地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System或Geo－Information system，GIS）有時又稱為“地學信息系統(tǒng)”。它是一種特定的十分重要的空間信息系統(tǒng)。它是在計算機硬、軟件系統(tǒng)支持下，對整個或部分地球表層（包括大氣層）空間中的有關地理分布數(shù)據(jù)進行采集、儲存、管理、運算、分析、顯示和描述的技術(shù)系統(tǒng)。位置與地理信息既是LBS的核心，也是LBS的基礎。一個單純的經(jīng)緯度坐標只有置于特定的地理信息中，代表為某個地點、標志、方位后，才會被用戶認識和理解。用戶在通過相關技術(shù)獲取到位置信息之后，還需要了解所處的地理環(huán)境，查詢和分析環(huán)境信息，從而為用戶活動提供信息支持與服務。

• 英文名：地理信息系統(tǒng)
• 其他外文名：Geographic Information System

• 常見軟件：超擎圖形
• 英文縮寫：GIS
• 類別：既是LBS的核心，也是LBS的基礎

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地理信息系統(tǒng)（GIS，Geographic Information System）是一門綜合性學科，結(jié)合地理學與地圖學以及遙感和計算機科學，已經(jīng)廣泛的應用在不同的領域，是用于輸入、存儲、查詢、分析和顯示地理數(shù)據(jù)的計算機系統(tǒng)，隨著GIS的發(fā)展，也有稱GIS為“地理信息科學”（Geographic Information Science），近年來，也有稱GIS為'地理信息服務'（Geographic Information service）。GIS是一種基于計算機的工具，它可以對空間信息進行分析和處理（簡而言之，是對地球上存在的現(xiàn)象和發(fā)生的事件進行成圖和分析）。 GIS 技術(shù)把地圖這種獨特的視覺化效果和地理分析功能與一般的數(shù)據(jù)庫操作（例如查詢和統(tǒng)計分析等）集成在一起。GIS與其他信息系統(tǒng)最大的區(qū)別是對空間信息的存儲管理分析，從而使其在廣泛的公眾和個人企事業(yè)單位中解釋事件、預測結(jié)果、規(guī)劃戰(zhàn)略等中具有實用價值。

GIS可以分為以下五部分：

人員，是GIS中最重要的組成部分。開發(fā)人員必須定義GIS中被執(zhí)行的各種任務，開發(fā)處理程序。 熟練的操作人員通?？梢钥朔礼IS軟件功能的不足，但是相反的情況就不成立。最好的軟件也無法彌補操作人員對GIS的一無所知所帶來的負作用。

數(shù)據(jù)，精確的可用的數(shù)據(jù)可以影響到查詢和分析的結(jié)果。

硬件，硬件的性能影響到軟件對數(shù)據(jù)的處理速度，使用是否方便及可能的輸出方式。

軟件，不僅包含GIS軟件，還包括各種數(shù)據(jù)庫，繪圖、統(tǒng)計、影像處理及其它程序。

過程，GIS 要求明確定義，一致的方法來生成正確的可驗證的結(jié)果。

地理信息系統(tǒng)的組成

GIS屬于信息系統(tǒng)的一類，不同在于它能運作和處理地理參照數(shù)據(jù)。地理參照數(shù)據(jù)描述地球表面(包括大氣層和較淺的地表下空間)空間要素的位置和屬性，在GIS中的兩種地理數(shù)據(jù)成分：空間數(shù)據(jù)，與空間要素幾何特性有關；屬性數(shù)據(jù)，提供空間要素的信息。

地理信息系統(tǒng)（GIS）與全球定位系統(tǒng)(GPS)、遙感系統(tǒng)(RS)合稱3S系統(tǒng)。地理信息系統(tǒng)(GIS) 是一種具有信息系統(tǒng)空間專業(yè)形式的數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)。在嚴格的意義上, 這是一個具有集中、存儲、操作、和顯示地理參考信息的計算機系統(tǒng)。例如，根據(jù)在數(shù)據(jù)庫中的位置對數(shù)據(jù)進行識別。實習者通常也認為整個GIS系統(tǒng)包括操作人員以及輸入系統(tǒng)的數(shù)據(jù)。

地理信息系統(tǒng)（GIS）技術(shù)能夠應用于科學調(diào)查、資源管理、財產(chǎn)管理、發(fā)展規(guī)劃、繪圖和路線規(guī)劃。例如，一個地理信息系統(tǒng)(GIS)能使應急計劃者在自然災害的情況下較易地計算出應急反應時間，或利用GIS系統(tǒng)來發(fā)現(xiàn)那些需要保護不受污染的濕地。

15,000年前，在拉斯考克（Lascaux）附近的洞穴墻壁上，法國的Cro Magnon獵人畫下了他們所捕獵動物的圖案。與這些動物圖畫相關的是一些描述遷移路線和軌跡線條和符號。這些早期記錄符合了現(xiàn)代地理資訊系統(tǒng)的二元素結(jié)構(gòu)：一個圖形文件對應一個屬性數(shù)據(jù)庫。

18世紀地形圖繪制的現(xiàn)代勘測技術(shù)得以實現(xiàn)，同時還出現(xiàn)了專題繪圖的早期版本，例如：科學方面或人口普查資料。約翰·斯諾在1854年，用點來代表個例，描繪了倫敦的霍亂疫情，這可能是最早使用地理方法的位置。 他對霍亂分布的研究指向了疾病的來源----一個位于霍亂疫情爆發(fā)中心區(qū)域百老匯街的一個被污染的公共水泵。 約翰·斯諾將泵斷開，最終終止了疫情爆發(fā)。

20世紀初期將圖片分成層的“照片石印術(shù)”得以發(fā)展。它允許地圖被分成各圖層，例如一個層表示植被和另一層表示水。這技術(shù)特別用于印刷輪廓-繪制，這是一個勞力集中的任務，但他們有一個單獨的圖層意味著他們可以不被其他圖層上的工作混淆。這項工作最初是玻璃板上繪制，后來，塑料薄膜被引入，具有更輕，使用較少的存儲空間，柔韌等等的優(yōu)勢。當所有的圖層完成，再由一個巨型處理攝像機結(jié)合成一個圖像。彩色印刷引進后，層的概念也被用于創(chuàng)建每種顏色單獨的印版。盡管后來層的使用成為當代地理信息系統(tǒng)的主要典型特征之一，剛才所描述的攝影過程本身并不被認為是一個地理信息系統(tǒng) - 因為這個地圖只有圖像而沒有附加的屬性數(shù)據(jù)庫。

GIS之父：羅杰·湯姆林森

60年代早期，在核武器研究的推動下，計算機硬件的發(fā)展導致通用計算機“繪圖”的應用。

1967年，世界上第一個真正投入應用的地理信息系統(tǒng)由聯(lián)邦林業(yè)和農(nóng)村發(fā)展部在加拿大安大略省的渥太華研發(fā)。羅杰·湯姆林森博士開發(fā)的這個系統(tǒng)被稱為加拿大地理信息系統(tǒng)（CGIS ） ，用于存儲，分析和利用加拿大土地統(tǒng)計局（ CLI，使用的1:50,000比例尺，利用關于土壤、農(nóng)業(yè)、休閑，野生動物、水禽、林業(yè)和土地利用的地理信息，以確定加拿大農(nóng)村的土地能力。）收集的數(shù)據(jù)，并增設了等級分類因素來進行分析。

CGIS是“計算機制圖”應用的改進版，它提供了覆蓋，資料數(shù)字化/掃描功能。它支持一個橫跨大陸的國家坐標系統(tǒng)，將線編碼為具有真實的嵌入拓撲結(jié)構(gòu)的“弧”，并在單獨的文件中存儲屬性和區(qū)位信息。由于這一結(jié)果，湯姆林森已經(jīng)成為稱為“地理信息系統(tǒng)之父”，尤其是因為他在促進收斂地理數(shù)據(jù)的空間分析中對覆蓋的應用。

CGIS一直持續(xù)到20世紀70年代才完成，但耗時太長，因此在其發(fā)展初期，不能與如Intergraph這樣的銷售各種商業(yè)地圖應用軟件的供應商競爭。CGIS一直使用到20世紀90年代，并在加拿大建立了一個龐大的數(shù)字化的土地資源數(shù)據(jù)庫。它被開發(fā)為基于大型機的系統(tǒng)以支持一個在聯(lián)邦和省的資源規(guī)劃和管理。其能力是大陸范圍內(nèi)的復雜數(shù)據(jù)分析。CGIS未被應用于商業(yè) 。微型計算機硬件的發(fā)展使得象ESRI和CARIS那樣的供應商成功地兼并了大多數(shù)的CGIS特征，并結(jié)合了對空間和屬性信息的分離的第一種世代方法與對組織的屬性數(shù)據(jù)的第二種世代方法入數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。20世紀80年代和90年代產(chǎn)業(yè)成長刺激了應用了GIS的UNIX工作站和個人計算機飛速增長。至20世紀末，在各種系統(tǒng)中迅速增長使得其在相關的少量平臺已經(jīng)得到了鞏固和規(guī)范。并且用戶開始提出了在互聯(lián)網(wǎng)上查看GIS數(shù)據(jù)的概念，這要求數(shù)據(jù)的格式和傳輸標準化。

將濕地地圖與在機場、電視臺和學校等不同地方記錄的降雨量關聯(lián)起來是很困難的。然而，GIS能夠描述 地表、地下和大氣的二維三維特征。

例如，GIS能夠?qū)⒎从辰涤炅康挠炅烤€迅速制圖。

這樣的圖稱為雨量線圖。通過有限數(shù)量的點的量測可以估計出整個地表的特征，這樣的方法已經(jīng)很成熟。 一張二維雨量線圖可以和GIS中相同區(qū)域的其它圖層進行疊加分析。

在過去的35年，在濕地邊上有沒有任何加油站或工廠經(jīng)營過？有沒有任何滿足在2英里內(nèi)且高出濕地的條件的這類設施？GIS可以識別并分析這種在數(shù)字化空間數(shù)據(jù)中的這種空間關系。這些拓撲關系允許進行復雜的空間建模和分析。地理實體間的拓撲關系包括連接（什么和什么相連）、包含（什么在什么之中）、還有鄰近（兩者之間的遠近）。

如果所有在濕地附近的工廠同時向河中排放化學物質(zhì)，那么排入濕地的污染物的數(shù)量要多久就能達到破壞環(huán)境的數(shù)量？GIS能模擬出污染物沿線性網(wǎng)絡(河流)的擴散的路徑。諸如坡度、速度限值、管道直徑之類的數(shù)值可以納入這個模型使得模擬得更精確。網(wǎng)絡建模通常用于交通規(guī)劃、水文建模和地下管網(wǎng)建模。