除 GIS 数据类型之外，要素和栅格还常与其他要素和保存在多个表中的属性值产生关系。这些空间和属性关系以及某些行为可通过扩展三种基本类型的地理信息进行建模。
下面是空间和属性关系的一些示例。
网络
某些线状要素会彼此相连。例如，道路网中的街段、水网中的管道、水文网中的河流线以及电网中的电线都会互相连接。通过追踪网络可执行许多操作，例如，查找最快行驶路径、识别出水网中要关闭的阀门或者追踪河流的下游。
拓扑
许多要素彼此相邻并具有重叠几何；例如，相邻的县、宗地及其他行政区域共享重叠的边。
相关表
要素的许多描述性信息通常存储在单独的属性表中。使用标准的关系数据库方法可将这些单独属性表中的属性与各个要素相关联。
汇总
所有类型的地理信息（要素、栅格和属性）均可参与这些空间和属性关系。在 GIS 中，可使用扩展的数据类型（例如拓扑和网络）对这样的关系进行建模。
此外，可通过对地理对象应用一系列的空间运算符来发现和识别出多种类型的空间关系。例如，可在要素周围的给定距离处创建缓冲区并与另一个数据集进行面叠加，从而识别出 GIS 中靠近某一要素的其他要素。
