Наборы данных ГИС представляют наборы отдельных объектов с их географическим положением и формой точно так же, как слои на карте, но дополняют их хранящейся в атрибутах описательной информацией для каждого пространственного объекта.
До возникновения ГИС картографы создавали серии картографических слоев, которые использовались для географического описания и характеристики местоположения. Зачастую их делали на диапозитивах, которые можно наложить друг на друга на светостоле. Таким образом можно было визуально показать пространственные взаимоотношения и узнать подробнее о характерных особенностях территории. На основании этого делались различные заключения.
Одним из ученых, использовавших этот процесс для планировки, был Д-р Ian McHarg, ландшафтный архитектор и известный исследователь в области регионального планирования с помощью естественных систем. Его главный труд – книга Design with Nature была опубликована в 1969 г. В этой книге были обозначены основные концепции экологического планирования, которые были сделаны на основании наложения картографических слоев. Более подробно о Ian McHarg и его работе вы можете узнать в Википедии.
Примерно в то же время д-р Roger Tomlinson, которого называют ''отцом ГИС'', высказал свои первые идеи по поводу ГИС. Помимо основных аспектов, он также говорил о тематических слоях и наложениях как главном преимуществе ГИС.
Оба они задумывались о том, как географическая информация будет разделена на серии логических информационных слоев, а не на наборы случайных объектов. Они предвидели, что наборами однородных объектов можно управлять, как отдельными слоями. Тогда пользователи ГИС организовывали информацию в отдельные "темы", которые описывали распределение явления и то, как каждая тема будет вписана в географическую среду. Тогда же было выявлено, что можно использовать простейшие типы данных ГИС (точки, линии, полигоны и растры). Их можно комбинировать в зависимости от их расположения, то есть, привязывать наборы данных, которые впоследствии формируют карту, или исследовать их наложение с помощью операций геообработки (например, наложение полигонов).
Кроме того, эти пионеры ГИС предложили протокол для наборов данных и способов управления ими, как географических слоев данных. Ниже приведен пример представления почв.
Каждый участок (полигон) в указанной области должен иметь определенный тип почв, а типы почв должны быть систематически классифицированы и описаны с помощью свойств и атрибутов каждого полигона. В данном случае, все возможные характеристики почв занесены для каждого полигона почв.
Можно выявить однородные области, очертив различные области, представляющие преобладающий тип почв (то есть, полигоны слоя типов почв и их описания в качестве атрибутивных значений).
Этот принцип организации географических слоев стал основным универсальным принципом ГИС, который определяет строение геоинформационных систем, операции и управление, а также применение географической информации.