1. 지리적 필드의 표현
지리적 필드는 모자이크 방식, TIN 방식 또는 벡터 방식으로 표현할 수 있다. 일반적으로는 모자이크방식, 그 중에서도 래스터 방식이 필드를 표현하는 데 많이 사용되지만 벡터 방식도 사용된다.
2. 필드의 모자이크 방식 표현
래스터란 필드값을 행렬의 형태로 표시한 것이라 생각할 수 있다. 이러한 행렬 앞에는 전체 래스터 원점의 지상 위치, 셀의 크기, 셀의 개수, 각 셀값의 해석에 필요한 자료 형식과 같은 보조정보를 포함하고 있다. 래스터 및 쿼드트리는 각 점마다 위치를 저장하지 않고 위의 정보를 사용하여 추정하도록 설계되어 있다.
TIN은 래스터보다 자료가 적은 구조이다. 규칙적 래스터와 비교하여 같은 오차를 가지도록 근사값을 계산한다면 TIN 쪽이 저장되는 자료의 개수가 적다. TIN의 품질은 꼭지점의 선택 및 꼭지점에서 시작하여 삼각형을 분할하는 방법에 따라 달려있다. TIN 자료를 입력할 때에는 산등성이나 계곡을 따라가면서 입력하는 것이 좋은데, 이러한 분수령에 꼭지점을 두게 되면 산꼭대기의 위치, 산의 기울어진 면 등을 잘 보존할 수 있다.
3. 필드의 벡터 방식 표현
표고와 같은 필드에 대한 마지막 표현방식으로 벡터방식이 있다. 이는 필드에 대해 등치선을 사용하는 기법이다. 등치선(isoline)이란 필드값이 동일한 지점을 연결한 선을 의미한다. 필드가 표고일 경우 등고선이라 한다. 자료표현 방식으로는 등고선은 잘 사용되지 않는다. 등고선은 지리정보의 시각화(지도제작 등) 기법에서 잘 사용되며 자료표현에는 TIN이 더 많이 사용된다. 지리정보시스템 소프트웨어 패키지 중에서는 TIN으로 등고선을 생성할 수 있는 기능이 존재한다.
4. 지리적 객체의 표현
지리적 객체는 대부분 벡터로 표현한다. 모든 객체는 위치, 형태, 크기 및 방향과 같은 파라미터를 이용하여 구분 가능하고, 이러한 파라미터들은 벡터로 표현할 때 가장 잘 표현할 수 있다.
5. 지리적 객체의 모자이크 방식 표현
지리정보시스템의 응용에서 원격탐사 자료는 중요한 소스 중에 하나이다. 처리하지 않은 영상은 픽셀로 구성되고 각 픽셀은 지상에 위치하는 물체의 반사율이 기록되어 있다. 이러한 영상자료를 분류 처리하여 래스터로 지리정보시스템에 저장하는 기법에는 여러 종류가 있다. 영상 분류(image classification)는 각 픽셀의 반사특성을 분석하여 몇 개의 종류로 구분함으로써 영상의 내용을 쉽게 이해할 수 있도록 하는 기법을 의미한다.
지리적 객체를 래스터로 표현할 때 유의해야 할 몇 가지 사항은 다음의 것들이 있다. 면 객체의 경우 경계가 계단식으로 표현되기는 하지만 래스터로 표현하면 편리하다. 경계가 계단식으로 표현되는 것은 래스터의 해상도와 객체의 크기 등에 의해 반드시 발생한다. 면을 래스터로 표현할때 면적계산의 정밀도 등의 문제가 발생할 수 있다. 선 객체나 점 객체를 래스터로 표현하는 것은 좋지 않은 결과를 가져올 수 있다. 래스터는 기본적으로 면적이 있는 객체를 기반으로 하는데 선이나 점 객체는 기본적으로 면적이 없다고 가정하기 때문이다. 일반적인 분류기법을 적용하면 이러한 객체를 점이나 선으로 인식하기 어렵다는 문제가 존재한다. 지리정보시스템에는 선을 래스터로 표현하고 래스터 자료를 위한 여러 가지 기능을 제공하는 프로그램이 많다. 그러나 계산의 정확도에 대한 문제는 존재한다.
6. 지리적 객체의 벡터방식 표현
지리적 객체는 벡터 방식으로 표현하면 좀 더 자연스럽게 표현할 수 있다. 지리적 객체를 경계 모델을 이용하여 면으로 표현하면 객체의 경계를 형성하는 선의 노드와 중간점은 표시하지 않더라도 저장이 이루어진다.
7. 공간자료의 조직화
지리정보시스템에서는 주로 공간자료 레이어를 이용하여 데이터를 조직화한다. 각각의 공간자료 레이어는 하나의 연속 필드 또는 이산 필드가 포함되어 있을수도 있고 같은 종류의 객체가 집합되어 있을 수도 있다. 자료는 종류별로 조직화해야 한다. 하나의 데이터 레이어에는 모든 종류의 공간자료와 함께 그 레이어에 속한 필드나 객체를 설명하는 속성자료 또한 함께 저장된다. 속성자료의 경우 테이블 형태로 저장된다.
자료 레이어를 지리정보시스템 패키지 내에서 서로 중첩시키면 여러 가지 현상을 결합하는 연구가 가능해진다. 지리정보시스템을 사용함으로써 서로 다른 현상간의 공간적 상호관련성을 알아낼 수 있다. 공간적 상호관련성이란 같은 지점에서 어떠한 사건들이 어떤 방법으로 발생하는지에 대한 연구를 의미한다. 이러한 목적을 달성하려면 하나의 데이터 레이어를 다른 데이터와 중첩하는 연산을 필요로 한다. 지리정보시스템 소프트웨어는 객체 레이어뿐만 아니라 필드 레이어에 대해서도 중첩 연산을 수행할 수 있다.