Grundsätzlich kann ein GIS mit zwei unterschiedlichen Datensystemen arbeiten, mit Raster- oder Vektordaten.

Information zellenweise...

	Geodaten im Raster-GIS © USGS

Bei rasterbasierten GIS wird die Karte in ein Grundraster von Zellen unterteilt, die in Zeilen und Spalten angeordnet sind. Jede dieser Zelle enthält einen Wert, der die Eigenschaften des dargestellten Ortes symbolisiert. Diese Information kann dabei entweder qualitativ, beispielsweise als Farbton, oder aber quantitativ, als Zahlenwert etwa für eine Temperatur oder Hangneigung, kodiert sein.

Ähnlich wie auch bei rasterbasierten Bildverarbeitungssystemen hängt die Genauigkeit eines solchen Systems von der Auflösung des Rasters ab. Je höher die Auflösung, desto größer ist auch die Informationsdichte. Bei GIS-Anwendungen in großem Maßstab werden für die entsprechende Genauigkeit zum Teil riesige Datenmengen gebraucht, entsprechend hoch ist der Rechenaufwand. Daher werden reine Raster-GIS meist im Maßstabsbereich zwischen 1:10.000 und 1:1.000.000 eingesetzt.

Eine Methode, um in einem rasterbasierten GIS durch Datenbearbeitung neue Information zu gewinnen, ist die Rasterzellenanalyse. Bei dieser wird durch Rasterzellenüberlagerung aus zwei Rasterschichten eine neue Schicht gebildet. Dabei wird ausgewertet, inwieweit die Rasterpunkte in den beiden urspünglichen Kartenschichten ein bestimmtes Kriterium erfüllen. Entsprechen an einem gegebenen Rasterpunkt beide Schichten dem Kriterium, erhält dieser Punkt in der resultierenden Karte den Wert a, erfüllt nur eine der beiden Schichten die Voraussetzung, bekommt der resultierende Rasterpunkt den Wert b, entspricht jedoch in diesem Punkt keine der beiden Rasterschichten dem Kriterium, ergibt dies in der resultierende Karte den Wert c für diesen Punkt. Diese Methode kann beispielsweise bei der Standortsuche, in der Landwirtschaft oder für die Trassenplanung eingesetzt werden.

Punkt und Linie im Koordinatensystem...

	Geodaten im Vektor-GIS © USGS

Bei vektorbasierten GIS werden die Geoinformationen über ihre Grenzen kodiert. Grundeinheiten der Kartierung sind dabei die Eckpunkte der jeweiligen Flächen oder Punkte in einem Koordinatensystem. Vektor-GIS eignen sich daher besonders zur Darstellung von Grenzen, Trassen oder Verkehrswegen, oder aber von Flächen, die auch über größere Bereiche hinweg homogene Werte einnehmen. Eingesetzt werden sie daher beispielsweise für Liegenschaftskataster, die Flurbereinigung und allgemein im großmaßstäbigen Bereich zwischen 1:100 und 1:10.000.

Mithilfe von vektorbasierten GIS ist es möglich, umfassende räumliche Analysen, so genannte Netzwerkanalysen durchzuführen. Sie werden beispielsweise dazu verwendet, um die effektivsten Verbindungen und Routen hinsichtlich des Zeitaufwands, der Kosten oder der Distanz in einem Straßennetz zu ermitteln oder die Ausbreitung von Schadstoffen in einem Gewässernetz nachzuvollziehen. Vor allem dann, wenn Prozesse den von der Geographie vorgegebenen Wegen oder Verbindungen folgen, ist eine solche Netzwerkanalyse sinnvoll.

Obwohl es inzwischen viele Algorithmen gibt, die mathematisch-statistische und geometrisch-topologische Analysen sowohl beim Raster- als auch beim Vektormodell ermöglichen, geht der Trend zu einer Verbundnutzung beider Systeme. Moderne GIS sind daher meist in der Lage, Rasterdaten mit Vektordaten zu überlagern oder verfügen über Module, um unterschiedliche Datentypen zu konvertieren, das heißt Rasterdaten in ein Vektorformat umzurechnen oder umgekehrt.