GIS 所描述的现实世界是随时间连续变化的。传统的无时间概念的GIS 中的数据,只能是现实世界在某个时刻的“快照”。当被描述的对象随时间变化比较缓慢且变化的历史过程无关紧要时,可以用“数据更新”的方式来处理时间变化的影响。然而,在某些应用中,被描述的对象随时间变化很快(例如云量变化、日照变化等) 或者历史数据也必须予以保存(例如,地籍变更、海岸线变化、环境变化等) 。又比如,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”。为充分满足地球科学家的需要,这种时间数据获取能力应该与3D 模型相结合。许多人认为地质特征是不变的,但实际上大部分地质特征是动态的、变化的,不是所有地质情况都是变化缓慢的,水灾、地震、暴风雨以及滑坡都会使局部地质条件发生快速而巨大的变化。地质学家对4D(立体3D 加上时间第4D) 的空间- 时间模型尤感兴趣。在这些情况下,时间就必须作为一个与空间同等重要的因素引入到GIS 中来,这样便产生了时态GIS( TGIS - Temporal GIS) 或四维GIS 的概念。