像元位置表示空间位置，像元值表示地物或现象的属性。栅格数据适合于表达空间上连续的实体要素。在栅格模型中，地理空间被划分为规则的小单元，每个小单元称作一个栅格，被赋予一个特定的值，这种规则格网通常采用三种基本形式，正方形、三角形、六边形。空间位置由栅格单元的行列号确定，空间物体由若干栅格单元隐式表达，点实体在栅格数据结构中表示为一个像元，线实体则表示为在一定方向上连接成串的相邻像元集合，面实体由聚集在一起的相邻像元集合表示。

栅格数据结构假设地理空间可以用笛卡尔空间来描述，但每个笛卡尔平面（即数组）中的像元只能有一个属性数据，同一像元要表示多种地理属性时则需要多个笛卡尔平面，每个笛卡尔平面表示一种地理属性或同一属性的不同特征，这种平面称为层。栅格数据可能的组织方式有：①以像元为记录的序列，不同层上同一像元的属性值表示为一个列数组。②以层为基础，每一层又以像元为序记录它的属性值，一层记录完以后再记录下一层，这种方法简单但是需要的存储空间最大。③以层为基础，每一层内以多边形（也称制图单元）为序记录多边形的属性值和充满多边形的各像元坐标。

栅格数据结构很适合计算机处理，因为行列像元矩阵非常容易存储、维护、显示。栅格数据是二维表面上地理数据的离散量化值，这意味着一定面积内地理数据的近似性，栅格单元的大小代表空间分辨率，表示表达的精度。

栅格数据由于自身的数据结构特点，在数据处理和分析中通常使用线性代数的二维矩阵分析法作为数据分析的数学基础。栅格数据的分析处理方法可以概括为聚类聚合分析、多层面复合叠置分析、窗口分析及追踪分析等几种基本的分析方法。栅格数据的叠置和组合十分容易方便，数学模拟方便，但是图形数据量大，用大像元减少数据量时，精度和信息量易受损失，地图输出不精美，难以建立网络连接关系，投影变换花的时间多。