位置与几何关系分析
位置是空间对象的基本特征，矢量叠加分析、地图代数、选址分析等经典GIS空间分析方法都是基于位置特征分析方法的代表。空间几何关系分析主要是对空间目标之间由位置、形状、方位、连通性和相似性等基本几何特征所引起或决定的关系进行研究。
A.邻近分析
邻近分析主要表达地理空间中目标地物距离相近的程度，可用于查找设定距离和行程范围内的临近要素，描述地理要素提供服务的范围或对周围环境产生影响的范围。例如：
1. 建造一条铁路，需要考虑铁路的宽度及铁路两侧所保留的安全带，以计算铁路世纪占用的空间；
2. 公共设施如商场、邮局、银行、医院、学校等需要根据其服务范围选址；
3. 对于一个有噪声污染的工厂，需要根据其污染影响范围确定选址及防护措施；
4. 任意地理位置的气象数据需要通过选取附近气象站数据来参考和替代；
诸如此类的问题都需要度量地理要素与周围环境的距离关系，或者说都需要肚量地理要素与其邻近地理要素之间的关系，都属于邻近分析。
距离是空间的一种尺度。对地理要素之间距离的两侧是邻近度分析的基础，也是描述空间几何关系的重要指标之一。而距离的类型大致分为六种：
欧氏距离：欧氏距离能够保持坐标轴平移或旋转后的不变性，二维空间的欧氏距离公式为：D = [(X2-X1)^2 + (Y2-Y1)^2]^1/2
曼哈顿距离：曼哈顿距离是指平面上两点X方向和Y方向距离之和。曼哈顿距离也成为出租车距离，是用于城市中矩形街区的结构。公式为：D = |X2-X1|+|Y2-Y1|
棋盘距离：棋盘距离源自国际象棋中任一点的八方向均算作同样的一步。平面上两点间X方向距离与Y方向距离较大者成为棋盘距离。公式为：D = MAX{|X2-X1|,{Y2-Y1}}
时差距离：时差距离是平面上两点X方向距离，当X为经度时，该距离代表时差，公式为：D = |X2-X1|
大地线距离：大地线距离也成大圆距离，是指两个地理要素在旋转椭球面上的最短距离。大地线也称为短程线或测地线，是椭球面上的一条三维曲线。而上面所述的曼哈顿距离、欧氏距离等均为二维距离。显然，两点之间投影后的欧氏距离与大地线距离存在一定的偏差。
栅格距离：栅格数据的距离是量测一个像元中心到另一个像元中心的距离，其测量经度受像元大小影响。栅格数据中距离的计算主要采用数学形态学和地图代数的方法。
B.缓冲区分析
缓冲区是指为了识别某一地理要素或空间物体对其周围地物的影响度而在周围建立的具有一定宽度的带状区域。新建立的带状区域（多边形）就称为缓冲区，应该注意的是：缓冲区并不包括原来的地理要素。缓冲区的形态可以分为点、线、面三种基本形态。
点要素的缓冲区：以点要素为圆心，以缓冲距离R为半径的圆。当不同点要素的缓冲区出现重叠时，可以选择保留各要素独立的缓冲区或将重叠部分融合。
线要素的缓冲区：线要素的缓冲区是以线要素为轴线，以缓冲距离R为平移量向两侧做平行曲（折）线，在轴线两端构造两个半圆弧最后形成源头缓冲区，与点要素的缓冲区类似，也可能存在不同线要素的缓冲区有重合的情况，可以选择保留的融合处理。
面要素的缓冲区：面要素的缓冲区是以面要素的边界线为轴线，以缓冲距离R为平移量向边界线的外侧或内侧作平行曲（折）线所形成的多边形。对于不同面要素缓冲区重合的情况，可以类似点要素和线要素进行融合处理。
C.泰森多边形分析
为了能根据离散分布的气象站降水数据计算某地平均降水量，荷兰气候学家 Thiessen 于1991年提出，将所有相邻气象站连成三角形，并作三角形各边的垂直平分线，每个气象站周围的若干垂直平分线变围成一个多变形，用这个多边形内所包含的唯一一个气象站的降水强度来表示合格多边形区域内的降水强度，该多边形成为泰森多边形。
泰森多边形的特征：
1. 每个泰森多边形内仅含有一个控制点数据；
2. 泰森多边形内的点到相应控制点的距离最近；
3. 位于泰森多边形边上的点到其他两边控制点的距离相等；
4. 在判断一个控制点与哪些控制点相邻时，可直接根据泰森多边形得出结论，即如泰森多边形是n边形，则与n个离散点相邻；
D.矢量叠加分析
叠加分析是指将同一地区、同一比例尺、同一数学基础，不同信息表达的两组或多组专题要素的图形或属性数据进行叠加，根据各类要素的位置、形态关系建立具有多重属性组合的新图层，对在结构和属性上既相互重叠，有相互联系的多种现象要素进行综合分析和评价；或者对反映不同时期同一地理数据进行多时相系列分析，从而深入揭示各种现象要素的内在联系及其发展规律的一种空间分析方法。
叠加分析按照要素类型可分为三种：
1. 点与多边形的叠加；（例如：水质监测井分布图（点）和水资源四级分区图（多边形）进行叠加分析，水资源司机分区的属性信息就添加到水质监测井的属性表中，通过属性查询可以知道每个监测井属于哪一个四级区）
2. 线与多边形的叠加；（例如：一个河流层（线）与行政分区层（多边形）叠加到一起，若河流穿越多个行政区，行政区分界线就会将河流分成多个弧段，可以查询任意行政区内河流的长度，计算河网密度等）
3. 多边形与多边形的叠加；（例如：行政分区层（多边形）和水资源四级分区图（多边形）叠加到一起，能知道水资源四级分区和行政分区的潜在关系）
