矢量数据模型是将一定范围的地理空间看作一个笛卡儿空间区域，各类地理要素存于其间。其中根据地理要素的空间形态特征可分为点 （point）、线（line）、面（polygon）三类基本的几何体。每一个空间实体都通过一个或几个（x，y）坐标对来定义。这些坐标对所表示的空间位置点称为“顶点”（vertices），而由顶点构成空间几何体的形状。位于线的末端或线与线相交位置的顶点称为“节点”（nodes），如下图所示。
矢量模型中点实体由彼此独立的单个顶点定义。点是空间上不可再分的地理实体，可以是具体的地物点，如遗址点、单个遗迹点等，也可以是抽象的地点，如坐标网格点、文本位置点等；既可以是自然地物点，如遗迹、遗物点等，也可以是人为工作地点，如取样点、记录点等。
线实体由两个以上的成组顶点定义。线有固定的长度，通过顶点不仅定义它的起止点坐标，还可以定义它的转折点的坐标。需要注意的是，线实体的定义有方向性，比如经过A、B、C三点的线段，有ABC方向和CBA方向的区别。这也是矢量数据结构的特征。GIS中线实体可以用来表示河流、道路等线状特征地物。
面实体由三个以上的成组顶点定义，这些顶点首先组成线段，然后线段闭合形成面实体。也就是说起始点和终止点重合为—点的线实体构成了面实体。同样，面实体的定义也有方向性。GIS中面实体多以多边形的形式表示行政区、土壤类型、植被分布等。
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矢量数据结构中的一个重要概念是矢量图形之间的空间几何关系，又被称为“拓扑关系”。GIS中矢量数据的拓扑关系主要包括以下五种： 点与线、线与线、点与面、线与面和面与面。
点与线、线与线之间的拓扑关系可以通过对顶点和节点的记录来实现。比如，两条道路交叉可能会有两种拓扑关系：―种是相交，即两条道路共享同一个节点，在此节点上可以从一条道路转移到另一条道路上；另一种是相离，即两条道路没有交点，从其中一条道路不能转移到另一条道路上。
点与面之间的拓扑关系主要有两种：包含、不包含，即点包含在面内和在面之外。线与面的拓扑关系也主要有两种： 相割、相离，即线穿过面和线与面分离。在GIS软件中，点、线与面之间的拓扑关系可以 通过对构成其要素的顶点坐标的计算而获得。
面与面之间的拓扑关系有三种：相交、相邻和相离。这些关系主要是通过面与面之间是否共享顶点以及线段来实现。如上图所示，多边形1、2、3彼此相邻，因为它们共享节点和线段。面与面之间的拓扑关系在生成矢量数据 （矢量化）的过程中应该尤其注意，比如，相邻的多边形必须定义共同的顶点，否则就会形成错误的拓扑关系，从而影响空间分析的结果。
实践中，常用的GIS软件都提供了进行拓扑分析和管理的工具，比如ArcGIS工具包就提供了一些专供多边形矢量化的拓扑规则，如“Must Not Overlap”会将预定范围内多边形相交的部分 剪切掉或者单独生成另外一个多边形，从而保证多边形之间正确的相邻关系。需要说明的是，在GIS空间数据库中，相邻多边形的邻边只会被记录一次，这同时也大大提高了计算机对存储空间的使用效率。
在矢量数据模型中，对上述空间实体施行位置和形态的显示，而对属性信息则进行隐藏式的描述。如下图所示，GIS将空间对象与属性对象建立关联，共同构成了地理空间数据库（geodatabase）。
来源：开源地理空间基金会中文分会
来源链接：https://www.osgeo.cn/post/1914e
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