地理信息系统（Geographic information system 简称GIS）是一门集计算机科学、地理学、环境科学、空间科学、信息科学和管理科学为一体的新兴边缘学科有时也称为资源与环境信息系统其是在计算机硬件、软件系统的支持下以地理数据库为基础采集、存储、管理、分析和描述整个或部分地球表面与空间和地理分布有关的数据为地理研究和地理决策服务的空间信息系统。从GIS的定义可以看出GIS包含有数据输入子系统、数据存储和检索子系统、数据操作和分析子系统以及进行输出显示的报告子系统各子系统的紧密结合使得GIS具有采集、管理、分析、输出地理空间信息；进行区域空间分析和动态预测；在计算机系统支持下完成空间地理数据管理、地理分析、地理决策等功能。
GIS是六十年代中期开始发展起来的新技术。它最初为解决地理问题而起至今已成为一门涉及测绘学科环境科学、计算机技术等多学科的交叉学科。1963年加拿大测量学家R.F
Tomlinson首先提出了地理信息系统这一术语并建成世界上第一个GIS(加拿大地理信息系统CGIS)并用于自然资源的管理和规划。不久美国哈佛大学提出了较完整的系统软件SYMAP。这可算是GIS的起步。进入70年代以后由于计算机软硬件水平的提高促使GIS朝着实用方向迅速发展一些经济发达国家先后建立了许多专业性的GIS在自然资源管理和规划方面发挥了重大的作用。如从1970年到1976年美国国家地质调查局就建成50多个信息系统。其他国家如加拿大、德国、瑞典和日本等国了相继发展了自己的GIS。80年代后兴起的计算机网络技术使地理信息的传输时效得到了极大的提高它的应用从基础信息管理与规划转向更复杂的实际应用成为辅助决策的工具并促进了地理信息产业的形成。到1995年市场上有报价的软件已达上千种并且涌现出了一些有代表性的GIS软件。
（1）地理信息系统的组成
GIS的应用系统由五个主要部分构成即硬件、软件、数据、人员和方法。
硬件系统（如下图）地理信息系统的硬件系统一般由计算机和一些外围设备组成计算机是硬件的核心用作数据和信息的处理、加工与分析。外围设备包括数据的采集设备如数字化仪、扫描仪、解析测图仪、测绘仪器等。根据硬件配置的规模的不同可分为简单型、基本型和网络型。
GIS外围设备
软件系统软件是知GIS运行所必须的各种程序主要包括计算机系统软件和地理信息系统软件地理信息系统软件提供存储、分析和显示地理信息得功能和工具。主要的软件部件有输入和处理地理信息的工具数据库管理系统工具、支持地理信息查询、分析和可视化显示的工具容易使用这些工具的图形界面等。
数据数据是一个GIS应用系统最基础的组成部分空间数据是GIS的操作对象是现实世界经过模型抽象的实质性内容。一个GIS应用系统必须建立在准确合理的地理数据的基础上数据来源包括室内数字化和野外采集以及从其它数据的转换数据包括空间数据和属性数据空间数据的表达可以采用栅格和矢量两种形式。矢量数据结构直接以采样点的坐标为基础尽可能精确的表示点、线、面等地理实体。矢量结构是通过坐标的方式来记录点的位置、线的长度和面的面积。栅格数据模式采用规则的正方形或者矩形栅格组成每个栅格点或者象素的位置由栅格所在的行和列号来定义。栅格的数值为栅格所表达的内容的属性值。
人员人员是地理信息系统中重要的构成要素GIS是一个动态的地理模型仅有的系统软硬件和数据还不能构成完整的地理信息系统需要人进行系统组织、管理、维护和数据更新、系统扩充完善以及应用程序开发并采用空间分析模型提取多种信息。
方法方法主要是指空间信息的综合分析方法也就是应用模型它是在对专业领域的具体对象与过程进行大量研究的基础上总结出的规律的表示GIS应用就是利用这些模型对大量空间数据进行分析综合来解决实际问题的。
（2）地理信息系统的主要功能
一个GIS软件系统应具备五项基本功能即数据输入、数据编辑、数据存储与管理、空间查询与空间分析、可视化表达与输出、
数据输入是建立地理数据库必须的过程数据输入功能指将地图数据、物化遥测数据、统计数据和文字报告等输入、转换成计算机可处理的数字形式的各种功能。
数据编辑主要包括图形编辑和属性编辑属性编辑主要与数据库管理结合在一起完成。图形编辑主要包括拓扑关系建立、图形编辑、图形整饰、图幅拼接、图形变换、投影变化、误差校正等功能。
数据存储与管理是GIS系统应用成功与否的关机那GIS系统主要提供空间与非空间数据的存储、查询检索、修改和更新的能力。
空间查询与分析其是GIS的核心是GIS最重要的和最具有魅力的功能也是GIS有别与其它信息系统的本质特征。地理信息系统的空间分析包括空间拓扑叠加分析空间模型分析等。
可视化表达与输出中间处理过程和最终结果的可视化表达是GIS的重要功能之一。
