矢量数据模型变化很大，发展至今已经历过三代。

第一代：CAD模型。采用图形文件来组织地理信息。出现于60年代初，源于计算机制图的开始。用地图语言，表示地理要素的几何特征。本质上，任一地理要素都可用点、线、面表示，有利于计算机数据存储；地图语言加工使用注记、符号和色彩，有利于图形可视化；按图层组织名称、线型、颜色、状态等数据，有利于计算机操作。其缺点在于忽视地理要素的非几何特征，没有数据库的支持，无法与地理要素的属性关联。

第二代：地理关系模型（geo-relational model）。采用关系模型来组织地理信息。出现于80年代初，源于关系数据库的出现。能表示任何事物的特征，如“学生档案库”等。不再满足于只表现地理要素的几何特征，考虑是否能用关系数据库表示地理要素的非几何特征，如土地利用类型、宗地编号、宗地权属性质等。

第三代：地理对象关系模型。采用对象关系模型来组织地理信息。出现于2000年，源于对象关系数据库的出现，如一个记录表示。建模原因在于关系数据库表示复合要素时存在缺陷。

地理关系数据模型的典型实例是ESRI的Coverage模型，它脱胎于TIGER数据模型。

TIGER全称为Topologically Integrated Geographic Encoding and Referencing System（拓扑统一地理编码参考系统），是美国人口调查局在1990年前后发布的与人口数据相关联的全国地理编码系统。TIGER规定点要素为住址，线要素为道路，面要素为街区，以“关系数据库”来组织数据，是最早的拓扑模型。美国人口调查局的数据调查类似我国的人口普查，但更加全面。不仅包含年龄、性别、种族等基本信息，还综合了年龄结构、家庭收入、住房水平等更多的相关信息，做到了信息的多指标化，还与空间位置及街道、学校等周围环境数据发生联系，有效做到了人口数据的空间定位。

ESRI借鉴该数据结构，于20世纪80年代推出了Coverage模型。Coverage支持拓扑关系，主要特征为：连接性（弧段间通过节点连接）、面定义（由一系列相连的弧段定义）、邻接性（弧段有方向，且有左多边形和右多边形）。下面简述Coverage的点、线、结点和面的表示。

一、点

如图3-3，LAB file表示存储点的图形文件；WELL.PAT为存储属性的关系数据库；WELL# “链接” LAB file和WELL.PAT。

二、线

如图3-4，ARC file,表示线的几何数据组织；STREET.AAT为线的非几何数据组织；STREET# “链接” ARC file和STREET.AAT。

三、节点

如图3-5，STREET.NAT表示节点的数据组织。其中RECNO#、STREET#是节点号，如节点2；ARC#代表弧段号，如弧段4；STREET_ID是内部编码；NUM_ARCS指节点上连接的弧段数，如节点5上有3根弧段。

四、面

如图3-6，LANDUSE.PAT表示面的数据组织。其中，RECNO、LANDUSE表示面序号，如多边形3；AREA、PERIMER分别表示面积、周长；LANDUSE_ID是内部编码；LU_CODE表示非几何特征，如AGR指农业用地。