Выбор модели и структуры данных является важной задачей моделирования пространственных данных. Выделяются четыре категории геопространственных объектов: точки, кривые, многоугольники, пространственные наборы.
Точка описывает нульмерный объект. Кривая — образ одномерного объекта. Кривая моделируется набором прямых линий или сплайнинтерполяцией. Многоугольники задают область на плоскости. Пространственные наборы описывают сложные объекты, состоящие из совокупности точек, кривых и многоугольников. Каждый объект имеет набор характеристик. В состав характеристик входят номер объекта, код объекта по классификатору и ряд характеристик, которые задают свойства объекта.
Для применения операций над пространственными объектами они объединяются в слои или пространства. Каждый слой имеет набор своих характеристик.
Простейшее и наиболее общее из всех пространств называется множественно-ориентированным. К числу основных отношений применяемых в этом пространстве относятся отношения объединения, пересечения, включения и членства.
Другой вид пространств представляют собой топологические пространства. Топологические пространства допускают над собой гомоморфные и изоморфные преобразования. При изоморфных преобразованиях сохраняется форма объекта, а при гомоморфных — нет.
Обычными пространственными отношениями являются вложение, пересечение, соприкосновение, соседство. Так точка может находиться внутри, снаружи или на границе плоскости. Кривая может пересекать внутреннюю область поверхности или соприкасаться с поверхностью или не пересекаться с нею.
Топологическая форма представления отличается от обычной векторной модели тем, что объекты в каждом слое, обработаны специальной процедурой учета топологии, которая просматривает, как правило, все объекты в слое и создает описание их расположения друг относительно друга. Для хранения описания расположения объектов друг относительно друга процедура построения топологии создает еще одну или несколько специальных таблиц. В этих таблицах хранятся не атрибутивные данные объектов, а список всех объектов слоя со ссылками друг на друга. Для того чтобы описать расположение друг относительно друга линейных объектов, потребуется еще составить список всех точек, которые являются концами для линейных объектов. Естественно, в местах пересечения такие точки будут общими. Эти точки называются узлами. Поэтому при построении, линейной топологии учитываются не только сами линейные объекты, но и узлы. Список линейных объектов хранится в одной специальной таблице, а список узлов в другой. Для каждого линейного объекта в специальную таблицу характеристик вносятся номера двух узлов. Начального и конечного. Центроид — это точка, которая лежит внутри полигона. На этот центроид каждый линейный объект, являющийся границей полигона, также имеет ссылку.