拓撲關系是 GIS 描述相鄰空間之間的圖征關系，又稱位相關系。
在實際應用時，有些時候點、線、面各圖征間必須保持著某種關系。例如：行政區的范圍不能重迭（面的規則）、道路間的線段不能重復（線的拓撲規則）、公車站牌需要在道路上（點的拓撲規則）。因此拓撲是 GIS 中點、線、面圖征一些規則與關系的組合，有助于讓數據更清楚地仿真真實世界的幾何關系，同時降低數化或編輯上的錯誤。
圖：拓撲關系圖
拓撲關系又可以分成下列三種關系：區域定義(Area Definition)、鏈接性(Connectivity)、及鄰接性(Contiguity)。（Chang，2002）
區域定義 (Area Definition)－區域是由一連串相連接的線段所構成。僅需記錄組成各線段的代碼。
連結性 (Connectivity)－每條線段是由節點（node）相連。記錄著起點與終點代碼。
鄰接性 (Contiguity)－每條線段有方向性（由起點到終點），且有左、右兩邊區域，系統可藉此推導兩個區域是否相鄰。
根據黃敏郎、劉守恒（2005）對拓撲關系的解釋為下 [4]：
『拓撲關系的參數包括規則、容忍誤差、權重，利用這些參數規則可以檢核未清繪區（dirty areas）、錯誤（errors）、及例外狀況（exceptions）。
規則（rules）
規則主要用來定義同一圖征類別內，或不同圖征類別間相互被允許的關系。
例如，「一定不能重迭」、「一定在里面」即為簡單的規則(參考圖 38)。當建立規則后，即可進行「規則生效」（validation）的動作。規則生效是實際去檢核圖征間是否符合所設定規則的功能。
圖：規則圖
容差（cluster tolerances）
容差是指圖征的頂點（vertex）或節點（node）間，可視為同一點的最短距離。通常在規則生效動作之前，我們會先設定容忍誤差，以用來檢核節點或頂點間之距離是否小于容忍誤差。若節點與頂點間之距離小于容忍誤差，則于規則生效后，這些點會被視為同一個點，而自動進行彼此合并的動作，此功能稱為「自動接合（snapping）」。
圖： 容差
權重（ranks）
在規則生效時，當被視為是同一點的節點或頂點，在進行彼此合并時，該由誰向誰移動呢？設定這種移動規則參數即為「權重」。
在 GIS 中，當我們在進行數據收集時，會有精度較高的資料，例如 GPS 定位數據。也會有精度較差的數據，例如掃瞄圖數化的數據。當不同精度的數據在建立彼此位相關系時，通常會讓精度較低的數據往精度較高的數據進行咬合，因此精度較低的數據設定其權重值較低，而精度較高者則設定為高權重值。』
圖：權重
