In diesem Kapitel soll auf die wesentlichen Grundlagen von Geo-Informationssystemen und topologischen Beziehungen zwischen räumlichen Objekten eingegangen werden.
Dazu wird zuerst in Abschnitt 2.1 der Begriff Geo-Informationssystem diskutiert und die Notwendigkeit von speziellen Informationssystemen für geowissenschaftliche Anwendungen herausgestellt. Ein kurze Übersicht über heutige, kommerzielle GIS und deren Funktionalität motiviert dann die aktuellen Forschungsbereiche von 3D/4D-Geo-Informationssystemen und objektorientierter GIS-Entwicklung, bei der die Modellierung von räumlichen Objekten besser unterstützt werden kann.
Um die Repräsentation von räumlichen Daten geht es dann auch in Abschnitt 2.2, in dem zunächst der objekt- dem feldbasierten Ansatz gegenübergestellt wird und die jeweiligen Vor- und Nachteile hervorgehoben werden. Das Modell der simplizialen Komplexe vereinigt viele Vorteile beider Ansätze und wird deshalb hier genauer vorgestellt. Die Modellierung topologischer Zusammenhänge spielt dabei eine große Rolle und ist ein zentraler Punkt für diese Arbeit.
Im letzten Abschnitt dieses Grundlagen-Kapitels wird schließlich der topologische Raum formell eingeführt und weitere Definitionen gegeben, die für die folgenden Kapitel von Bedeutung sind. Außerdem soll in 2.3 der Begriff topologischer Beziehungen motiviert werden, bevor in Kapitel 3 verschiedene Repräsentationsmodelle für die Charakterisierung topologischer Beziehungen diskutiert werden.