本书针对现有GIS体系向三维GIS以及时空GIS转变时，所面临的维度扩充困难、对象表达与计算分离、多维运算不统一以及时空维度不融合等问题，引入具有多维统一和坐标无关特性的几何代数理论，系统地探讨了基于几何代数的多维统一GIS创建的理论框架，构建了基于几何代数的GIS数据模型、多维统一索引方法以及典型GIS分析算法，并以三维城市、全球海面变化以及南极海-地-冰耦合系统演化等为例进行了初步应用示范。