Lưu trữ dữ liệu liên quan đến tạo lập CSDL không gian (đồ hoạ, bản đồ). Nội
dung của CSDL này có thể bao gồm tổ hợp dữ liệu vector hoặc/và dữ liệu raster, dữ
liệu thuộc tính để nhận diện hiện tượng tham chiếu không gian. Thông thường dữ
liệu thuộc tính của GIS trên cơ sở đối tượng được lưu trong bảng, chúng chứa khoá
dùng để liên kết giữa dữ liệu thuộc tính và dữ liệu không gian tương ứng. Trong
bảng thuộc tính cũng có thể bao gồm cả giá trị không gian như độ dài đường, diện tích vùng mà chúng đã được dẫn xuất từ biểu diễn dữ liệu hình học.
Với dữ liệu raster thì các tệp thuộc tính thông thường chứa dữ liệu liên quan
đến lớp hiện tượng tự nhiên thay cho các đối tượng rời rạc. Việc lựa chọn mô hình
raster hay mô hinh vector để tổ chức dữ liệu không gian được thực hiện khi thu thập
dữ liệu vì mỗi mô hình tương ứng với các tiếp cận khác nhau. Thông thường CSDL
GIS cho khả năng quản trị cả hai mô hình không gian nói trên, khi xây dựng CSDL
không gian thì nhất thiết phải liên kết bảng dữ liệu liên quan đến hiện tượng tương ứng.
Theo thuật ngữ của hệ quản trị CSDL thì các mô hình vector và raster được xem như những thí dụ của mô hình quan niệm. Chúng mô tả các quan niệm liên
quan đến ứng dụng thế giới thực được biểu diễn trong CSDL. Các mô hình quan niệm được mô tả theo nhiều cấp bậc trừu tượng, trong đó các mô hình vector và raster là ở mức trừu tượng thấp nhất. Chúng gần với biểu diễn dữ liệu máy tính hơn
các mô hình trên cơ sở dữ liệu đối tượng, mạng và bề mặt. Khái niệm mô hình dữ
liệu lôgic được sử dụng để đề cập đến cách mà DBMS tổ chức mô hình quan niệm
thành tệp, bản ghi, chỉ số. Ngày nay, công nghệ CSDL truyền thống không còn thích hợp với việc quản lý dữ liệu địa lý. Một số hệ GIS được sử dụng rộng rãi đã xây dựng CSDL trên cơ sở tổ hợp mô hình quan hệ quản lý thuộc tính phi hình học
và lựợc đồ chuyên dụng, phi quan hệ để lưu trữ, xử lý dữ liệu không gian. Một vài
GIS khác đã lợi dụng các phương tiện của lược đồ lưu trữ CSDL quan hệ để quản lý
cả hai loại dữ liệu hình học và phi hình học.
Phương tiện truy nhập trong CSDL GIS bao gồm cả phương tiện có sẵn của
CSDL quan hệ chuẩn và khả năng xây dựng câu hỏi truy vấn để tìm thông tin mà giá trị của chúng bằng hoặc nằm trong khoảng xác định. Đặc tính đặc biệt theo vị trí đối với hệ toạ độ nào đó và theo các quan hệ không gian. Do nhu cầu khai thác thông tin trên CSDL không gian thường bao gồm phương pháp chỉ số không gian
đặc biệt. Câu hỏi không gian thường là tìm ra đối tượng nằm trong hay trên các biên của cửa sổ hình chữ nhật. Khai thác dữ liệu trên cơ sở vị trí hay quan hệ không gian được xem như là nền tảng của thâm nhập CSDL GIS.