1. 자료입력
자료 입력 기능은 측량, 사진측량, 원격탐사 등의 분야와 관련이 있다. 아날로그 형태의 자료를 수치 자료 형태로 변환하는 디지털화 과정을 의미한다. 이 중 원격탐사는 사진 및 영상을 원시자료로 사용하여 공간데이터를 생산하는 분야이다. 공간데이터를 수집할 수 있는 기술에는 수동 디지타이징(manual digitizing), 스캐닝(scanning), 반자동 선 추출(semi-automatic line following) 등이 있다. 현재 다양한 미디어와 컴퓨터 네트워크가 발달함에 따라 디지털 자료의 사용이 점차 증가하고 있다.
수동 디지타이징에는 키보드를 사용한 좌표입력, 디지타이저를 이용하는 방법, 컴퓨터 모니터와 마우스를 이용해 입력하는 방법, 수치사진측량 등의 방법이 있다. 자동 디지타이징에는 스캐너를 이용하는 방법이 해당된다. 선추적 기기를 이용하는 방법은 반자동 디지타이징에 해당한다. 수치자료를 입력하는 방법은 자기테이프나 CD-ROM 등의 매체로부터 입력하는 방법도 있고 컴퓨터 네트워크를 통해 제공받는 방법도 있다.
2. 자료출력 및 시각화
자료출력은 지도학(Cartography) 및 프린트, 인쇄 등의 분야와 밀접한 관련이 있다. 매체에 따라 하드카피, 소프트카피, 디지털 자료 등으로 구분할 수 있다. 하드카피는 프린터를 이용한 종이 출력, 잉크젯, 열전사, 정전기식 등의 다양한 종류의 플로터를 이용한 종이 출력, 필름 기록기 등의 종류가 있다. 소프트카피는 컴퓨터 모니터를 통해 출력하는 방식이다. 디지털 자료는 자기테이프나 CD-ROM, 컴퓨터 네트워크 등을 매체로 하는 방식이다.
이러한 출력방법이나 기기를 사용하고 지도학과 과학적 시각화 기법을 적용함으로써 최종 성과품이 생산된다. 최근에는 디지털화된 성과품(데이터셋)의 중요성이 높아지고 각종 미디어나 컴퓨터 네트워크를 통한 자료의 전송이 더욱 중요하게 여겨지고 있다.
자료입력 및 출력에서 인터넷은 중요한 역할을 담당하고 있어 대량의 자료가 저장된 곳에 손쉽게 연결할 수 있다. 이에 자료의 전송이라는 관점에서 보안, 저작권, 가격정책 등에 주의가 필요하다.
3. 자료 저장
공간자료를 어떻게 표현하는가는 데이터 처리와 자료의 이해 측면에서 매우 중요하다. 대부분의 지리정보시스템은 자료를 주제별, 축척별로 다른 레이어로 관리한다. 토지이용, 지형, 행정구역 등 주제 분류에 따라 저장하는 경우도 있고, 축척별로 저장하는 경우도 존재한다. 이 경우 중요한 원칙은 실세계에 대한 표현이 실제로 존재하는 현상이나 관계와 가능한 유사한 형태가 되도록 설계하여야 한다는 것이다.
공간 데이터베이스에서 모든 대상은 기하학적 및 주제별 속성과 대상간의 상호관계로 표현한다. 대상물의 위치 및 형태는 적당한 차원의 기하학적 기본요소로 표현하며 기본요소는 벡터 형태인지 래스터 형태인지에 따라 달라진다.
벡터 자료는 객체를 경계로 표현하므로 객체가 차지하는 부분에 따라 공간을 분할한다. 래스터의 경우 공간을 대부분 정사각형 모자이크 방식의 일정한 조각(2차원의 경우 pixel 형태, 3차원의 경우 voxel의 형태)으로 분할하고 객체가 차지하는 조각을 지정하는 방식을 사용한다. 연속 필드의 경우 각각의 픽셀에는 해당 필드를 대표하는 값이 저장된다.
래스터 자료의 경우 단순한 방법을 통해 저장할 수 있다. 자료 해석에 필요한 약간의 보조정보인 헤더를 둔 후, 각각의 셀에 대한 값을 순서대로 리스트에 저장한다. 리스트에서 셀 값의 순서는 좌우, 상하 순서대로 저장되는 것이 일반적이며 이와 같은 방식을 행우선 저장 방식이라 한다. 래스터 파일의 헤더에는 일반적으로 행과 열의 개수, 저장 순서, 저장된 값의 종류 등이 기록된다.
모든 벡터 객체에 대한 저장구조를 설계할 때 가장 기본적으로 고려해야 할 것은 공간 근접성(spatial proximity)이다. 지리적으로 가까이 있는 객체가 저장공간에서도 가까이 있어야 함을 의미한다. 저장장치로부터 자료를 불러올 때에는 디스크 페이지 단위로 이루어지므로 연속적으로 로드할 수 있도록 저장되면 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 공간 근접성은 어떠한 객체를 저장장치로 저장할 때 그 객체에 인접한 객체를 같은 디스크 페이지 속에 저장하게 한다는 것이 핵심이라 할 수 있다.
지리정보시스템 소프트웨어 패키지는 공간자료와 속성자료를 동시에 지원한다. 공간 데이터는 벡터 방식으로, 속성 데이터는 테이블 형식으로 저작한다. 전통적인 데이터베이스 관리 시스템(Database management system, DBMS)은 자료를 테이블이라는 개념을 사용하여 저장하고 있다. DBMS에서 제공하는 기능과 비교하였을 때, 지리정보시스템에서 제공하는 테이블 기능은 여러 측면에서 부족한 부분이 있다. 따라서 공간자료는 지리정보시스템 패키지 내부에 저장하는 한편 속성 데이터는 DBMS를 이용한 지리정보시스템 응용이 증가하고 있다. 현재 사용되는 대부분의 지리정보시스템은 DBMS와 연결하도록 하고 있으며 속성자료를 상호 교환하고 있다.