地理信息系统 (GIS, Geographic Information System) 是一种基于计算机的工具，它可以对在地球上存在的东西和发生的事件进行成图和分析。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。
GIS 技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作（例如查询和统计分析等）集成在一起。这种能力使 GIS与其他信息系统相区别，从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。
二、基本概念
1、使用GIS系统的环境要求
硬件：GIS软件可以在很多类型的硬件上运行。从中央计算机服务器到桌面计算机，从单机到网络环境。
软件：输入和处理地理信息的工具，数据库管理系统(DBMS) ，支持地理查询、分析和视觉化的工具，容易使用这些工具的图形化界面(GUI) 。
数据：GIS系统中最重要的部件就是数据。地理数据和相关的表格数据可以自己采集或者从商业数据提供者处购买。GIS将把空间数据和其他数据源的数据集成在一起，而且可以使用任何通用的数据库管理系统，来管理空间数据。
2、地理参考系统
地理信息包含有明确的地理参照系统，例如经度和纬度坐标，或者是国家网格坐标。也可以包含间接的地理参照系统，例如地址、邮政编码、人口普查区名、森林位置识别、路名等。现在有一种叫做地理编码的自动处理系统可以将间接的参照系统（如地址描述）转变成明确的地理参照系统（如多重定位）。
目前我国采用的坐标系统主要包含两个：
54国家坐标系：采用克拉索夫斯基椭球参数，又称北京坐标系。
80国家坐标系：采用国际地理联合会（IGU）第十六届大会推荐的椭球参数，大地坐标原点在陕西省泾和县永乐镇的大地坐标系，又称西安坐标系。
3、矢量和栅格模式
地理信息系统工作于两种不同的基本地理模式——矢量模式和栅格模式。
在矢量模式中，关于点、线和多边形的信息被编码并以x、y坐标形式储存。一个点特征的定位，例如一个钻孔，可以被一个单一的x、y坐标所描述。线特征，例如公路和河流，可以被存储于一系列的点坐标。多边形特征，例如销售地域或河流聚集区域，可以被存储于一个闭合循环的坐标系。矢量模式非常有利于描述一些离散特征，但对连续变化的特征，就不太有用。
栅格模式发展为连续特征的模式。栅格图象包含有网格单元，有点像扫描的地图或照片。不管是矢量模式还是栅格模式，用来存储地理数据，都有优点和缺陷。现代的GIS都可以处理这两种模式。
4、地图类型
A) 数字高程模型（Digital Elevation Model，B) 缩写DEM）是在某一投影平面（如高斯投影平面）上规则格网点的平面坐标C) （X，D) Y）及高程（Z）的数据集。DEM的格网间隔应与其高程精度相适配，E) 并形成有规则的格网系列。为完整反映地表形态，F) 还可增加离散高程点数据。G) 数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，H) 缩写DOM）是利用数字高程模型（DEM）对经扫描处理的数字化航空像片，I) 经逐像元进行投影差改正、镶嵌，J) 按国家基本比例尺地形图图幅范围剪裁生成的数字正射影像数据集。它是同K) 时具有地图几何精度和影像特征的图像，L) 具有精度高、信息丰富、直观真实等优点。
M) 数字线划地图（Digital Line Graphic，N) 缩写DLG）是现有地形图要素的矢量数据集，O) 保存各要素间的空间关系和相关的属性信息，P) 全面地描述地表目标Q) 。R) 数字栅格地图（Digital Raster Graphic，S) 缩写DRG）是现有纸质地形图经计算机处理后得到的栅格数据文件。每一幅地形图在扫描数字化后，T) 经几何纠正，U) 并进行内容更新和数据压缩处理，V) 彩色地形图还应经色彩校正，W) 使每幅图像的色彩基本一致。数字栅格地图在内容上、几何精度和色彩上与国家基本比例尺地形图保持一致。
三、GIS系统的应用过程
GIS的应用范围很广泛，功能很强大，它可以帮助用户进行地理信息查询和分析。GIS具有将数据集合和地理信息链接起来的能力，可以辅助企业改进自己的机构和资源的管理。GIS以地图和附加报告的方式简洁而清晰的提供查询、分析结果信息，使决策者集中精力于实际的问题，而不是花时间去理解数据。以GIS为基础的图形数据库是可以延续的，比例尺也不受限制。图件可以以任何地点为中心，比例尺任意，使用突出效果的特殊字符有效地显示所选择的信息。下面简要介绍GIS的工作过程。
1、 数据输入
在地理数据用于GIS之前，数据必须转换成适当的数字格式。从图纸数据转换成计算机文件的过程叫做数字化。对于大型的项目，现代GIS技术可以通过扫描技术来使这个过程全部自动化，对于较小的项目，需要手工数字化（使用数字化桌）。目前，许多地理数据已经是GIS兼容的数据格式。这些数据可以从数据提供商那里获得并直接装入GIS中。
2、 数据处理
对于一个特殊的GIS项目来说，有可能需要将数据转换成或处理成某种形式以适应你的系统。地理信息适用于不同的比例尺，在这些信息被集成以前，必须转变成同一比例尺。这可以是为了显示的目的而做的临时变换，也可以是为了分析所做的永久变换。GIS技术提供了许多工具来处理空间数据和去除不必要的数据。
3、 存储和管理
对于小的GIS项目，把地理信息存储成简单的文件就足够了。但是，当数据量很大而且数据用户数很多时，则使用数据库管理系统（DBMS），来帮助存储、组织和管理数据。
有许多不同的DBMS设计，但在GIS中，关系数据库管理系统的设计是最有用的。在关系数据库系统设计中，概念上数据都被存储成一系列的表格。不同表格中的共同字段可以把它们连接起来。
4、 查询和分析
GIS提供简单的鼠标点击查询功能和复杂的分析工具，为管理者和类似的分析家提供及时的信息。当你分析地理数据用于寻找模式和趋势，或提出“如果……怎么样”设想时，GIS技术实际上正在被使用。现代的GIS具有许多有力的分析工具，但是有两个是特别重要的。
接近程度分析：例如用户想了解类似这样的问题，在这片水域周围100米范围内有多少房子等，GIS技术使用一个叫做缓冲的处理方法，来确定特征间的接近关系。
覆盖范围分析：不同数据层的综合方法叫做覆盖。简单的说，它可以是一个可视化操作，但是分析操作需要一个或多个物理连接起来的数据层。覆盖，或空间连接，例如可以将税收数据与土地、斜坡、植被或土地所有者等集成在一起。
5、 结果可视化输出
所有查询和分析的结果最终都以地图信息的形式输出。图件对于存储和传递地理信息是非常有效的。制图者已经生产了上千年的地图，GIS为扩展这种制图艺术和科学提供了崭新的和激动人心的工具。地图显示可以集成在报告、三维观察、照片图象和例如多媒体的其他输出中。
四、GIS相关产品
1、 部分国外产品介绍
以下是目前应用比较广泛，有相当成功案例的国外GIS产品。
ArcInfo，ESRI 公司 GIS 产品。8.0版适用于 NT，pc版适用于普通pc平台。Pc版安装为26M。
GeoMedia 5.0，InterGraph 公司 GIS 产品，可以读取多源矢量数据 (MapInfo,Oracle, Access, ArcInfo, ArcView 等)，并与 Oracle 8i Spatial 有较好衔接。
GeoMedia WebMap 3.0，InterGraph 公司 WebGIS 产品，用于在互联网上发布矢量图形和数据，可以读取多源矢量数据(MapInfo, Oracle, Access, ArcInfo, ArcView 等)。适用于 NT。
MapInfo 6.0，MapInfo 公司 GIS 产品，主要用于管理矢量图。带大量矢量地图示例。全部安装为454M。
2、 国内产品
国内GIS产品近年来迅速成长，已经有相当的成熟产品参与到各行业的建设中，以下简单介绍几个产品。
eSuperMap，超图公司产品。有较强的数据导入、数据编辑处理、数据分析、与GPS数据的结合、导航等功能，是面向嵌入式设备的GIS二次开发平台。
Sm@rtmap，北京灵图软件技术有限公司产品。它是一个组件式二维地理信息系统平台，它和灵图软件推出的三维地理信息系统平台VRMap一起构成灵图软件地理系统平台解决方案。相关的其他信息可以在各个公司的网页上查询。
五、GIS与其它相关系统的区别与联系
1、 管理信息系统和地理信息系统
管理信息系统就是能对数据和信息进行采集、存贮、加工和再现，并能与用户进行一系列问题交互的系统。它包含四大功能：数据的采集、管理、分析和表达。简单地说，管理信息系统是基于数据的交互系统。
GIS与一般管理信息系统的主要区别在于GIS处理空间数据，它除了包含一般数据库的字母数据库外，还有图形数据库，而且要共同管理、分析和使用图形数据和属性数据，所以，GIS在硬件和软件方面均比一般管理信息系统更加复杂，但在功能上也比后者大得多。例如电话查号台可看作一个管理信息系统，它只能回答用户所访问的电话号码，而基于GIS的通讯信息系统除了可查询电话号码外，还可提供所有电话用户的地理分布、空间密度、最近邮电局、公共电话等信息。当然，管理信息提也作为相关的GIS的一个组成部分。
2、 GIS与数字地图的区别与联系
数字地图是模拟地图在计算机中的表示形式，它主要考虑地形、地物和各种专题要素在图上的表示，并且以数字形式存贮、管理并可在绘图机上输出。而在GIS中是按数据库管理系统将图形数据和非图形数据分别存贮并相互操作的。数字地图强调的仍然是图，而GIS强调的是信息及其操作。
即使用地图数据库来管理数字地图，也可以有空间查询、分析和检索功能，但是仍不可能像GIS那样，去综合图形数据和属性数据进行深层次的空间分析，提供对规划、管理和决策有用的信息。当然数字地图是GIS的数据源，也是GIS可视产品的数字表达，在GIS中占据有重要位置。
延伸阅读
文章来源于领测软件测试网 https://www.ltesting.net/
