Nhiều vấn đề trong GIS đòi hỏi sử dụng lớp chồng ghép của các dữ liệu chuyên đề khác nhau. Chẳng hạn như chúng ta muốn biết vị trí của các căn hộ giá rẻ nằm trong khu vực gần trường học; hay khu vực nào là các bãi thức ăn của cá voi trùng với khu vực có tiềm năng dầu khí lớn có thể khai thác; hoặc là vị trí các vùng đất nông nghiệp trên các khu vực đất đai bị xói mòn,… Trong ví dụ liên quan đến đất xói mòn trên, một lớp dữ liệu đất đai có thể được sử dụng để nhận biết các khu vực đất đai bị xói mòn, đồng thời lớp dữ liệu về hiện trạng sử dụng đất cũng được sử dụng để nhận biết vị trí các vùng đất sử dụng cho mục đích nông nghiệp. Thông thường thì các đường ranh giới của vùng đất bị xói mòn sẽ không trùng với các đường ranh giới của các vùng đất nông nghiệp, do đó, dữ liệu về loại đất và sử dụng đất sẽ phải được kết hợp lại với nhau theo một cách nào đó. Chồng ghép lớp bản đồ chính là phương tiện hàng đầu hỗ trợ việc thực hiện phép kết hợp dữ liệu đó.
Chồng ghép lớp có thể được xem như là một công cụ chồng lớp theo chiều thẳng đứng và hợp nhất đối với dữ liệu không gian. Các đối tượng trong mỗi lớp dữ liệu được bố trí ở trên cùng và các đường ranh giới của các đối tượng điểm, đường và vùng được hợp nhất vào trong một lớp dữ liệu duy nhất. Dữ liệu thuộc tính cũng được ghép với nhau do vậy lớp dữ liệu mới sẽ bao gồm các thông tin chứa trong mỗi lớp dữ liệu đầu vào.
- Chồng ghép vector:
Theo mô hình vector, các đối tượng địa lý được biểu diễn dưới dạng các điểm, đường và vùng. Vị trí của chúng được xác định bởi các cặp tọa độ và thuộc tính của chúng được ghi trong các bảng thuộc tính. Cho đến nay, trong GIS, người ta phân biệt ba loại chồng ghép vector sau:
+ Chồng ghép đa giác trên đa giác (overlay) : Chồng ghép đa giác là một thao tác không gian trong đó một lớp chuyên đề chứa các đa giác được chồng ghép lên một lớp khác để hình thành một lớp chuyên đề mới với các đa giác mới. Mỗi đa giác mới là một đối tượng mới được biểu diễn bằng một dòng trong bảng thuộc tính. Mỗi đối tượng có một thuộc tính mới được biểu diễn bằng một cột trong bảng thuộc tính.