Для сбора, управления, анализа и отображения пространственно-распределенной информации, ГИС – программно-аппаратный комплекс использует геопространственные данные - информацию, которая идентифицирует географическое местоположение и свойства естественных или искусственно созданных объектов, а также их границ на земле. Эта информация может быть получена с помощью (помимо иных путей), дистанционного зондирования, картографирования и различных видов съемок.

Географические данные содержат четыре интегрированных компонента:

• местоположение
• свойства и характеристики,
• пространственные отношения,
• время

Таким образом, в ГИС геопространственные данные представлены двумя категориями:

• пространственные (местоположение)
• непространственные (атрибуты)

Пространственные данные могут включать географические объекты, представляемые:

• точками;
• линиями;
• полигонами.

В реальном мире точки представляют деревья, фонарные столбы или несколько объектов, расположение которых описывается единственной точкой.

Дугами являются те реальные объекты, которые можно рассматривать как линии. Дуга состоит из отрезков линий и дуг окружностей. В реальном мире дуга может быть дорогой, рекой, ЛЭП или подземной коммуникацией, например, водопроводной и канализационной системой.

Полигоны - это замкнутые области, которые представляют однородные по некоторым критериям участки. Полигонами обозначают типы почв, избирательные округа, земельные участки или контуры зданий.

Атрибутивные данные могут включать идентификатор объекта, любую описательную информацию из баз данных, изображение и многое другое.

• Географическое положение (размещение) пространственных объектов представляется 2-х, 3-х или 4-хмерными координатами в географически соотнесенной системе координат (широта/долгота)
• Свойства (атрибуты) являются описательной информацией определенных пространственных объектов. Они часто не имеют прямых указаний на пространственное размещение, поэтому часто атрибуты называют непространственной информацией
• Пространственные отношения определяют внутренние взаимотношения между пространственными объектами (например, направление объекта А в отношении объекта В, расстояние между объектами А и В, вложенность объекта А в объект В)
• Временные характеристики представляются в виде сроков получения данных, они определяют их жизненный цикл, изменение местоположения или свойств пространственных объектов во времени

Основополагающими элементами базы пространственных данных являются элементы действительности, смоделированные в базе данных ГИС, имеющими два тождества: реальный объект и смоделированный объект (объект БД).

Реальный объект - явление окружающего мира, представляющее интерес, которое не может быть более подразделено на явления того же самого типа.

Объект БД – элемент, в том виде, в каком он представлен в базе данных. Объект БД является «цифровым представлением целого или части реального объекта.

Метод цифрового представления явления изменяется исходя из базового масштаба и ряда других факторов.

Все данные в геоинформационных системах хранятся в виде набора тематических слоев, которые объединены на основе их географического положения. Это дает возможность геоинформационным системам работать как с векторными, так и с растровыми моделями данных, способствует принятию эффективных решений задач, касающихся пространственной информации.

Пространственные объекты в БД геоинформационных систем могут быть представлены двумя способами:

• растровым способом – с помощью ячеек, сетки
• векторным способом – с помощью точек, линий, полигонов

Растровая модель данных характеризуется следующими отличительными признаками:

• Разбивает всю изучаемую территорию на элементы регулярной сетки или ячейки
• Каждая ячейка в растровой модели данных содержит только одно значение и является пространственно заполненной, поскольку каждое местоположение на изучаемой территории соответствует ячейке растра, иными совами – растровая модель оперирует элементарными местоположениями.

В растровой модели данных наименьшей единицей для большинства систем выступает квадрат или прямоугольник. Такие единицы известны как сетка, ячейка или пиксель. Множество ячеек образует решетку, растр, матрицу.

Векторная модель данных представляет собой объектно-ориентированную систему, которая

• Основана на векторах (направленных отрезках прямых)
• Базовым примитивом является точка
• Объекты создаются путем соединения точек прямыми линиями или дугами
• Площади определяются набором линий

Типы векторных объектов, основанные на определении пространственных размеров, являются безразмерными и включают в себя точку, которая определяет геометрическое местоположение, и узел - топологический переход или конечная точка, также может определять местоположение.