精美的地图。另外，该结构还可以对复杂数据以最小的数据冗余进行存贮，相对于栅格结构来说，它还具有数据精度高，存贮空间小等特点，是一种高效的图形数据结构。
因为矢量结构的空间定位是根据坐标直接存贮的，而属性数据现在通常是建立表结构文件，用关系数据库管理。因此，矢量数据结构具有定位明显、属性隐含的特点。由于这一特点点使其在某些方面有便利和独到之处，例如在计算长度、面积、形状和图形编辑、几何变换操作中，矢量结构有很高的效率和精度。但是同样由于这一特点，也使其图形运算的算法要较栅格结构复杂；在涉及叠加运算、邻域搜索等操作方面也不及栅格结构简单.
二、矢量数据结构编码的基本内容 1．点实体
点实体包括由单独一对x，y坐标定位的一切地理或制图实体。在矢量数据结构中，除点实体的x，y坐标外还应存储其它一些与点实体有关的数据来描述点实体的类型、制图符号和显示要求等。
点是空间上不可再分的地理实体，可以是具体的, 也可以是抽象的，如地物点、文本位臵点或线段网络的结点等，如果点是一个与其它信息无关的符号，则记录时应包括符号类型、大小、方向等到有关信息；如果点是文本实体，记录的数据应包括字符大小、字体、排列方式、比例、方向以及与其它非图形属性的联系方式等信息。对其它类型的点实体也应做相应的处理。右图说明点实体的矢量数据结构的一种组织方式。
2．线实体
线实体可以定义为直线元素组成的各种线性要素，直线元素由两对x ，y坐标定义。最简单的线实体只存储它的起止点坐标、属性、显示等有关
数据。例如，线实体输出时可能用实线或虚线描绘，这类信息属符号信息，它说明线实体的输出方式。虽然线实体并不是以虚线存储，仍可用虚线输出。 弧、链是n个坐标对的集合。这些坐标可以描述任何连续而又复杂的曲线。组成曲线的线元素越短，x，y坐标数量越多，就越逼近于一条复杂的曲线。既要节省存储空间，又要求较为精确地描绘曲线，唯一的办法是增加数据处理工作量。亦即在线实体的纪录中加入一个指示字，当起动显示程序时，这个指示字告诉程序：需要数学内插函数（例如样条函数）加密数据点且与原来的点匹配, 于是在输出设备上得到较精确的曲线。不过，数据内插工作却增加了。弧和链的存储记录中也要加人线的符号类型等信息。
线的网络结构：线或链携带彼此互相连接的空间信息，而这种连接信息又是供排水网和道路网分析中必不可少的信息。因此要在数据结构中建立指针系
统才能让计算机在复杂的线网结构中逐线路综每一条线。指针的建立要以结点为基础。如建立水网中每条支流之间连接关系时必须使用这种指针系统．指针系统包括结点指向线的指针。每条从结支流之间连接关系时必须使用这种指针系统．指针系统包括结点指向线的指针。每条从结点出发的线汇于结点处的角度等，从而完整地定义线网络的拓朴关系。
如上所述。线实体主要用来表示线状地物（公路、水系、山脊线）、符号线和多边形边界，有时也称为“弧”、“链”、“串”等，其矢量编码的内容如右图所示。
其中:
唯一标识是系统排列序号；
线标识码可以标识线的类型；起始点和终止点可以用点号或直接用坐标表示；
显示信息是显示时的文本或符号等；
与线相联的非几何属性可以直接存储于线文件中。也可单独存储，而由标识码联接查找。
3。面实体
多边形（有时称为区域）数据是描述地理空间信息的最重要的一类数据。在区域实体中，具有名称属性和分类属性的，多用多边形表示，如行政区、土地类型、植被分布等；具有标量属性的有时也用等值线描述（如地形、降雨量等）。
多边形的矢量编码，不但要表示位臵和属性，更重要的是能表达区域的拓扑特征，如形状、领域和层次结构等，以便恢复这些基本的空间单元可以作为专题图的资料进行显示和操作，由于要表示的信息十分丰富，基于多边形的运算多而复杂，因此多边形矢量编码比点和线实体的矢量编码要复杂得多，也更为重要。
在讨论多边形数据结构编码的时候，需注意到多边形网有如下特点： （1）组成地图的每个多边形有不同的形状、周长和面积。
（2）地理分析要求的数据结构应能够记录每个多边形的邻域关系，其方法与水系网中记录连接关系一样。
（3）专题地图上的多边形并不都是同一等级的多边形，而可能是多边形内嵌套小的多边形（次一级）。例如，湖泊的水域线在土地用图上可算是个岛状多边形，而湖中的岛屿为“岛中之岛”．这种所谓“岛”或“洞”的结构是多边形关系中较难处理的问题。
三、矢量数据的编码
矢量数据的编码包括坐标编码和拓扑编码两个方面。 （一）坐标编码
矢量数据的坐标位臵即地图上任何点、线、面（多边形）的坐标位臵，可以用直角坐标系中的坐标点X，y表示。X，y可以对应于地面的经、纬度，也可以对应于数字化时所建立的平面坐标系x和y。如前所述：
点用一对x，y表示；
线用一组有序的x，y坐标对表示；
多边形用一组坐标首尾相接的有序X，y坐标对表示。这些点是在光滑的曲线上间隔采样获得的。同一曲线长度取点越多，以后恢复图形时越接近原曲线形状；取点过少，则恢复时就会出现失真，曲线很可能畸变成为折线。下图为点、线、面的坐标表示和坐标点的编码文件。
图中的点、线、面坐标各具特征，因此编码时需要对每一种特征给定一个序号，或叫做特征码。每一特征的坐标可以用每一特征点的坐标对和有关的序号来记录。
（二）拓扑编码（ToPological Encoding）
为了真实地表现空间实体，不仅要反映实体的坐标位臵，而且要反映出实体之间的相互关系。拓扑编码主要是用来反映点、线和面在真实空间中的相互关系和属性联系。所以拓扑编码是坐标编码的一种补充，它使数据库对存储的空间实体的描述更加完整。
所谓拓扑结构是指确定各地理实体空间关系的数学方法。为了准确描述空间目标的位臵和空间关系，在几何上主要从两个方面进行：
? 在几何形态方面，常采用解析几何方法来分析，这主要是以几何坐标
为基础，涉及空间目标的角度、周长、方向、距离离和面积等；
? 在空间关系方面，则采用拓扑几何方法来描述，主要涉及的是空间目
标之间的“相邻”、“相连”、“包容”、“在里面”和“在外面”等关系。这样，就可能发生几何结构相差很大的图形，它们的拓扑结构却可能相同。所以说，若从几何形态的观点出发，主要研究的是图形的位臵形状；而从拓扑观点看，则重视的是点、线和多边形之间的相互关系。
空间数据的拓扑关系主要表现为下列三种关系：
①拓扑邻接：指存在于空间图形的同类元素之间的拓扑关系。如上图中，结点邻接关系有N1／N4；N1／N2，……等；多边形邻接关系有P1／P3，P2／P3，……等。
②拓扑关联：指存在空间图形的不同类元素之间的拓扑关系。如图1-2-2中结点与线段的关联关系有N1／C1、C3、C6，N2／C1、C2、C5，……等。多边形与线段的关联关系有Pl／C1、C5、C6，P2／C2、C4、C5、C7，……等。
③拓扑包含：指存在于空间图形的同类但不同级的元素之间的拓扑关系。如上图中设ID表示当前多边形，IW表示等价包含数，IP表示ID是否为岛。若为岛则以IP<>0表示，若不是岛则以IP=0表示。于是图上所示的关系为：
空间数据的拓扑关系对地理信息系统的数据处理和空间分析具有重要意义。
空间拓扑的作用：
1）根据拓扑关系，不需要利用坐标或距离，可以确定一种地理实体相对于另一种地理实体的位臵关系。
2）拓扑数据也有利于空间要素的查询，如查询某条河流能为哪些行政区提供饮用水源；某一开发区与哪些道路邻接等。
3）拓扑数据也可用做重建地理实体的工具。例如建立封闭多边形、实现道路的选取、进行最佳路径的计算等。拓扑关系的表示方法是拓扑编码中的一个重要问题。我们将在下一节弧段一结点结构和相关数据结构中再做介绍。
四、几种典型的矢量数据结构
目前用于GIS编码的矢量数据结构种类很多，比较典型的有全多边形结构，DIME结构、弧段一节点结构，DLG结构等。简要介绍如下： （一） 全多边形结构（Whole Polygon Structure） 全多边形结构主要用于表示空间图形为多边形的面状要素。一个区域或一幅地图可以划分成许多多边形（如右图）。每个多边形由一条或若干条线段或弧段组成，每条线段或弧段包含二个结点，每个结点连接二条以上的弧段。全多边形结构中，每个多边形在数据库中是相互独立、分开存储的。多边形的属性例如土地类型、土壤类型等可以用坐标表的方式存储。
缺点是：1）不考虑多边形的拓扑关系。2）全多边形结构由于一些多边形的公共弧段和结点在数据库中被多次记录，因此不仅数据的冗余度很大，而且很容易造成数据结构的破坏；3）“岛”只作为一个单个图形构造，没有与其外包多边形的联系；4)不易对边界的拓扑关系进行检查。
（二) DIME结构
DIME（Dual Independent Map Encoding）称为“双重独立地图编
码”，这是由美国人口局发展起来的、为在城区进行人口统计分析时设计的一种拓扑编辑方法。它是GIS发展早期使用的一种拓扑编码方式。
DIME文件由线段记录组成，线段即指两个端点或结点之间的一条直线段。例如街道、铁路、机场跑道等。在这种结构中，线段通常被认为是直线型的。如果出现弧段，可以将其看作是一系列有序直线的合成。DIME文件中每条线段均单独进行编码。文件编辑存储的基本要素包括线段名（如街道名）、描述线段两端结点的“始”结点号和“终”结点号以及描述该线段两侧区域的“左”区号和“右”区号。此外，许多辅助的属性信息在DIME文件中也可以给予编码。这些信息包括如街道两侧的地址范围、地区码、人口统计地段码、非街道要素的代码、邮政代码和选举分区代码等。下图简要地表明了DIME文件的拓扑结构编码方式。
（三）弧段一结点结构（Arc—Node Structure）
在弧段一结点数据结构中，数据元素在数据库中是分层次组织的。其中，点是最基本的元素，弧段由一组X，y坐标对来定义，而多边形则由一组闭合的弧段限定的区域构成。这种结构中的结点是由弧段的端点或几条弧段相交的交点组成。许多结点为一些弧段和邻接的多边形共有，但是一些与线段无关的点不能作为结点。
弧段一结点数据结构与全多边形结构不同，它在对数据进行几何位臵编码时没有冗余。点在编码中仅仅记录一次，但可以反复调出来使用。各种类型的属性数据利用这种结构很容易编入数据库，而且属性数据和数据元素的几何位臵是相互联系的。