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拓扑空间关系是GIS中重点描述的地理特征或对象之间的一种空间逻辑关系。 “拓扑”（Topology）—词来源于希腊文，它的原意是“形状的研究”。 拓扑学是几何学的一个分支，它研究在拓扑变换下能够保持不变的几何属性， 即拓扑属性。理解拓扑变换和拓扑属性时， 可以设想一块高质量的橡皮板，它的表面是欧氏平面， 这块橡皮可以任意弯曲、拉伸、压缩，但不能扭转和折叠， 表面上有点、线、多边形等组成的几何图形。 在拓扑变换中，图形的有些属性会消失，有的属性则保持不变。 前者称为非拓扑厲性，后者称为拓扑属性。 拓扑关系就是描述几何特征元素的非几何图形元素之间的逻辑关系， 即拓扑关系只关心几何图形元素之间的关系， 而忽略几何图形元素的形状、大小、距离和长度等几何特征信息。 根据拓扑关系绘制的图形称为拓扑图，图形元素之间的逻辑关系被描述， 但几何特征信息被忽略，如计算机网络拓扑图或逻辑连接图， 只描述了网络元素的逻辑连接关系，忽略了网络元素实际的形状和实际的距离。 拓扑关系在GIS中，是以数据表数据文件的形式进行存储的。
在GIS中，拓扑关系主要用于描述点（节点，Node）、线（弧段）和多边形图形元素之间的逻辑关系。 它们之间最常用的拓扑关系有关联关系、邻接关系、连通关系和包含关系。 关联关系是指不同类图形元素之间的拓扑关系， 如节点与弧段的关系，弧段与多边形的关系等。 邻接关系是指同类图形元索之间的拓扑关系， 如节点与节点、弧段与弧段、多.边形与多边形等之间的拓扑关系。 连通关系指的是由节点和弧段构成的有向网络图形中， 节点之间是否存在通达的路径，即是否具有连接性， 是一种隐含于网络中的关系，其描述通过连接关系定义。 包含关系是指多边形内是否包含了其他弧段或多边形。