地理信息系统
GIS 是一个有组织的计算机程序、计算机、地理数据和人员集合。这个定义说明了构成 GIS 的组成部分。了解如何使用计算机（硬件）和程序（软件）来提供信息（来自地理数据）的人能够解决问题或回答特定问题。
地理信息系统提供了一种整合和分析空间（基于数字地图）信息的方法，例如“最近的电影院在哪里？”，以及相关的非空间信息（那里正在播放什么电影？）。GIS 有三大功能（计算机绘图、空间分析和空间数据库），并且可以在各种平台上运行（台式机/笔记本电脑、互联网、PDA 等）。许多人越来越熟悉看到文本和图形形式的结果 - 例如当他们的手机向他们显示最近的酒吧时 - 以及在 Google 地图等开放地图系统上。在过去，人们不得不使用铅笔和绳子在纸质地图上找到最近的学校，现在计算机可以非常快速准确地做到这一点，只要所有信息一开始就正确输入了。
在更广泛的背景下，GIS 涉及人员，并且通常带来变革的理念。例如，1994 年，纽约市警察局引入了 GIS 来定位犯罪“热点”，分析潜在问题，并制定解决问题的策略和解决方案。自 1993 年以来，纽约市的暴力犯罪下降了三分之二。[1] 这种策略被称为 COMPSTAT，已扩展到美国各地和世界各地的城市和司法管辖区。
ESRI 是领先的 GIS 软件供应商之一，总部位于加州雷德兰兹，提供用于桌面端的 ArcGIS、用于互联网映射的 ArcGIS Server、用于 PDA 的 ArcPad 以及面向开发人员的各种其他产品和服务。其他流行的 GIS 软件包来自 Cadcorp、Intergraph、MapInfo、Manifold 和 Autodesk。ERDAS Imagine、ENVI、Idrisi 和 PCI Geomatica 专门针对遥感，即卫星/飞机图像的分析。ArcGIS 和其他 GIS 和栅格软件平台有许多第三方扩展和实用程序。目前，可以选择从第一个 OS GIS 软件包 开源 GIS 软件 中选择 GRASS，最近的开源选项是 DIVA GIS、QGIS 和 uDig。通过 开放地理空间联盟，人们正在努力实现空间数据格式和软件之间的互操作性。空间数据存储的领先竞争者是另一个名为 PostGIS 的开源软件包，它是开源数据库 PostgreSQL 的空间扩展。
拓扑 是数学的一个分支，它关注特殊情况下空间属性的连续变形，例如涉及拉伸（但不撕裂或粘合）的变形以及它们如何连接在一起。在地理学中，这是制图中不可或缺的工具，用于表达相关的地理信息，尤其是在 拓扑地图 中。
地理空间分析为世界提供了独特的视角。它是一个工具，用于检查发生在我们星球表面或附近发生的事件、模式和过程。让这个工具与相关的拓扑信息交互是必须的；提供对河流如何流动、地形如何影响天气，甚至人类和其他动物如何流动或选择特定栖息地的更深入了解。只有在 GIS 中存在拓扑信息，才能收集和利用这种信息。
空间数据以两种主要格式出现，即矢量数据或栅格数据。主要区别在于栅格通常是用于说明的静态背景图片，而矢量是可选择和搜索的智能信息梯度。
矢量（点、线、面）
矢量数据通常代表人为（人类）特征，如道路、建筑物、政治边界（县、国会选区等）以及其他特征，如湖泊和河流。
矢量数据可以缩放而不会损失分辨率，并且通常用笛卡尔坐标系中的 XYZ 点表示。
栅格（网格/图像）
栅格数据是像素化的数据，映射数据的像素越多，分辨率越高。但是，如果栅格数据被放大，它只会放大像素，这会导致分辨率降低。人们正在采取许多措施使栅格数据更易于使用/搜索，因为它收集起来更快，不像矢量数据，矢量数据中的每个数据通常都有手动输入来源。
栅格数据通常来自卫星图像或航空摄影（称为遥感）。普通相机仅对可见光敏感。卫星传感器不仅可以捕捉可见光，还可以捕捉来自地球表面的热量、微波、红外线或其他类型的能量。这些额外的信息提供了有关海面温度、植被、臭氧等的信息。遥感还用于研究其他行星和地外天体，如火星。
美国联邦政府提供大量免费或付费的空间数据，主要来自美国地质调查局 (USGS)、美国宇航局 (NASA) 和美国人口普查局。各州政府也通过 GIS 门户网站提供空间数据，例如 MassGIS。此外，许多地方政府还拥有详细的 GIS 数据，包括税收地块、道路、建筑物等。世界各地的其他政府也提供空间数据，但并非一定免费。私营企业也提供 GIS 数据，其中 TeleAtlas/GDT 提供大量矢量数据，而 Ikonos 和 DigitalGlobe (QuickBird) 提供高分辨率卫星图像。一些公共领域数据来源列在 http://visual.wiki.taoriver.net/moin.cgi/EarthMapTool 上。