一個空間對象，除了空間和屬性描述信息外，還要考慮時間信息。雖然某些土地信息並不一定需要記錄和存儲其時間數據，但如果土地信息系統具有支持時間的功能，能將時間變數加入到土地信息系統空間分析過程中去，則將具有更大的應用範圍。因此，時空複合操作即將空間分析的問題進一步拓展為時空分析的範疇，已成為土地信息系統的重要組成部分。
時空土地信息系統是一種四維(X,Y,Z,T) 或(S,T) 的信息系統，其中(X,Y,Z),或(S) 表示空間系統，(T) 表示時間，這是一種具有時空複合分析功能和多維信息可視化的系統。它主要研究時空數據模型，即時空數據的表示、存儲、操作、查詢、更新、時空分析和可視化等。