Normalmente é necessário pois usualmente é utilizado um esquema de transistor como chave eletrônica para ganho de tensão, e para que o circuito funcione, os terras precisam estar interligados (para conseguir gerar corrente entre as tensões).
O shield fornecerá os 5v do arduino a partir dos 15v de entrada mas se quiser isolar os circuitos use optoacopladores e fontes separadas.O negativo é interligado para o retorno dos sinais de controle do arduino.