Các cấu trúc dữ liệu thuộc hình học cho sự diễn tả lại các thơng tin địa lý là một chủđề tiêu chuẩn trong khoa học thơng tin địa lý. Về tổng quát, mơ hình dữ liệu hình học diễn tả các đối tượng khơng gian (các điểm, đường, các đặc trưng vùng) sử dụng tập cơ
bản ban đầu về hình học. Các thành phần cơ bản đĩ cùng với các mối liên hệ của chúng tới thành phần khác và tới các tính năng được định nghĩa bằng việc gắn chặt vào các hình
đặc trưng trong một đồ thị hai chiều đơn. Như các tập hợp dữ liệu được nĩi tới “tính tích hợp hình học”.
Mơ hình kết hợp một hay nhiều các thành phần nguyên thủy của hình học với các
đối tượng khơng gian của nhiều loại hình(ví dụ như các nút – Node, các cạnh – Edge, các mặt – Face). Cụ thể hơn, một đặc tính của với một điểm hình học (Point) được kết hợp với một yếu tố nút đơn (Node), một đặc tính với một đường hình học (Line) được kết hợp với một hoặc nhiều các yếu tố cạnh (Edge), và một đặc tính với một hình đa giác (Polygon) được kết hợp với một hoặc nhiều các yếu tố mặt (Face). Điều này được mơ tả
trong Hình 1.36 như mơ hình hình học tự nhiên.
Hình 1.36 Mơ hình hình học tự nhiên
Cĩ thêm các mối quan hệ giữa chính các yếu tố hình học với nhau nhưở Hình 1.36
đã chỉ ra. Một yếu tố nút cĩ thể cĩ hoặc cĩ thể khơng kết hợp với một tập các yếu tố cạnh. Một yếu tố mặt cĩ thể được kết hợp với một hoặc nhiều các yếu tố cạnh. Cuối cùng, một yếu tố cạnh được kết hợp với hai yếu tố nút và hai yếu tố mặt. Mối quan hệ giữa các nút và các mặt cĩ thểẩn hoặc hiện rõ. Chúng ta đã diễn tả các mối quan hệ này giữa các nút và các mặt như là sự ẩn trong Hình 1.36. Một ví dụ cụ thể chỉ ra một thể hiện cụ thể của mơ hình này là Hình 1.37. CSDL bao gồm ba lớp được diễn tả các thực thể địa lý thực: các lơ đất (Parcel), các bức tường (Wall) và các tồ nhà (Building). Trong ví dụ này, cĩ
một thể hiện của mỗi lớp. Trong thực tế, những lớp này cĩ thể bao gồm hàng triệu thể
hiện. Bức tường và tồ nhà cĩ thể trùng khớp ở đường biên giới phía tây của lơ đất như
hình vẽ.
Hình 1.37 Một thể hiện của mơ hình hình học tự nhiên
Thật thú vị để ghi nhớ rằng các đối tượng cĩ cả hai tập hợp và các tính chất dựa trên danh sách. Ví dụ, hình của một cạnh được định nghĩa bởi một danh sách các toạ độ
và đối tượng liên quan đến các cạnh cùng trong một đặc trưng đường (ví dụ W1) được sắp xếp và được định hướng tới tính chất thể hiện sựđịnh hướng của đặc tính đường. Các cạnh và các đỉnh của các hình đa giác được định hướng theo kim đồng hồ (với phần trong của đa giác là ở bên phải). Để cho rõ ràng, chúng ta chỉ ra các đặc tính, như các hình đối tượng, các thành phần dư thừa trong nhiều lớp đối tượng. Trong một vài thực thi vật lý của mơ hình, các hình này chỉ nên được lưu trữ một lần, ví dụ trên một cạnh nguyên thủy, và ví dụ cụ thể bằng các truy vấn đối với các đặc tính khác. Sau ví dụ này, điều rõ ràng là mơ hình hình học lý thuyết là một mơ hình đồ hoạ phức tạp, bao gồm những sự kết hợp
đối tượng sắp xếp dựa trên hình học gắn chặt với các đối tượng trong khơng gian hai chiều. Cũng thật rõ ràng khi các truy vấn, như là “vẽ một bản đồ tất cả các tồ nhà” hoặc “tìm các tính năng bao gồm bên trong các lơ đất đưa ra” yêu cầu sắp xếp định hướng của các mối quan hệ, tập hợp các hoạt động khơng đơn giản. Căn cứ vào sự phức hợp cố hữu
của sự diễn tả này, nĩ là quan trọng để phản ánh lại vì sao người ta muốn hình học trong các tập hợp dữ liệu khơng gian trong nơi đầu tiên – ví dụ, cái gì là các yêu cầu cơ sở. Tại mức độ cao, hình học tận dụng cốt để mà:
Quản lý các hình chia sẻ (ví dụ, cách các đặc tính chia sẻ hình một cách hình học).
Định nghĩa và tuân theo các quy tắc tồn vẹn dữ liệu (ví dụ, khơng cĩ khoảng trống giữa các đặc tính, khơng cĩ các đặc tính chồng khớp…)
Hỗ trợ các truy vấn liên quan đến hình ọc và định hướng (ví dụ, đặc tính gần kề hoặc tính kết nối).
Hỗ trợ các cơng cụ chỉnh sửa phức tạp (các cơng cụ tuân thao các rằng buộc về hình học của mơ hình dữ liệu).
Các đặc cấu trúc dựng từ các hình học phi cấu trúc(ví dụ, các hình đa giác từ các đường).
Mơ hình hình học logic cung cấp một lý thuyết cơ bản cho chức năng này. Ví dụ, rằng buộc “các tồ nhà phải khơng được chồng lên nhau” cĩ thểđược biểu diễn bởi ràng buộc hình học “các mặt chỉ được kết hợp với một đặc tính của kiểu tồ nhà”. Tương tự, vấn đề của việc tạo các đa giác từ các đường phi cấu trúc cĩ thểđược phát biểu như: “tính tốn các cạnh, các mặt và các nút từ các đường; tạo một đặc tính trên nhất mỗi mặt kết quả”.
Trong GIS, cơng nghệ về mặt lịch sử đã cho thấy như một cấu trúc dữ liệu khơng gian vật lý mà thực thi trực tiếp các đối tượng của mơ hình hình học lý thuyết. Dù sao, đĩ là điều quan trọng để nhận thấy rằng cấu trúc dữ liệu vật lý này chỉ hữu dụng vì nĩ là một cơng cụ quản lý tồn vẹn dữ liệu, các truy vấn khơng gian/định hướng và các hoạt động khác. Nĩ cĩ thể thay đổi xem xét các thực thi của mơ hình hình học lý thuyết mà cũng hỗ
trợ chức năng này. Trong tầm ảnh hưởng, hình học phải được xem xét như mơ hình dữ
liệu đầy đủ (các đối tượng. các quy tắc tồn vẹn, và các hoạt động), khơng đơn giản như
lưu trữđịnh dạng hoặc tập hợp các loại bản ghi.