Các đối tượng không gian khi biểu diễn ở cấu trúc dữ liệu vector được tổ chức dưới dạng điểm (point), đường (line) và vùng (polygon) và được biểu diễn trên một hệ thống tọa độ nào đó. Đối với các đối tượng biểu diễn trên mặt phẳng, mỗi đối tượng điểm được biểu diễn bởi một cặp tọa độ (x, y); đối tượng đường được xác định bởi một chuỗi liên tiếp các điểm (vertex), đoạn thẳng được nối giữa các điểm (vertex) hay còn gọi là cạnh (segment), điểm bắt đầu và điểm kết thúc của một đường gọi là các nút (node); đối tượng vùng được xác định bởi các đường khép kín.
Hình 9: Đối tượng đường gồm các nút điểm cạnh
Hai loại cấu trúc được biết đến trong cấu trúc dữ liệu vector là cấu trúc Spaghetti và cấu trúc Topology. Cấu trúc Spaghetti ra đời trước và được sử dụng cho đến ngày nay ở một số các phần mềm GIS như: phần mềm Arcview GIS, ArcGIS, MapInfo,… Cấu trúc Topology ra đời trên nền tảng của mô hình dữ liệu cung – nút (Arc - Node).
- Mô hình dữ liệu vector spaghetti
Trong cấu trúc dữ liệu Spaghetti, đơn vị cơ sở là các cặp tọa độ trên một không gian địa lý xác định. Do đó, mỗi đối tượng điểm được xác định bằng một cặp tọa độ (x, y); mỗi đối tượng đường được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp tọa độ (xi, yi); mỗi đối tượng vùng được biểu diễn bằng một chuỗi những cặp toạ độ (xj, yj) với điểm đầu và điểm cuối trùng nhau.
Hình 10: Biểu diễn điểm
Hình 11: Biểu diễn đường
Hình 12: Biểu diễn vùng
Mô hình dữ liệu vector spaghetti không mô tả được mối quan hệ không gian giữa các đối tượng, vì thế các phép phân tích, tính toán không gian đều thực hiện khó khăn. Đối với dữ liệu dạng vùng, đường ranh giới giữa 2 vùng được ghi nhận 2 lần, mỗi lần
cho một vùng. Mô hình này có ưu điểm là dễ trình bày, biên tập. Phần mềm điển hình là MapInfo.
- Mô hình dữ liệu vector Topology
Cấu trúc Topology còn được gọi là cấu trúc cung – nút (arc - node). Cấu trúc này được xây dựng trên mô hình cung – nút, trong đó cung là phần tử cơ sở. Việc xác định các phần tử không gian dựa trên các định nghĩa sau:
- Mỗi cung được xác định bởi 2 nút, các phần tử ở giữa 2 nút là các điểm điều khiển (vertex), các điểm này xác định hình dạng của cung.
- Các cung giao nhau tại các nút, kết thúc một cung là nút.
- Vùng là tập hợp các cung khép kín, trong trường hợp vùng trong vùng thì phải có sự phân biệt giữa cung bên trong và cung bên ngoài.
Trong cấu trúc Topology, các đối tượng không gian được mô tả trong bốn bảng dữ liệu: bảng tọa độ cung, bảng topology cung, bảng topology nút và bảng topology vùng. Giữa các bảng này có quan hệ với nhau thông qua cung. Từ đây, ta có thể phân tích các quan hệ của các đối tượng không gian trên cùng một hệ tọa độ.
Topology vùng Vùng Cung a AB,AaB B AB,AbB Vùng ngoài a và b Ngoài Topology cung
Cung Nút đầu Nút cuối Vùng trái Vùng phải
AB A B A B AaB A B Vùng ngoài A Aba A B b Vùng ngoài Topology nút Nút Cung A AB,AaB B AB,AbB
Dữ liệu tọa độ cung
AB A B
AaB A a1, a2, a3, a4, a5 B
AbB A b1, b2, b3 B