题研究较少，过去一般借助轨迹线等方法描述地理数据的时态特征，现在的研究是向借助动画技术表述地理数据时间维的方向发展。
