地理信息系统（GIS）是一种旨在捕获，存储，操纵，分析，管理和显示所有类型的地理数据的系统。这项技术的关键词是地理，这意味着数据的某些部分是空间的。换句话说，以某种方式引用地球上位置的数据。

与此数据结合的通常是表格式数据，称为属性数据。通常可以将属性数据定义为有关每个空间特征的附加信息，一个例子就是学校。学校的实际位置是空间数据。属性数据将由其他数据（如学校名称，所受教育程度，学生能力）组成。

正是这两种数据类型的合作关系，使GIS通过空间分析成为了这样一种有效的问题解决工具。GIS不仅仅是软件，人员和方法与地理空间软件和工具结合在一起，可以进行空间分析，管理大型数据集并以地图/图形形式显示信息。

GIS可用作问题解决和决策过程中的工具，以及在空间环境中可视化数据的工具。可以分析地理空间数据以确定（1）要素的位置以及与其他要素的关系;（2）某些要素中最多和/或最少的位置;（3）给定空间中要素的密度;（4）在感兴趣区域（AOI）内发生的事情；（5）在某个特征或现象附近发生的事情；（6）特定区域随时间如何变化（以及以何种方式）。

1.绘制事物的位置

我们可以绘制现实世界要素的空间位置，并可视化它们之间的空间关系。示例：下面我们看到威斯康星州压裂砂矿位置和砂岩地区的地图，通过确定压裂砂的开采活动发生在具有特定地质类型的区域中，我们可以看到数据中的视觉图案。

2.映射数量

人们可以绘制数量（例如最大和最小的数量）的地图，以找到符合其标准的地点或查看地点之间的关系。

示例：下面是威斯康星州的墓地地图，该地图将墓地位置显示为点（点密度），并且每个县都使用颜色编码以显示最多和最少的位置（浅蓝色表示墓地更少）。

3.映射密度

有时，绘制浓度或按面积或总数归一化的数量的图更为重要。示例：下面我们绘制了曼哈顿的人口密度（总人口计数通过以平方英里为单位的人口普查区域归一化。）

4.找到里面的东西

我们可以使用GIS来确定正在发生的事情或特定区域/区域内的要素，我们可以通过创建特定的标准来定义关注区域（AOI）来确定“内部”的特征。示例：下面的地图显示了洪水事件以及洪水道中的税地和建筑物。我们可以使用CLIP之类的工具来确定哪些包裹落在洪水事件中。此外，我们可以使用包裹的属性来确定财产损失的潜在成本。

5.查找附近

通过使用BUFFER等地理处理工具绘制附近的内容，我们可以找出要素或事件在设定距离内发生的情况。示例：下面我们看到威斯康星州麦迪逊市中心位置的行驶时间地图。

我们可以将街道用作网络，并添加特定的条件（例如限速和交叉路口控制）来确定驾驶员通常在5、10或15分钟内可以到达的距离。

6.映射更改

我们可以绘制特定地理区域中的变化图，以预测未来的情况，决定采取的措施或评估一项措施或政策的结果。示例：下面我们看到的是马萨诸塞州Barnstable的土地利用图，显示了1951年至1999年住宅开发的变化。深绿色表示森林，而明亮的黄色表示住宅开发，这样的应用程序可以帮助告知社区计划流程和政策。