空間數據是GIS的重要組成部分，整個GIS都是圍繞空間數據展開的。原始數據往往存在數據結構、數據組織等方面與用戶自己的信息系統不一致，因而需要進行轉換和處理，如投影變換，不同數據格式之間的相互轉換。
一、投影變換
投影變換（Projection Transformation），就是從一種地圖投影變換為另一種地圖投影的理論和方法。各種地圖的數學基礎（即所采用的地圖投影）往往並不相同，當運用一種地圖作為資料來編制以另一種投影為數學基礎新地圖時，就會出現投影變換的問題。（投影變換是兩平面間的點的變換，也就是（x,y）→（X,Y）,即建立兩者之間的函數關系，並通過這種關系進行轉換）
1.投影變換基礎
由於球面上任一點的位置是用地理坐標（緯度φ、精度λ）表示，而平面上的點的位置是用直角坐標（縱坐標x、橫坐標y）或極坐標（動徑ρ，動徑角δ）表示，所以想要將地球表面上的點轉移到平面上，必須采用一定的數學方法來確定地理坐標與平角直角坐標或極坐標之間的關系。這種在球面和平面之間建立點與點之間函數關系的數學方法，稱為地圖投影。
2.定義投影
坐標系統的定義是在不改變當前數據集中特征XY值的情況下，對該數據集指定坐標系統信息。（1.在ArcToolBox中定義投影。2.在ArcToolBox中改變定義投影。3.在數據框中定義或改變投影）
3.投影變換
1.打開ArcToolBox，展開"Data Management Tools"下的"Projections and Transformations"選項，選擇命令"定義投影（DefineProjection）"
2.在投影對話框中，依次設定輸入要素類為、輸出要素類和輸出坐標系。
3.單擊確定按鈕完成變換。
4.數據變換
對矢量數據的相應操作在ArcMap中編輯工具條中實現。而柵格數據的相應操作則集中在ArcToolBox的Data Management Tools工具集中。
1.File(翻轉)；2.Mirror（鏡像）；3.Rescale(重設比例尺)；4.Rotate（旋轉）；5.Shift（偏移）；6.Warp（扭曲/翹曲）
二、數據結構和格式轉化
1.空間數據的來源有很多，如地圖、工程圖、規划圖、照片、航空、和遙感影像等，因此空間數據也有很多格式。根據需要進行轉換。轉換是數據結構之間的轉換，而數據結構之間的轉換又包括同一數據結構不同組織形式間的轉換和不同數據結構間的轉換。其中不同數據間的轉換主要包括矢量到柵格數據的轉換和柵格到矢量數據的轉換。利用數據轉換工具，可以轉換Raster、CAD、Coverage、Shapefile和GeoDatabase等多種GIS數據格式。
2.地理信息系統的空間數據結構主要有矢量結構和柵格結構。柵格結構是簡單直觀的空間數據結構，又叫做網格結構（raster或gridcell）或像元結構（pixel），是指將地球表面划分為大小均勻緊密相鄰的網格陣列，每個網格作為一個像元或像素，由行、列號定義，並包含一個代碼，表示該像素的屬性類型或量值，或僅僅包括指向其屬性記錄的指針。
3.①柵格數據向矢量數據的轉換。 ②矢量數據向柵格數據的轉換。
4.數據格式之間的轉換：對於ArcGIS來說，數據格式轉換可分為兩種，一種是其他數據格式的數據到ArcGIS使用數據的轉換，另一種是ArcGIS使用格式到其他數據的轉換。
5.（Conversion Tools工具）①CAD數據的轉換。②ASCII文件的轉換。③E00文件的轉換。④輸出到CAD數據轉換。⑤KML數據的轉換。⑥柵格數據向ASCCII文件的轉換。