Die Besonderheit des Raumes (und der Zeit) wurde schon immer sehr rege interdisziplinär diskutiert, da sie für die verschiedensten Wissenschaften von großem Interesse ist. Einen wichtigen Sachverhalt stellte der Philosoph KANT heraus, nachdem er in seiner Kritik der reinen Vernunft die Annahme widerlegte, Raum sei eine aus Erfahrung gewonnene Kategorie:
Raum und Zeit (wie auch die Begriffe Ursache und Wirkung) sind Kategorien, die jeder Erfahrung vorausgehen - vielmehr machen sie diese und damit jede Erfahrungswissenschaft erst möglich.Er unterschied also das Konzept des Raumes von Attributen wie Farbe oder Länge. Diese Sonderstellung ist es auch, welche den Bedarf spezieller Informationssysteme für Geo-Anwendungen ausmacht, da räumliche Daten von allgemeinen Informationssystemen nur unzureichend erfaßt werden können.
In einem GIS muß es demnach die Möglichkeit geben, auch räumliche Objekte abzulegen und diese effizient zu verarbeiten; auf die Modellierung solcher Objekte wird in Abschnitt 2.2 noch genauer eingegangen. Es sollen also spezielle räumliche Datentypen zur Verfügung gestellt und Operationen darauf angeboten werden. Dabei ist jedoch nicht nur eine räumliche Kompenente gemeint, die einfach an die Datenbank gekoppelt wird - die Verknüpfung von Sachdaten und räumlichen Daten muß auch möglich sein.
Zur vollständigen Integration räumlicher Daten ist als weitere Anforderung an Geo-Informationssysteme ein effizienter räumlicher Datenzugriff zu stellen. Es besteht die Notwendigkeit, aus einer großen Menge von Objekten im Raum diejenigen zu extrahieren, welche in einem bestimmten Bereich liegen. Dies wird über räumliches Indexing erreicht, welches vergleichbar mit einem B-Baum (vgl. [BM72]) für Standardattribute ist. Der üblichste Vertreter ist der sogenannte R-Baum (vgl. [Gut84]), dessen genaue Funktionsweise noch in Kapitel 4 erläutert wird.
Eine weitere wichtige Anforderung an ein GIS ist die Verfügbarkeit räumlicher Beziehungen. Hierbei sind zu unterscheiden: