Analyyseihin voidaan lukea operaatiot, joiden avulla saadaan olemassa olevien aineistojen perusteella tuotettua uutta haluttua tietoa. Koska ilmiöiden maantieteellinen asema ja jakautuminen ja sen visualisointi on GIS-järjestelmien vahvinta aluetta, voidaan lähes kaikkia paikkatietojärjestelmillä tehtävää tiedon  muokkausta kutsua spatiaaliseksi analyysiksi.

Rasteripohjaisen analyysin käyttöalue on laaja. Rasterianalyysiä käytetään etenkin ympäristön seurannassa, maakäytön/maisemansuunnittelussa, valuma-alueiden ennustamisessa ja tulva-alueiden kartoittamisessa. Kaukokartoitusaineiston analysointi ja muokkaus yhdessä muista lähteistä saatujen aineistojen kanssa onkin GIS-analyysin vahvimpia alueita.

Aronoff on  [Aronoff, 1991] esittänyt sijainti- ja ominaisuustietoihin kohdistuvien analyysien jaon neljään ryhmään: 

• Sijaintitiedon säilyttävä tiedonhallinta (haku, luokittelu, yleistys, mittaus) 
• Overlay-analyysit
• Naapuruusanalyysit
• Yhdistävyysanalyysit

Koska rasteritiedossa tieto esitetään riveillä ja sarakkeilla, on leikkausanalyysien teko helpompaa ja nopeampaa kuin vektoriaineistolla. Tietokantaan linkitys tuo simuloinnin käytön laajemmaksi, koska rasterikartan tunnus mahdollistaa yhteisen toimivan tunnuksen tietokannan suuntaan.

Leikkausanalyysistä (overlay-analyysi) voidaan esittää seuraava malli, jossa kahdesta rasteriaineistosta luodaan kolmas (joka taas on vektoroitavissa ==> rasteri-vektorikonversio):

Leikkausanalyysissä tarkastellaan eri tasoille luotujen karttarasterin ominaisuuksia ja tarkastellaan niitä päällekkäin (map overlay).

Naapuruuusanalyysissä rasterilla on samalla karttatasolla neljä lähintä pikseliä, joiden kanssa sillä on yhteinen sivu (4-naapuruus). Jos huomioidaan nurkkapisteet, saadaan yhteensä kahdeksan mukaan tulevaan pikseliä (8-naapuruus). Aluetta voidaan analysoida ominaisuuksien jatkuvuuden tai vaihtumissuunnan perusteella. 

 

Esimerkkejä:

• Valuma-alueiden malleissa rasterin arvona on korkeusasema, jolloin jokaiselle rasterille lasketaan veden mahdollinen virtaussuunta (pienemmän korkeusarvon suuntaan).

• Voidaan käyttää mm. hakkuumahdollisuuksien arviointiin metsäautotien rakentamisessa, jossa "liukuvan ikkunan" suodatuksella annetaan kunkin pisteen rasterille arvoksi 400 X 400 m kokoisen ikkuna keskiarvo. Näin puustoinen kuvio "ohjaa" ja vaikuttaa tielinjaukseen.
• Rasteritiedostoja voidaan käyttää myös verkostoanalyyseihin määrittämällä  pienimmän vastuksen reittejä viereisten pikseleiden arvojen perusteella. Tällöin ns. kustannuspintana voi toimia joko rasterin alkuperäinen tai jollain menetelmällä laskettu arvo.

Yhdistävyysanalyysi on topologiaan perustuva analyysi, jossa  lasketaan pikseleitten ominaisuuksien arvoja ja kertymää voidaan verrata esim. mahdollisten kulkureittien pikseleiden arvoista. Yhdistävyysanalyysiä käytetään energiapuuvara-, maaston kuljettavuus- sekä näkyvyysanalyyseissä. 

Esimerkki yhdistävyysanalyysistä: Tiestörasteriin nähden muodostetaan etäisyysrasteri, jossa pikselin arvo on etäisyys lähimpään tiehen. Tämän arvon ja kuviokarttarasterin avulla lasketaan kunkin kuvion keskimääräinen etäisyys tiehen. Kuvan mallissa hakkuualueen ja tien välissä on lampi, joka merkitään rasteritietomallissa suurella arvolla ja laskennassa se  "kierretään". 

Analyysissä voidaan kerätä myös "kustannuspintaa", jossa lasketaan pikseleittäin reitin kumulatiivinen arvo. Arvoon vaikuttaa välialueen kosteikot, kasvillisuus, maaston jyrkkyys, suojelualueet jne., jotka painoarvollaan vaikuttavat reitin valintaa. Pyritään etsimään kustannukset minimoiva reitti, jossa etäisyyttä on painotettu kustannuspinnalla.

Maastopalojen hallinta ja paljastaminen ilmakuvien, GIS:n yms. avulla. (Wildfire-projekti, Kalifornia)

Maastopalojen kartoituksessa on huomattu, että topologialla ja kasvillisuudella on merkitystä paloalueen sijainnin ja koon jäljittämisessä. Maastopalojen hallinnassa käytettiin kolmea toimintaa tukevaa pääaluetta:

• reaaliaikaista kaukokartoituskuvien visualisointia
• ajoneuvojen paikannusta
• tieverkkoa

Lentokoneesta otetut tutkakuvat  paloalueesta ja lähiympäristöstä siirrettiin työasemalle, jossa ne oikaistiin ja siirrettiin käytössä olevaan GIS-järjestelmään. Tietoa kerättiin neljältä kanavalta: rakennelmien ja kasvillisuuskuvioiden analysointiin, kuumien palorintamien tarkasteluun ja lämpötilan analysointiin. Rasteriaineistoa käytettiin mm.

• pankromaattisissa ortokuvissa
• lämpöilmakuvissa ja sen aikasarjoissa
• palaneen alueen laajuuden esittämisessä
• maaston alueet tulenarkuustyypeittäin
  • rakennetut alueet
  • ruohikkoalueet
  • havumetsäalueet
  • ikivihreä alue 1
  • ikivihreä alue 2
  • tammimetsiköt
  • rakennetut alueet (sis. kasvillisuutta)
  • pensaikkoalueet

Luokat jaettiin jaettiin viiteen eri tulenarkuusluokkaan ja värjättiin analyysitulostuksessa eri väreillä tulenarkuuden mukaan. Visualisointimahdollisuus antoi palontorjunnan johdolle tietoa palonherkistä alueista ja ennakoinnin mahdollisuuden. Samoin palontorjujien opastus ja eksyneiden ryhmien tunnistus kuului osana toimintaan.