由于空间数据存在非结构化特征、空间关系特征，使得通用数据库管理系统在管理空间数据时，面临较多问题。因此，在空间数据库设计好后，还需解决空间数据的组织问题。

一般来说，空间数据的组织方法有这么几种：

第一种是采用采用“分层”方式进行数据组织，这是一种起源于地图制图的空间数据组织方式。在这种方式中，图层可根据地理事物或地理现象的分类，然后按数据类型（矢量、栅格、影像等）、专题内容（theme）、要素几何类别（点、线和面）、时间次序等进行设定。

分层数据组织方式的优点是有利于用户根据实际需要，灵活地选择若干图层将其叠加组合在一起，构成数据层组或子集，进行分析和制图表达；分层数据组织既适合于矢量数据也适合于栅格数据，也是当今大多数GIS 空间数据库所采用的主要数据组织形式。其缺点是层与层之间的数据必须经过层叠置处理才能关联在一起，在叠置处理中，对栅格数据常需要大量存储空间来完成操作，而矢量数据则需大量的计算处理；同一图层内各要素的空间关系较为简单并易于处理，而不同图层上地理要素之间的空间关系则较难处理。

当对大范围区域内众多类型空间数据进行存储和管理时，为了提高数据存储与管理的效率，可将空间数据所覆盖的区域范围分割为若干个块或分区，按块分别进行空间数据的组织，这就是第二种空间数据组织方式，分块组织方式。这样的块可以是规则的，如按图幅范围所划分的规则块，也可以是不规则的，如按照行政区边界范围进行不规则分块。在实际进行空间数据组织时，分块与分层可同时采用，并不冲突，即在每一分块范围内，空间数据仍可分层组织。

分块式数据组织的优点是可提高数据存取的效率，是各级基础地理数据组织的主要方式，但其缺点是割裂了跨多个分块的地理要素，如水系、铁路等，给空间数据查询、分析操作造成障碍。

为了克服空间数据分幅或分块组织时，导致对跨越多个图幅或分块地理要素的割裂或不一致，从而难以查询和分析等问题，在涉及大范围、海量空间数据的数据组织时，通常采用连续、无缝的数据组织形式，以满足用户任意和透明地访问和操作数据的要求。

无缝空间数据组织有三种实现途径：几何无缝、逻辑无缝和物理无缝的方式。在实际空间数据组织中，通常将分层数据组织和无缝数据数据组织形式同时使用，在对不同类型地理要素进行分类分层的基础上，再进行物理无缝的数据组织和管理。

最后一种空间数据组织方式是多尺度空间数据组织方式，这种方式主要用在需要从宏观到微观，以不同的层次细节来刻画地理要素的时候。多尺度空间数据库的构建途径主要有三种：

一是按比例尺的各个层级，事先分别构建多个比例尺的空间数据库，此为静态方式；

二是建立一个较大比例尺的空间数据库，而其他层次比例尺的空间数据则采用自动综合算法由该库动态地派生，这一方式也称为动态方式；

三是事先建立少量等级且比例尺跨度较大的空间数据库作为基本骨架，对相邻比例尺的数据则采用自动综合方法予以生成，此为混合方式。

后两种方式要求GIS 应具有较高的自动综合能力，而自动综合至今仍是一个难题，所以第一种方式是当前主要的多尺度空间数据库构建方式。