地理信息系统( Geographic Information Systems ,简称GIS ) 是一种采集、存储、管理、分析、显示与应用地理信息的计算机系统,是分析和处理海量地理数据的通用技术,是一项以计算机为基础的管理和研究空间数据的新兴技术系统。地理信息系统萌芽于20 世纪60 年代的加拿大和美国,1972 年世界上第一个运行型的地理信息系统——加拿大地理信息系统 (CGIS) 全面投入运行与使用。

　　关于地理信息系统的概念,目前还没有形成完全统一的认识，但是地理信息系统是一门技术,是一门科学。。R.F.Tomlinson认为“地理信息系统本身并不是一个单独的领域,而是信息处理和许多涉及空间分析技术的领域之间的一个共同基础。”D.F.Marble等认为地理信息系统是“一种处理空间数据的系统”。J.K.Brry认为 “地理信息系统是内部联系的、自动化的空间信息系统”。K.C.Clark则是把地理信息系统定义为“一种对空间数据进行采集、存储、提取、分析和显示的工具”。俄罗斯学者Trofimov将地理信息系统定义为“一种解决各种复杂的地理相关问题,具有内部联系的,一组方法上、数学上、软硬件上和组织上的工具集合”。国际测量师联合会(FIG)对地理信息系统的定义则是“一个协助发展与规划及作出决定的工具”。我国学者李德仁院士认为:“地理信息系统是一种十分特别二重要的空间信息系统,它是以采集、存储、管理、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和空间信息系统。上述各种概念各不相同,但是都将地理信息系统定义成一种基础手段,一种工具,一种技术或技术系统。

　　GIS是一种特殊的信息系统，与其它一般的信息系统相比，GIS具有空间特性。在地理信息技术中，地理信息系统(GIS)、全球定位系统(GPS)及遥感(RS)(统称“3S”)技术是最基础和基本的三大技术核心。GIS在分析和处理问题中都使用空间数据和属性数据，并通过数据库管理系统将两者联系在一起共同管理、分析和应用，从而提供了一种基于地理对象的新思维方法。而管理信息系统(MIS)只有属性数据，即使存在图形，也是以图像的形式存放，不能进行有关空间数据的操作，如空间查询、检索、网络拓扑分析。GIS强调空间分析，通过空间分析模型来分析空间数据，GIS的成功应用依赖于空间分析模型的研究和设计。GIS在最近30多年里取得了惊人的发展，目前世界上常用的GIS软件已达400多种。它们大小不一，风格各异。国外较著名的有ARC/INFO，GENAMAP，MGE等;国内较著名的有MAP/GIS，Geostar和CITYSTAR等。虽然GIS起步晚，但它发展快，目前已成功地应用到一百多个领域。

　　尽管现存的地理信息系统软件很多，但对于它的研究应用，归纳概括起来有二种情况。一是利用GIS系统来处理用户的数据;二是在GIS的基础上，利用它的开发函数库二次开发出用户的专用的地理信息系统软件。目前已成功地应用到了包括资源管理、自动制图、设施管理、城市和区域的规划、人口和商业管理、交通运输、石油和天然气、教育、军事等九大类别的一百多个领域。在美国及发达国家，地理信息系统的应用遍及环境保护、资源保护、灾害预测、投资评价、城市规划建设、政府管理等众多领域。近年来，随我国经济建设的迅速发展，加速了地理信息系统应用的进程，在区域及城市规划管理、交通运输管理、测绘、环保、农业、制图、土地资源管理等领域发挥了重要的作用，取得了良好的经济效益和社会效益，成为一个跨学科、多方向的研究领域。

　　地理信息系统分通途有一下这些:

　　(1) 直观、便捷地集成各种属性数据

　　由于地物的空间位置具有客观性，而地物本身又具有纷繁复杂的特性，除了具有自然特性以外，还具有社会经济特性。描述这些特性的属性数据非常丰富，但都可以通过具有同一坐标参考系统的空间位置进行统一组织。GIS为各种数据的集成提供了统一的框架，在此基础上可以直观表达地物及其空间关系。如下图中，世界各国的社会、经济、人口以及文化数据都可以按国家的空间位置统一集成。

　　(2)高效管理信息资源

　　GIS是一个具有结构和功能的系统，能获取和输入空间数据，并进行空间数据的处理和分析，并将结果按一定的方式输出。通过这种方式，各个行业的信息资源都可以按各自的要求进行处理，从而提高了信息资源的管理和利用效率。各个行业信息系统的建设就是典型的例子，如地籍信息系统，林业资源管理信息系统、自来水设施管理信息系统、矿产资源管理信息系统、污染源管理信息系统、旅游资源管理信息系统、地下水资源管理信息系统等等。

　　(3)提供辅助决策

　　采用GIS的重要目的是辅助解决空间问题，其核心功能是空间分析，通过空间分析为各类用户提供管理和商业上的辅助决策。如疾病、林火等突发事件的监测与预警、设施故障处理、基站选址，企业选址，客户分布管理，房地产管理等。

　　(4)制作地图

　　GIS是在计算机辅助制图基础上发展起来的一门技术，是地图制作的重要工具。采用GIS可以制作符号，对数据进行各种渲染，高效、高性能、高度自动化是GIS制图的重要特点。下图为全国铁道路邮示意图(部分)，图中的站点和道路为自动绘制，各站点之间的邮路的始发和到达时间为自动动态标注，一旦邮路所经过的站点发生改变或者时间发生调整，地图会自动更新。

　　(5)提供与获得空间位置相关的服务

　　地理信息系统的应用：即人应用GIS对地球表层人文经济和自然资源及环境等多种信息进行管理和分析，以掌握城乡和区域的自然环境和经济地理要素的空间分布、空间结构、空间联系和空间过程的演变规律，使它成为国家宏观决策和区域多目标开发的依据，从而为区域经济发展服务。

　　地理信息系统(GIS)的产生和发展首先是在土地管理中得到应用。这是因为：一方面，土地管理本身是一项既重要又复杂的系统。这是因为土地是人类最宝贵的非可再生的自然资源之一，从古至今人类一直重视对土地的管理和利用。土地的管理工作包含多方面的内容，比如土地资源调查、土地利用规划、地籍管理、土地市场管理等，是一门非常复杂的系统，迫切需要采用信息化的手段来进行科学、高效的管理;另一方面，由于土地管理中存在大量的空间数据，需要采用空间技术来进行管理。传统的关系数据库技术对属性数据的管理已相当成熟，但对空间信息的管理显得力不从心，地理信息系统技术不仅可以管理属性信息和空间信息，而且还可以实现空间信息和属性信息间关系的管理。因此，土地是地理信息系统(GIS)最古老、最广泛的应用领域之一。早期的地理信息系统(GIS)几乎全部是处理和土地有关的信息系统，GIS的概念正是由于计算机在土地管理中的应用而产生的。[page]

　　地理信息系统(GIS)和土地方面的这种渊源使地理信息系统(GIS)在土地方面得到了广泛的应用。据统计，在土地资源管理领域,地理信息系统的应用有地籍信息管理、土地资源评价、土地利用现状动态监测、城市地价评估、土地利用结构对非点源污染的影响、土地利用现状计算机成图;建立了土地管理信息系统、土地资源动态监测技术系统、城市土地利用扩展模式、用地管理系统、基于网络的土地利用总体规划管理信息系统、红壤开发区多媒体电子地图与土地管理信息系统、县域土地利用现状数据库系统、土地利用总体规划管理信息系统。

　　而在目前，地理信息系统在土地资源管理中的应用领域概括起来主要包括这五个大的方面：

　　一、地籍信息管理

　　地理信息系统对地籍信息的管理体现在其信息直接反映每一块宗地的特征,它包括宗地的基本信息(位置、面积、利用类别、等级等),权属管理(所有权、使用权、他项权利等),附着物信息(地上、地下建筑及各种设施情况),文档信息(调查原始资料、法律、条例等)和图形信息(地籍图、土地利用现状图等)。地籍信息管理系统的目标是完成土地调查、登记、统计、评价,为地籍管理提供依据,为土地法律咨询提供手段。在城乡地籍管理领域,并建立了地籍管理系统、城镇地籍管理信息系统、时域地籍信息系统、农村地籍管理信息系统、日常地籍管理信息系统。

　　二、土地评价与利用规划

　　土地利用规划是一个系统工程,起着对土地利用进行控制、协调和监督的作用,使得土地的社会、经济、生态效益达到最佳状态。从内容上说, 土地利用规划包括土地的自然和经济属性的评价和用地需求量的预测。地理信息系统在土地利用规划中可以发挥巨大的作用,尤其是在土地评价方面,可以进行土地资源清查、土地生产潜力分析、土地适宜性评价和土地人口承载力分析。

　　土地资源清查是针对土地的自然属性进行清查,地理信息系统建立这种自然属性的空间和统计数据库。信息来源有土壤图、气候图、土地利用现状图和自然灾害图等。地理信息系统通过对这些图的叠加建立起土地资源清查数据库,存储大量的土地资源及其背景信息,为土地资源的自动化管理服务。应用地理信息系统的空间分析能力,特别是空间叠加分析模型,结合不同的数学模型,进行土地适宜性和质量评价,获取评价目标的等级指标。再者,在已知土地的数量与质量的基础上,通过计算农作物和草场的潜在产量,可以计算出土地的生产潜力,再结合人的粮食需求,即可以预测出土地对人口的承载力。地理信息系统完成土地利用规划的信息源自土地评价结果和用地需求预测结果,系统需要进行大量的模型分析,即：相关分析、多方案要素分级、趋势分析、聚类分析、现象与过程的动态预测﹙回归分析﹚、因子分析、判别与调整扩充等等。分析方式可以采用单要素图层上各个多边形为基本分析单元,叠置分析结果图层上的新的单元为基本分析单元等等。分析结果最终成为土地利用规划图、文字报告和各类表格。

　　三、土地利用动态监测

　　由于土地利用动态管理信息系统是为城市规划土地管理分析决策提供及时、准确的土地利用状况信息，因此需要一套完整和科学的实时更新机制，既确保数据的真实性和现势性，又能建立合理、有效的管理体系。在土地利用调查以及动态监测中,可以通过地理信息系统与遥感的结合,获取土地类型和土地利用现状信息,监测土地利用变化,通过地理信息系统数据库以及在地理信息系统的支持下的土地评价分析,利用专家们的知识与学问研究,建立土地利用决策模型,辅助土地利用决策。把计算机技术与GIS技术应用于执法监察工作中，不但减少土地执法人员在调查取证中进行土地现场勘测的工作量，提高工作质量和效率,而且可以及时把握土地违法案件的发展与变化的动态信息，为执法监察管理和决策提供高效和科学的信息服务。在土地动态巡查过程中，对于有效防范土地违法行为发生，有力发挥土地执法监察效能起了积极作用。

　　四、土地政策的模拟

　　政策是支配为既定目标而操去行动的各重原则,是为解決在土地上所发生的有关法规、程序、体制、效率或权益等問題，提出有系統、有程序解决问题的方式或作法。通过地理信息系统,可以模拟土地政策在土地管理的预先应用原则和效果,为制作完善的土地管理政策提供依据和平台。

　　五、土地利用总体规划

　　土地利用总体规划是在一定规划范围内，根据当地自然和社会经济条件以及国民经济发展要求，协调土地总供给与总需求，确定或调整土地利用结构和用地布局的宏观战略措施。土地利用总体规划是我国今后实施土地用途管制的主要依据,其主要任务有具体落实土地利用总量平衡分解指标的数量与分布,土地生产潜力等级与土地质量等级的划分和图形的编制,土地开发、整治、复垦规划项目的落实与实施,土地用途管理,土地利用动态变化信息反馈等等。

　　土地是宝贵的自然资源，是一切发展的源头,合理利用土地资源、掌握土地利用的动态信息是新形势下土地管理工作的需要。它是国家和人民赖以生存和发展的物质基础,对土地资源合理地开发、利用、治理和保护,会直接影响到一国的经济建设。土地资源及其利用的现状,各类土地的动态监测,是制定土地管理工作中长期利用规划和国民经济社会发展战略的重要依据。土地管理的特色是对土地空间特性的管理。土地空间特性，包括土地的地理位置、相邻关系，图层的划分及与土地相关的各种空间属性和人文属性。土地的这种空间特性，为地理信息系统(GIS)的应用提供广阔的天地。GIS最初的应用领域，就是建立与土地管理、土地规划相关(包括地籍管理、土地数据库等有关系统的管理和规划等)的土地信息系统(LIS)。因此，GIS是进行土地管理，建立土地信息系统的最佳平台。

　　地理信息系统近年发展迅速，其内涵和外延正在不断变化.最初的地理信息系统都是一些具体的应用系统，充其量只能称之为一门技术.现在已发展成一个独立的、充满活力的新兴学科，这已经为大家所公认. 地球信息科学从理论上讲是解决地球信息问题，它的范围包括从卫星航空遥感或全球定位系统(GPS)接受信息，变换和校正后进入空间数据库：数据库中的地理信息可以方便地检索、查询，在此数据库和相关知识库的基础上能够定义和生成各种领域专用模型，如城市规划模型、灾害评价模型等;运用这些模型对地理数据进行有效分析，并把分析结果或是决策咨询建议以直观、清晰的形式输出.这一范围包括了计算机科学、地图学、航测、遥感等多种学科的交叉.总之，由于地理信息在人类生活和国民经济中的重要作用，地理信息系统在未来的几十年中将保持高速发展的势头，成为高科技领域的核心技术。[page]