No ArcGIS, eu só fiz isso com vetores de pontos - não sei como você faria isso com polígonos ou recursos de linha. Infelizmente você precisa do Analista espacial, no entanto. Há uma ferramenta em Spatial Analyst Tools \ Extraction \ Extrair vários valores para pontos e Extrair valores para pontos . Extrair valores múltiplos para pontos é melhor porque permite renomear o nome do campo z para o qual você está extraindo seus valores - Extrair valores para pontos não permite fazer isso. Tenho problemas para fazer isso no ArcMap (a ferramenta trava), mas funciona bem no ArcCatalog.
A extensão (gratuita) do Hawths Analysis Tools para ArcMap possuía uma ferramenta Intersect Point Tool, mas o desenvolvimento da extensão foi interrompido há alguns anos. Ele foi substituído pelo Ambiente de Modelagem Geoespacial , que eu nunca usei.
O SAGA-GIS (software independente freeware) possui duas funções em Formas - Grade \ Adicionar valores de grade a pontos e Formas - Grade \ Adicionar valores de grade a formas que provavelmente podem fazer o que você deseja. Esta é a descrição da ferramenta Adicionar valores de grade a formas:
Junção espacial: recupera informações das grades selecionadas nas posições das formas da camada de formas selecionada e as adiciona à camada de formas resultante. Para pontos, isso é semelhante ao módulo 'Adicionar valores de grade aos pontos'. Para linhas e polígonos, os valores médios serão calculados a partir de células da grade interferentes. Para polígonos, o módulo 'Estatísticas de grade para polígonos' oferece opções mais avançadas.
SAGA é sua melhor aposta, na minha opinião.
Espero que isto ajude!