No modelo vetorial, a localização e a aparência gráfica de cada objeto são representadas por um ou mais pares de coordenadas. Esse tipo de representação é exclusivo do GIS.

Os tipos possíveis de representação matricial são: grade regular como uma matriz de reais; imagem em tons de cinza, representada por meio de uma matriz cujos valores representam os valores de cinza da imagem; imagem temática, que é uma representação matricial de um geocampo; imagem sintética ou codificada, representada em cores.

A representação matricial supõe que o espaço pode ser tratado como uma superfície plana, onde cada célula está associada a uma porção do terreno. A resolução do sistema é dada pela relação entre o tamanho da célula no mapa ou documento e a área por ela coberta no terreno.

Representações associam-se a tipos de dados. Dados temáticos, por exemplo, admitem tanto representação matricial quanto vetorial.

Representação matricial consiste no uso de uma malha quadriculada irregular sobre a qual se constrói, célula a célula, o elemento que está sendo representado.

Na representação vetorial, a representação de um elemento ou objeto é uma tentativa de reproduzi-lo o mais exatamente possível. Qualquer entidade ou elemento gráfico de um mapa é reduzido a três formas básicas: pontos, linhas e áreas ou polígonos.

Objetos de área podem ter três formas diferentes, dependendo de sua utilização: objetos isolados, objetos aninhados ou objetos adjacentes.

As linhas poligonais, arcos ou elementos lineares são um conjunto de pontos conectados. Um polígono é a região do plano limitada por uma ou mais linhas poligonais conectadas de tal forma que o último ponto de uma linha seja próximo, mas não idêntico, ao primeiro da próxima.

Um ponto é um par ordenado (x, y) de coordenadas espaciais. Além das coordenadas, outros dados não espaciais (atributos) podem ser arquivados para indicar o tipo de ponto que está sendo tratado.

Um objeto não espacial é um objeto que não possui localizações espaciais associadas.