在矢量结构表示方法中，任何地理实体均可以用点、线、面来表示其特征，进而可根据各特征间的空间关系，解译出更多的信息，为此可用确定区域定义、连通性和邻接性的方法来达到上述目的。其特点是弧段用点的连接来定义，多边形用点及弧段的连接来定义，这样相邻多边形的公共边不必要重复输入，且通过邻接性的关系，能识别出各地理信息实体的相对位置，从而解译出多种信息。
拓扑结构是明确这些空间关系的一种数据方法，也就是用来表示要素之间连通性或相邻性的关系称为拓扑结构。
美国环境系统研究所开发的ARC/INFO地理信息系统良好地建立了拓扑结构及其在地理信息系统中的应用。由中科院地理所资源与环境信息系统实验室翻译的ARC/INFO地理信息系统用户指南比较详细地介绍了拓扑结构的建立。以下是该指南对区域定义、连通性和邻接性的介绍：
1.用拓扑结构定义区域：多边形可用一组封闭的线来定义，而不用列出封闭线上的所有点的坐标。。
图中的阴影区是由一组线定义的。即线1，3，4，5加上由线2定义的多边形弧岛。多边形的定义是一组线，并作为一个简单的表存储在计算机中。
注意，这些定义了一个封闭区的线是有序排列的，接着排列的是组成弧岛的线。洞（即弧岛）是由一条或多条线组成的，一个多边形可能包括许多洞。
如下图所示，阴影区可通过定义该区的一组线存储在计算机中，而这些线又可作为定义每条线的坐标的指针。
注意，这种结构的优点是，对于每条线来说，只需列出一次的坐标，这不同于那种用封闭线上的坐标来定义每个多边形的方法，从而大大减少了所需要的存储空间。其次，这种结构还克服了定义多边形的坐标数量受到限制的缺点。
这种拓扑数据结构通常被称为弧段一节点。每条线被称为一个弧段，每个节点被认为是弧段相交的位置。
2.邻接性的表示：另一种可以用拓扑描述的空间关系是邻接性，即确定多边形相互之间的邻接关系。邻接性对于许多应用来说都是非常重要的。例如，野生动物学家可能想确定一块与琥珀相邻的土地覆盖区，用于对栖息环境做出评价；城市规划人员可能要在两个相邻地区之间确定一下潜在的地区冲突，例如，寻找与新发展的居民区相邻的工业区。
多边形邻接性的表示相邻的多边形可用它们公用的一组弧段来定义，每个弧段的左右两侧可用于对多边形进行判别。例如，在图2-8中，弧段4的一侧是多边形2，而另一侧则是多边形6。
每段弧的坐标列表确定了弧段的方向，如图中箭头所示。
利用这种显示的方向表示法，可以明确指出位于左侧右侧的多边形。对于所有弧段的相邻区，可按照其结构列表。
3.连通性的表示：连通性的拓扑关系与邻接性相似。连通性指的是对弧段连接的判别。这种关系对于路径搜寻以及其它网络应用，如最佳路径计算和全部网络流程分析都是非常重要的。
连通性可以用在每个节点上汇集弧段的列表来表示。
在节点2上汇集了三个弧段，即弧段1，4和10。每个弧段的起点和终点都是节点。对于每个节点都可以列出它的起始节点和终止节点。例如，在弧段坐标的列表中，如x1，y1；x2，y2；x3，y3；…；x10，x10，在这个列表中第一节点和最后一个节点都是标有序号的节点。如果在另一条弧段上具有与上面节点之一相同的x，y坐标，则该弧段上的那个节点将具有相同的节点序号。在图2-9中，弧段4的起始节点为2，终止节点为3，另外还有三条弧段汇集在节点3上。
注意，这些连通性可通过网络确定路径，例如如同选择一条行车路线，从城市的一个地方到达另一个地方去一样。当你到达一个交叉路口时，有好几个方向可以选择，这就如同在每一节点上有许多弧段汇集在该节点上一样。
弧段一节点拓扑还有其它重要性质。例如，每个弧段的起始节点与终止节点表示了弧段的方向，这样使得判别每一弧段的左侧和右侧更加容易。另外，起始节点是每个弧段的起始坐标，终止节点是每个弧段的终止坐标。这就是说，节点坐标不需要在两个地方存储：一次是作为弧段坐标，另一次是作为节点坐标。