地理信息系统（Geographic Information System）通俗地讲，它是整个地球或部分区域的资源、环境在计算机中的缩影。严格地讲，它是反映人们赖以生存的现实世界(资源或环境)的现势与变迁的各类空间数据及描述这些空间数据特征的属性，在计算机软件和硬件的支持下，以一定的格式输入、存贮、检索、显示和综合分析应用的技术系统。它是一种特定而又十分重要的空间信息系统，它是以采集、贮存、管理、处理分析和描述整个或部分地球表面（包括大气层在内）与空间和地理分布有关的数据的空间信息系统。地理信息系统（GIS）作为支持空间定位信息数字化获取，管理和应用的技术体系，随着计算机技术、空间技术和现代信息基础设施的飞速发展，在全国经济信息化进程中的重要性与日俱增。

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。进入９０年以来，地理信息系统在全球得到了空前迅速的发展，广泛应用于各个领域，例如交通、能源、农林、水利、测绘、地矿、环境、航空、国土资源综合利用等等，产生了巨大的经济和社会效益。特别是当今"数字地球"概念的提出，使得人们对GIS的重要性有了更深地了解。

（一）地理信息系统的基本组成部分

GIS主要由三大部分组成，即：(1) 计算机及其附属设备；(2) 地理数据库及具有数据操作、分析功能的数据库管理系统；(3) 各种制图输出工具及其他输出设备。

（二）地理信息系统的基本功能

GIS的主要功能包含数据的操作与处理功能、制图功能、空间查询与分析功能、地形分析功能。

（1）数据输入：(a) 图形数据输入：数字化仪输入和扫描仪输入。(b) 栅格数据输入：栅格数据包括各种遥感数据、航测数据、各种摄影图象数据、航空雷达数据等。(c) 属性数据：属性数据是用来描述对象特征的，通常用关系数据库管理系统进行管理。

（2）数据校验：是指通过观测、统计分析和逻辑分析等对输入数据的质量检查和纠正、空间拓扑结构的建立以及图形整饰等，为下一步的数据管理、空间分析与查询、数据表达等服务。数据校验包括图形数据校验和属性数据校验。图形数据的校验包括多边形拓扑关系的建立与校正、图形编辑、图形整饰、图形拼接、投影变换等功能。属性数据的校验往往与数据管理结合在一起。

（3）数据管理：涉及地理元素的位置、连接关系及属性数据如何构造和组织，使其便于计算机处理和系统用户理解等。用于组织数据库的计算机程序即为数据库管理系统。它包括数据格式的选择和转换、数据的联结、查询、提取等。

空间数据库管理：是GIS的核心，也是它最具特色的一部分，各种图形和图象信息都以严密的逻辑结构存贮于空间数据库中。根据GIS的应用类型与数据类型的不同，空间数据库的数据结构，分为基于矢量的数据结构，基于栅格的数据结构和矢量栅格混合的数据结构。

地图图库的管理：对于一个大区域往往不能用一幅图表示，需要分成很多图幅，为有效地管理众多图幅的数据及实现跨图幅的查询与分析，就要有地图图库的管理，其功能有：图幅入库、图幅删除、图幅拼接、跨图幅条件检索、图库的维护等。

（4）空间查询与分析：空间查询与分析是GIS最重要的功能，也是GIS区别于其他信息系统的本质特征，它使地图图形信息以及各种专业信息的利用深度和广度大大增强，用户可以从中获取很多派生信息和新知识，可用来实现经济建设、环境和资源调查中的综合评价、规划、决策、预测等任务。它包括比例尺和投影的数字变换、数据处理和分析，还包括地理或空间模型的建立。

空间数据查询：GIS具有丰富的查询功能，既有属性查询功能，也有图形查询功能，还可以实现图形与属性之间的交叉查询。

空间数据分析：它实际上就是对空间数据一系列的运算和查询。不同的应用具有不同的运算和查询的内容、方式和过程。也就是说，有不同的应用模型。应用模型是在对具体对象与过程进行大量专业研究的基础上总结出来的客观规律的抽象。将它们归结成一系列典型的运算与查询命令，从而可解决某一类专业的空间分析任务。由于各种专业研究的对象、方法以及复杂程度有很大的差异，因而工具型的GIS只提供几种最通用最基本的分析模型，常见的有地形分析、迭置分析、缓冲分析、网络分析、领域分析和重类分析等。而各专业的应用模型有待于专业人员进行二次开发。

（三）地理信息系统主要特征

地理信息系统是对地理信息进行采集、存贮、更新、分析、传输、查询等管理过程的基础工具。地理信息就是表征地理系统诸要素的数量、质量、分布特征、联系和规律的数字、文字、图象和图形的总称。

（1）空间定位特征：空间实体在一定空间参照系中的位置识别是与数据联系在一起的，这是地理信息区别于其它类型信息的最显著的标志。

（2）多维结构特征：即可在二维空间的基础上实现多专题的第三维结构和不同专题间的相互关联。

（3）明显的时序特征：地理信息的各种特征在空间尺度上随时间的变化而变化。

所以必须首先对地理信息的这种区域性的、多层次的和动态变化的特征进行研究和掌握，才能实现人口、资源、环境等的综合分析、管理和决策。而GIS作为一空间属性分析的有力工具，在这方面体现出其强大的优势。因为GIS所能提供的应用具有“多来源”、“多层次”、“多时态”、“快速度”、“深加工”、“多形式”、“多精度”等特点。

地理信息系统现在主要应用于资源清查、城乡规划、灾害监测、环境管理和宏观决策几个方面。