La géodatabase est un modèle relationnel orienté objet

La géodatabase utilise une architecture d'application multi-niveaux en implémentant des logiques et des comportements avancés dans le niveau d'application au-dessus du niveau de stockage des données (géré dans plusieurs systèmes de gestion de bases de données (SGDB), fichiers ou documents XML (Extensible Markup Language)). La logique applicative de géodatabase inclut la prise en charge d'une série d'objets de données et de comportements de système d'information géographique (SIG) génériques tels que des classes d'entités, des jeux de données raster, des topologies, des réseaux, et bien d'autres.

Cette architecture de géodatabase à plusieurs niveaux porte parfois le nom de modèle relationnel orienté objet.

La responsabilité de la gestion des jeux de données géographiques est partagée entre le logiciel ArcGIS et le SGBD générique. Certains aspects de la gestion des jeux de données géographiques, comme le stockage sur disque, la définition des types d'attributs, le traitement associatif de requêtes et le traitement des transactions multi-utilisateurs, sont délégués au SGBD. L'application SIG conserve la responsabilité de la définition de la structure SGBD spécifique utilisée pour représenter divers jeux de données géographiques et pour la logique spécifique au domaine, ce qui permet de garantir l'intégrité et l'utilité des enregistrements sous-jacents.

En réalité, le SGBD est un des mécanismes permettant d'implémenter la persistance des jeux de données géographiques. Néanmoins, le SGBD ne définit pas entièrement la sémantique des données géographiques. Cette architecture peut être considérée comme une architecture à plusieurs niveaux (application et stockage) dans laquelle les aspects concernant le stockage et la récupération des données sont mis en œuvre dans le niveau de stockage des données (SGBD) sous forme de tables simples, alors que les fonctions de niveau supérieur d'intégrité des données et de traitement des informations sont conservées au niveau du logiciel métier et de l'application (ArcGIS).

La géodatabase est mise en œuvre à l'aide de la même architecture d'application à plusieurs niveaux existant dans d'autres applications perfectionnées basées sur des SGBD. Les objets de la géodatabase sont conservés sous forme de lignes dans les tables de SGBD ayant une identité et le comportement est fourni au travers de la logique d'application de la géodatabase.

Toutes les applications ArcGIS interagissent avec ce modèle d'objet SIG générique pour les géodatabases, et non avec l'instance SGBD réelle basée sur SQL (Structured Query Language). Les composants logiciels de géodatabase mettent en œuvre des règles d'intégrité et de comportement implicites dans le modèle générique et convertissent les requêtes de données vers le modèle de base de données physique approprié. La technologie logicielle ArcSDE offre une passerelle permettant à ArcGIS d'interagir avec le SGBD.

La distinction entre la logique et le stockage de la géodatabase permet de prendre en charge de nombreux types de fichiers, de nombreux SGBD et XML. Par exemple, l'extension Data Interoperability d'ArcGIS est une possibilité intéressante pour accéder à presque tous les formats d'entités et de données tabulaires. Elle offre une passerelle permettant de lire et d'utiliser des dizaines de formats de données à l'aide de la logique de géodatabase.