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对空间问题的建模，分为两类：一是对空间数据进行表达的建模， 这在前面已经叙述；二是对空间数据进行处理和计算建模。
处理模型是描述在表达模型中建模的对象的交互处理。 使用空间分析的工具对对象之间关系进行建模。 由于在对象之间存在不同类型的交互操作， 因此GIS软件需要提供大量合适的工具来描述这类交互操作。 处理模型有时也被称为地图建模。处理模型经常用于描述处理过程， 但也经常用于对一些即将发生的行为进行预测。 每个空间分析操作或功能都可以被认为是一个处理模型。 一些处理模型是简单的，但另外一些处理则可能相当复杂。
其复杂性可能需要增加逻辑描述、结合多个简单处理模型， 将简单模型视作空间分析的对象进行建模。 例如，两个图层之间的叠置计算，逻辑运算等是简单处理模型， 它们可以组合成对多个图层的混合计算的复杂模型， 甚至是矢量数据和栅格数据图层的混合计算的复杂模型。
空间数据的分析模型有很多种类，它们用于解决不同的空间问题。 例如，适宜性建模，用于寻找像新校址、新的定居点、 新的污水处理厂等的最佳位置；距离建模， 用于计算如从武汉飞往华盛顿的飞行距离等； 水文模型，用于分析水的流向；表面建模，用于分析某个区域不同位置的污染水平等。