ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ( GIS ) ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์แบบบูรณา การ ที่จัดเก็บ จัดการวิเคราะห์ แก้ไขแสดงผล และแสดงภาพ ข้อมูลทางภูมิศาสตร์^{[ 1 ] [ 2 ]}สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นภายในฐานข้อมูลเชิงพื้นที่อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่สิ่งจำเป็นที่จะตรงตามคำจำกัดความของ GIS ^{[ 1 ]}ในความหมายที่กว้างขึ้น อาจพิจารณาระบบดังกล่าวรวมถึงผู้ใช้ที่เป็นมนุษย์และเจ้าหน้าที่สนับสนุน ขั้นตอนและกระบวนการทำงานองค์ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดและวิธีการที่เกี่ยวข้อง และองค์กรสถาบันด้วย

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ซึ่งเป็นคำพหูพจน์ ที่ไม่นับจำนวนเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปสำหรับอุตสาหกรรมและวิชาชีพที่เกี่ยวข้องกับระบบเหล่านี้ สาขาวิชาการที่ศึกษาเกี่ยวกับระบบเหล่านี้และหลักการทางภูมิศาสตร์พื้นฐาน อาจย่อเป็น GIS ได้เช่นกัน แต่คำว่าGIScience ที่ชัดเจนกว่านั้น เป็นที่นิยมมากกว่า^{[ 3 ]} GIScience มักถูกพิจารณาว่าเป็นสาขาย่อยของภูมิศาสตร์ภายในสาขาภูมิศาสตร์เชิงเทคนิค

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ถูกนำมาใช้ในเทคโนโลยี กระบวนการ เทคนิค และวิธีการต่างๆ มากมาย มีการเชื่อมโยงกับการดำเนินงานต่างๆ และแอปพลิเคชันจำนวนมากที่เกี่ยวข้องกับ: วิศวกรรม การวางแผน การจัดการ การขนส่ง/โลจิสติกส์ ประกันภัย โทรคมนาคม และธุรกิจ^{[ 4 ]}รวมถึงวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ เช่น ป่าไม้ นิเวศวิทยา และวิทยาศาสตร์โลก ด้วยเหตุนี้ GIS และ แอปพลิเคชันด้าน ข้อมูลเชิงตำแหน่งจึงเป็นพื้นฐานของบริการที่เปิดใช้งานตำแหน่ง ซึ่งอาศัยการวิเคราะห์และการแสดงภาพทางภูมิศาสตร์

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ช่วยให้สามารถเชื่อมโยงข้อมูลที่ก่อนหน้านี้ไม่เกี่ยวข้องกันได้ โดยใช้ตำแหน่งที่ตั้งเป็น "ตัวแปรดัชนีหลัก" ตำแหน่งและขอบเขตที่พบในห้วงเวลาและอวกาศ ของโลก สามารถบันทึกได้ผ่านวันที่และเวลาที่เกิดขึ้น พร้อมด้วยพิกัด x, y และ z ซึ่งแสดงถึงลองจิจูด ( x ) ละติจูด ( y ) และระดับความสูง ( z ) การอ้างอิงตำแหน่งและขอบเขตเชิงพื้นที่และเวลาทั้งหมดบนโลกควรสามารถเชื่อมโยงกันได้ และในที่สุดก็สามารถเชื่อมโยงกับตำแหน่งหรือขอบเขตทางกายภาพ "จริง" ได้ คุณลักษณะสำคัญนี้ของ GIS ได้เริ่มเปิดช่องทางใหม่ ๆ ในการค้นคว้าและศึกษาทางวิทยาศาสตร์

แม้ว่า GIS ดิจิทัลจะมีมาตั้งแต่ช่วงกลางทศวรรษ 1960 เมื่อRoger Tomlinsonเป็นผู้บัญญัติวลี "ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์" เป็นครั้งแรก^{[ 5 ]}แต่แนวคิดและวิธีการทางภูมิศาสตร์หลายอย่างที่ GIS นำมาใช้โดยอัตโนมัตินั้นมีมานานหลายทศวรรษก่อนหน้านั้นแล้ว

หนึ่งในตัวอย่างแรกๆ ที่ทราบกันว่ามีการใช้การวิเคราะห์เชิงพื้นที่มาจากสาขาระบาดวิทยาในRapport sur la marche et les effets du choléra dans Paris et le département de la Seine (1832) ^{[ 6 ]} Charles Picquet นักทำแผนที่และนักภูมิศาสตร์ชาวฝรั่งเศสได้สร้างแผนที่แสดงขอบเขตของ48 เขตในปารีสโดยใช้ การไล่ระดับสี แบบฮาล์ฟโทนเพื่อแสดงภาพจำนวนผู้เสียชีวิตที่รายงานเนื่องจากโรคอหิวาต์ต่อประชากร 1,000 คน

ในปี ค.ศ. 1854 จอห์น สโนว์นักระบาดวิทยาและแพทย์ สามารถระบุแหล่งที่มาของการระบาดของอหิวาตกโรคในลอนดอนได้โดยใช้การวิเคราะห์เชิงพื้นที่ สโนว์ทำเช่นนั้นโดยการทำเครื่องหมายที่อยู่อาศัยของผู้ป่วยแต่ละรายลงบนแผนที่ของพื้นที่นั้น รวมถึงแหล่งน้ำใกล้เคียง เมื่อทำเครื่องหมายจุดเหล่านี้แล้ว เขาก็สามารถระบุแหล่งน้ำภายในกลุ่มที่ก่อให้เกิดการระบาดได้ นี่เป็นหนึ่งในวิธีการใช้ระเบียบวิธีทางภูมิศาสตร์ที่ประสบความสำเร็จครั้งแรก ๆ ในการระบุแหล่งที่มาของการระบาดในทางระบาดวิทยา แม้ว่าองค์ประกอบพื้นฐานของภูมิประเทศและแนวคิดจะมีอยู่ก่อนแล้วในแผนที่ แต่ แผนที่ของสโนว์มีความพิเศษเนื่องจากการใช้ระเบียบวิธีทางภูมิศาสตร์ของเขา ไม่เพียงแต่เพื่อแสดงภาพ แต่ยังเพื่อวิเคราะห์กลุ่มของปรากฏการณ์ที่ขึ้นอยู่กับตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ด้วย

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ได้มีการพัฒนา เทคนิค การพิมพ์ภาพด้วยสังกะสี (photozincography ) ซึ่งทำให้สามารถแบ่งแผนที่ออกเป็นชั้นๆ ได้ เช่น ชั้นหนึ่งสำหรับพืชพรรณ และอีกชั้นหนึ่งสำหรับน้ำ เทคนิคนี้ถูกนำมาใช้โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการพิมพ์เส้นชั้นความสูง – การวาดเส้นชั้นความสูงเป็นงานที่ต้องใช้แรงงานมาก แต่การแยกเส้นชั้นความสูงไว้ในชั้นเดียวทำให้สามารถทำงานได้โดยไม่ทำให้ชั้นอื่นๆ สับสน ใน ระยะแรก การวาดจะทำบนแผ่นกระจก แต่ต่อมาได้ มีการนำ ฟิล์มพลาสติกมาใช้ ซึ่งมีข้อดีคือ น้ำหนักเบา ใช้พื้นที่จัดเก็บน้อย และไม่เปราะแตกง่าย เป็นต้น เมื่อวาดเสร็จทุกชั้นแล้ว ก็จะนำมารวมกันเป็นภาพเดียวโดยใช้กล้องถ่ายภาพขนาดใหญ่ เมื่อมีการพิมพ์สีเข้ามา แนวคิดเรื่องชั้นภาพก็ถูกนำมาใช้ในการสร้างแผ่นพิมพ์แยกสำหรับแต่ละสีด้วยเช่นกัน แม้ว่าการใช้ชั้นภาพจะกลายเป็นคุณสมบัติทั่วไปอย่างหนึ่งของระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ในปัจจุบัน แต่กระบวนการถ่ายภาพที่กล่าวมาข้างต้นนั้นไม่ถือว่าเป็น GIS ในตัวเอง – เนื่องจากแผนที่เหล่านั้นเป็นเพียงภาพที่ไม่มีฐานข้อมูลเชื่อมโยงอยู่

พัฒนาการเพิ่มเติมอีกสองประการที่น่าสนใจในช่วงแรกๆ ของ GIS ได้แก่ การตีพิมพ์ Design with NatureของIan McHarg ^{[ 7 ]} และวิธีการซ้อนทับแผนที่ และการนำเครือข่ายถนนเข้าสู่ระบบ DIME ( Dual Independent Map Encoding ) ของสำนักงานสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา^{[ 8 ]}

สิ่งพิมพ์ฉบับแรกที่ให้รายละเอียดเกี่ยวกับการใช้คอมพิวเตอร์เพื่ออำนวยความสะดวกในการทำแผนที่นั้นเขียนโดยWaldo Toblerในปี 1959 ^{[ 9 ]}การพัฒนาฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์เพิ่มเติมที่ได้รับแรงกระตุ้นจาก การวิจัย อาวุธนิวเคลียร์นำไปสู่การใช้งาน "การทำแผนที่" ด้วยคอมพิวเตอร์ทั่วไปที่แพร่หลายมากขึ้นในช่วงต้นทศวรรษ 1960 ^{[ 10 ]}

ในปี พ.ศ. 2506 ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ที่ใช้งานได้จริงระบบแรกของโลกได้รับการพัฒนาขึ้นที่ออตตาวา รัฐออนแทรีโอ ประเทศแคนาดา โดยกรมป่าไม้และการพัฒนาชนบทของรัฐบาลกลาง พัฒนาโดยโรเจอร์ ทอมลินสัน ระบบ นี้เรียกว่า ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แคนาดา (CGIS) และใช้ในการจัดเก็บ วิเคราะห์ และจัดการข้อมูลที่รวบรวมไว้สำหรับการสำรวจที่ดินของแคนาดาซึ่งเป็นความพยายามในการกำหนดศักยภาพของที่ดินสำหรับพื้นที่ชนบทของแคนาดาโดยการทำแผนที่ข้อมูลเกี่ยวกับดินการเกษตร การพักผ่อนหย่อนใจ สัตว์ป่านกน้ำป่าไม้และการใช้ที่ดินในมาตราส่วน 1:50,000 นอกจากนี้ยังมีการเพิ่มปัจจัยการจัดประเภทการจัดอันดับเพื่อให้สามารถวิเคราะห์ได้^{[ 11 ] [ 12 ]}

CGIS เป็นการพัฒนาต่อยอดจากแอปพลิเคชัน "การทำแผนที่ด้วยคอมพิวเตอร์" เนื่องจากมีความสามารถในการจัดเก็บข้อมูล การซ้อนทับ การวัด และ การแปลง เป็นดิจิทัล /การสแกน รองรับระบบพิกัดระดับชาติที่ครอบคลุมทั้งทวีป เข้ารหัสเส้นเป็นส่วนโค้ง ที่มี โทโพโลยีฝังตัวที่แท้จริงและจัดเก็บข้อมูลคุณลักษณะและตำแหน่งไว้ในไฟล์แยกต่างหาก ด้วยเหตุนี้ Tomlinson จึงได้รับการยกย่องว่าเป็น "บิดาแห่ง GIS" โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้การซ้อนทับเพื่อส่งเสริมการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ของข้อมูลทางภูมิศาสตร์ที่บรรจบกัน^{[ 13 ]} CGIS ใช้งานได้จนถึงช่วงทศวรรษ 1990 และสร้างฐานข้อมูลทรัพยากรที่ดินดิจิทัลขนาดใหญ่ในแคนาดา ได้รับการพัฒนาเป็น ระบบบน เมนเฟรม เพื่อสนับสนุนการวางแผนและการจัดการทรัพยากรของรัฐบาลกลางและรัฐบาลท้องถิ่น จุดแข็งของมันคือการวิเคราะห์ ชุดข้อมูลที่ซับซ้อนทั่วทั้งทวีป CGIS ไม่เคยวางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์

ในปี พ.ศ. 2507 Howard T. Fisher ได้ก่อตั้งห้องปฏิบัติการกราฟิกคอมพิวเตอร์และการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ที่Harvard Graduate School of Design (LCGSA 1965–1991) ซึ่งมีการพัฒนาแนวคิดเชิงทฤษฎีที่สำคัญหลายประการในการจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่ และในช่วงทศวรรษ พ.ศ. 2513 ได้มีการเผยแพร่รหัสซอฟต์แวร์และระบบที่สำคัญ เช่น SYMAP, GRID และ ODYSSEY ไปยังมหาวิทยาลัย ศูนย์วิจัย และบริษัทต่างๆ ทั่วโลก^{[ 14 ]}โปรแกรมเหล่านี้เป็นตัวอย่างแรกของซอฟต์แวร์ GIS อเนกประสงค์ที่ไม่ได้พัฒนาขึ้นสำหรับการติดตั้งเฉพาะ และมีอิทธิพลอย่างมากต่อซอฟต์แวร์เชิงพาณิชย์ในอนาคต เช่นEsri ARC/INFOที่วางจำหน่ายในปี พ.ศ. 2526

ทอม วอห์ ทำงานในห้องปฏิบัติการฮาร์วาร์ด และได้พัฒนาซอฟต์แวร์ระบบการทำแผนที่และการจัดการข้อมูลทางภูมิศาสตร์แบบเวกเตอร์ (GIMMS) ตั้งแต่ปี 1969 เขากลับไปที่มหาวิทยาลัยเอดินบะระและซอฟต์แวร์นี้ถูกขายในเชิงพาณิชย์ตั้งแต่ปี 1973 ^{[ 15 ]}ภายในปี 1977 มีการใช้งานใน 300 แห่งทั่วโลก^{[ 16 ]}ถือได้ว่าเป็นระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ที่ใช้กันทั่วโลกเป็นครั้งแรก ซึ่งคาดการณ์ลักษณะสำคัญบางประการของระบบ Harvard Odyssey ได้เกือบห้าปี และ ARC/INFO ได้หนึ่งทศวรรษ^{[ 17 ]}

ในช่วงปลายทศวรรษ 1970 ระบบ GIS สาธารณะสองระบบ ( MOSSและGRASS GIS ) อยู่ระหว่างการพัฒนา และในช่วงต้นทศวรรษ 1980 M&S Computing (ต่อมาคือIntergraph ) ร่วมกับ Bentley Systems Incorporated สำหรับ แพลตฟอร์ม CAD  , Environmental Systems Research Institute ( ESRI ), CARIS  (Computer Aided Resource Information System) และ ERDAS (Earth Resource Data Analysis System) ได้เกิดขึ้นเป็นผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ GIS เชิงพาณิชย์ ซึ่งประสบความสำเร็จในการรวมคุณสมบัติ CGIS หลายอย่าง โดยผสมผสานแนวทางรุ่นแรกในการแยกข้อมูลเชิงพื้นที่และคุณลักษณะเข้ากับแนวทางรุ่นที่สองในการจัดระเบียบข้อมูลคุณลักษณะลงในโครงสร้างฐานข้อมูล^{[ 18 ]}

ในปี พ.ศ. 2529 ระบบแสดงและวิเคราะห์แผนที่ (MIDAS) ซึ่งเป็นผลิตภัณฑ์ GIS บนเดสก์ท็อปตัวแรก^{[ 19 ]}ได้ถูกปล่อยออกมาสำหรับMS-DOS ต่อมา ในปี พ.ศ. 2533 ได้เปลี่ยนชื่อเป็น MapInfo for Windows เมื่อมีการพอร์ตไปยังWindowsนี่เป็นจุดเริ่มต้นของกระบวนการย้าย GIS จากแผนกวิจัยไปสู่สภาพแวดล้อมทางธุรกิจ

เมื่อสิ้นสุดศตวรรษที่ 20 การเติบโตอย่างรวดเร็วของระบบต่างๆ ได้รับการรวมและกำหนดมาตรฐานบนแพลตฟอร์มที่ค่อนข้างน้อย และผู้ใช้เริ่มสำรวจการดูข้อมูล GIS ผ่านทางอินเทอร์เน็ต ซึ่งต้องใช้รูปแบบข้อมูลและมาตรฐานการถ่ายโอน เมื่อไม่นานมานี้แพ็กเกจ GIS แบบโอเพนซอร์สฟรี จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ สามารถทำงานบนระบบปฏิบัติการต่างๆ และสามารถปรับแต่งเพื่อทำงานเฉพาะด้านได้ แนวโน้มหลักของศตวรรษที่ 21 คือการบูรณาการความสามารถของ GIS กับเทคโนโลยีสารสนเทศและโครงสร้างพื้นฐานอินเทอร์เน็ตอื่นๆ เช่นฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์การ ประมวลผล แบบคลาวด์ซอฟต์แวร์เป็นบริการ (SaaS) และการประมวลผลบนมือถือ^{[ 20 ]}

ต้องแยกความแตกต่างระหว่างระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ แบบเดี่ยว ซึ่งเป็นการติดตั้งซอฟต์แวร์และข้อมูลเพียงครั้งเดียวสำหรับการใช้งานเฉพาะ พร้อมด้วยฮาร์ดแวร์ บุคลากร และสถาบันที่เกี่ยวข้อง (เช่น GIS สำหรับรัฐบาลเมืองใดเมืองหนึ่ง) และซอฟต์แวร์ GIS ซึ่งเป็น โปรแกรมแอปพลิเคชันอเนกประสงค์ที่ออกแบบมาเพื่อใช้ในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์แต่ละระบบในหลากหลายโดเมนการใช้งาน^{[ 21 ] : 16} ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1970 เป็นต้นมา มีการสร้างแพ็กเกจซอฟต์แวร์จำนวนมากขึ้นมาโดยเฉพาะสำหรับแอปพลิเคชัน GIS ปัจจุบัน ArcGISของEsriซึ่งรวมถึงArcGIS Proและซอฟต์แวร์รุ่นเก่าอย่างArcMapครองตลาด GIS ตัวอย่างอื่นๆ ของ GIS ได้แก่AutodeskและMapInfo Professionalและโปรแกรมโอเพนซอร์ส เช่นQGIS , GRASS GIS , MapGuideและHadoop-GIS [ ^{22 ] แอ} ปพลิเคชัน GIS บนเดสก์ท็อปเหล่านี้และอื่นๆ ประกอบด้วยชุดความสามารถที่ครบถ้วนสำหรับการป้อน การจัดการ การวิเคราะห์ และการแสดงภาพข้อมูลทางภูมิศาสตร์ และได้รับการออกแบบมาให้ใช้งานได้ด้วยตัวเอง

เริ่มตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1990 เมื่ออินเทอร์เน็ตถือกำเนิดขึ้น เทคโนโลยีเครือข่ายคอมพิวเตอร์ก็ก้าวหน้าขึ้น โครงสร้างพื้นฐานและข้อมูล GIS จึงเริ่มย้ายไปยังเซิร์ฟเวอร์ซึ่งเป็นกลไกอีกทางหนึ่งในการให้บริการ GIS ^{[ 23 ] : 216} สิ่งนี้ได้รับการอำนวยความสะดวกโดยซอฟต์แวร์แบบสแตนด์อโลนที่ติดตั้งบนเซิร์ฟเวอร์ คล้ายกับซอฟต์แวร์เซิร์ฟเวอร์อื่นๆ เช่นเซิร์ฟเวอร์ HTTPและระบบจัดการฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ ทำให้ไคลเอนต์สามารถเข้าถึงข้อมูล GIS และเครื่องมือประมวลผล ได้โดยไม่ต้องติดตั้งซอฟต์แวร์เดสก์ท็อปเฉพาะทาง เครือข่ายเหล่านี้เรียกว่าGIS แบบกระจาย^{[ 24 ] [ 25 ]}กลยุทธ์นี้ได้รับการขยายผ่านทางอินเทอร์เน็ตและการพัฒนา แพลตฟอร์ม GIS บนคลาวด์เช่น ArcGIS Online และซอฟต์แวร์เฉพาะทาง GIS ในรูปแบบบริการ (SAAS) การใช้อินเทอร์เน็ตเพื่ออำนวยความสะดวกให้กับ GIS แบบกระจายเรียกว่าInternet GIS ^{[ 24 ] [ 25 ]}

แนวทางอื่นคือการบูรณาการความสามารถเหล่านี้บางส่วนหรือทั้งหมดเข้ากับซอฟต์แวร์หรือสถาปัตยกรรมเทคโนโลยีสารสนเทศอื่นๆ ตัวอย่างเช่นการขยายฟังก์ชันเชิงพื้นที่ให้กับ ซอฟต์แวร์ ฐานข้อมูลเชิงวัตถุสัมพันธ์ซึ่งกำหนดชนิดข้อมูลเรขาคณิตเพื่อให้สามารถจัดเก็บข้อมูลเชิงพื้นที่ในตารางเชิงสัมพันธ์ได้ และการขยายSQLสำหรับการดำเนินการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ เช่นการซ้อนทับอีกตัวอย่างหนึ่งคือการแพร่หลายของไลบรารีเชิงพื้นที่และอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน (เช่นGDAL , Leaflet , D3.js ) ที่ขยายภาษาการเขียนโปรแกรมเพื่อให้สามารถรวมข้อมูล GIS และการประมวลผลเข้ากับซอฟต์แวร์ที่กำหนดเอง รวมถึง เว็บไซต์ แผนที่และบริการตามตำแหน่งในสมาร์ทโฟน

หัวใจหลักของ GIS ใดๆ ก็คือฐานข้อมูลที่ประกอบด้วยการแสดงปรากฏการณ์ทางภูมิศาสตร์ การจำลองรูปทรงเรขาคณิต (ตำแหน่งและรูปร่าง) และคุณสมบัติหรือลักษณะ ต่างๆ ฐานข้อมูล GIS อาจจัดเก็บได้หลายรูปแบบ เช่น ชุดไฟล์ข้อมูล แยกต่างหาก หรือฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ที่เปิดใช้งานเชิงพื้นที่ เพียงฐานเดียว การรวบรวมและจัดการข้อมูลเหล่านี้มักใช้เวลาและทรัพยากรทางการเงินส่วนใหญ่ของโครงการ มากกว่าด้านอื่นๆ เช่น การวิเคราะห์และการทำแผนที่^{[ 23 ] : 175}

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ใช้ตำแหน่งเชิงพื้นที่และเวลา ( space-time location) เป็นตัวแปรหลักในการวิเคราะห์ข้อมูลอื่นๆ เช่นเดียวกับฐานข้อมูลเชิงสัมพันธ์ที่มีข้อความหรือตัวเลขที่สามารถเชื่อมโยงตารางต่างๆ เข้าด้วยกันโดยใช้ตัวแปรหลักร่วมกัน GIS ก็สามารถเชื่อมโยงข้อมูลที่ไม่เกี่ยวข้องกันได้โดยใช้ตำแหน่งเป็นตัวแปรหลัก กุญแจสำคัญคือตำแหน่งและ/หรือขอบเขตในเชิงพื้นที่และเวลา

ตัวแปรใดๆ ที่สามารถระบุตำแหน่งในเชิงพื้นที่ และในปัจจุบันสามารถระบุตำแหน่งในเชิงเวลาได้ด้วย ก็สามารถอ้างอิงได้โดยใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ตำแหน่งหรือขอบเขตในมิติเวลาและพื้นที่ของโลกอาจถูกบันทึกเป็นวันที่/เวลาที่เกิดขึ้น และพิกัด x, y และ z ซึ่งแทนลองจิจูด ละติจูดและระดับความสูงตามลำดับ พิกัด GIS เหล่านี้อาจแทนระบบอ้างอิงเชิงพื้นที่และเวลาแบบอื่นๆ ที่มีปริมาณ (ตัวอย่างเช่น หมายเลขเฟรมฟิล์ม สถานีวัดระดับน้ำ จุดบอกระยะทางบนทางหลวง จุดอ้างอิงของนักสำรวจ ที่อยู่ของอาคาร สี่แยกถนน ประตูทางเข้า การวัดความลึกของน้ำ จุดกำเนิด /หน่วยของแบบร่าง POSหรือCAD ) หน่วยที่ใช้กับข้อมูลเชิงพื้นที่และเวลาแบบบันทึกไว้อาจแตกต่างกันอย่างมาก (แม้จะใช้ข้อมูลเดียวกันทุกประการ ดูการฉายภาพแผนที่ ) แต่โดยหลักการแล้ว การอ้างอิงตำแหน่งและขอบเขตเชิงพื้นที่และเวลาบนโลกทั้งหมด ควรมีความสัมพันธ์กัน และท้ายที่สุดควรมีความสัมพันธ์กับตำแหน่งหรือขอบเขตทางกายภาพ "จริง" ในมิติเวลาและพื้นที่

ด้วยข้อมูลเชิงพื้นที่ที่แม่นยำ ข้อมูลจริงและข้อมูลในอดีตหรืออนาคตที่คาดการณ์ไว้ที่หลากหลายอย่างเหลือเชื่อสามารถนำมาวิเคราะห์ ตีความ และนำเสนอได้^{[ 26 ]}คุณลักษณะสำคัญของ GIS นี้ได้เริ่มเปิดช่องทางใหม่ของการสืบสวนทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับพฤติกรรมและรูปแบบของข้อมูลจริงที่ก่อนหน้านี้ไม่เคยมีการเชื่อมโยงกัน อย่างเป็นระบบมา ก่อน

ข้อมูล GIS แสดงถึงปรากฏการณ์ที่มีอยู่ในโลกแห่งความเป็นจริง เช่น ถนน การใช้ที่ดิน ระดับความสูง ต้นไม้ ทางน้ำ และรัฐต่างๆ ประเภทของปรากฏการณ์ที่พบได้บ่อยที่สุดที่แสดงในข้อมูลสามารถแบ่งออกเป็นสองแนวคิด ได้แก่วัตถุที่ไม่ต่อเนื่อง (เช่น บ้าน ถนน) และฟิลด์ต่อเนื่อง (เช่น ปริมาณน้ำฝนหรือความหนาแน่นของประชากร) ^{[ 23 ] : 62–65} ปรากฏการณ์ทางภูมิศาสตร์ประเภทอื่นๆ เช่น เหตุการณ์ (เช่น ตำแหน่งของ สมรภูมิรบใน สงครามโลกครั้งที่ 2 ) กระบวนการ (เช่น ขอบเขตของการขยายตัวของเมืองชานเมือง) และมวล (เช่น ประเภทของดินในพื้นที่) มักแสดงน้อยกว่าหรือโดยอ้อม หรือถูกจำลองในขั้นตอนการวิเคราะห์มากกว่าข้อมูล

โดยทั่วไปแล้ว มีวิธีการจัดเก็บข้อมูลในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) สองวิธีหลักๆ สำหรับการอ้างอิงแผนที่ทั้งสองประเภท ได้แก่ภาพแรสเตอร์และข้อมูลเวก เตอร์ จุด เส้น และรูปหลายเหลี่ยม แทนข้อมูลเวกเตอร์ของการอ้างอิงคุณลักษณะตำแหน่งบนแผนที่

วิธีการจัดเก็บข้อมูลแบบผสมผสานรูปแบบใหม่คือการระบุกลุ่มจุด (point clouds) ซึ่งเป็นการรวมจุดสามมิติเข้ากับข้อมูลRGB ในแต่ละจุด ทำให้ได้ ภาพสีสามมิติแผนที่เฉพาะเรื่องในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) จึงมีความสมจริงและแสดงรายละเอียดสิ่งที่ต้องการแสดงหรือระบุได้ดียิ่งขึ้นเรื่อยๆ

การได้มาซึ่งข้อมูล GIS ประกอบด้วยวิธีการต่างๆ ในการรวบรวมข้อมูลเชิงพื้นที่ลงในฐานข้อมูล GIS ซึ่งสามารถจัดกลุ่มได้เป็นสามประเภท ได้แก่การเก็บรวบรวมข้อมูลปฐมภูมิซึ่งเป็นปรากฏการณ์การวัดโดยตรงในภาคสนาม (เช่นการสำรวจระยะไกลระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก ) การเก็บรวบรวมข้อมูลทุติยภูมิซึ่งเป็นการดึงข้อมูลจากแหล่งข้อมูลที่มีอยู่ซึ่งไม่ได้อยู่ในรูปแบบ GIS เช่น แผนที่กระดาษ ผ่านการแปลงเป็นดิจิทัลและการถ่ายโอนข้อมูลซึ่งเป็นการคัดลอกข้อมูล GIS ที่มีอยู่จากแหล่งภายนอก เช่น หน่วยงานของรัฐและบริษัทเอกชน วิธีการเหล่านี้ทั้งหมดอาจใช้เวลา เงิน และทรัพยากรอื่นๆ จำนวนมาก^{[ 23 ] : 173}

ข้อมูล การสำรวจสามารถป้อนเข้าสู่ GIS ได้โดยตรงจากระบบรวบรวมข้อมูลดิจิทัลบนเครื่องมือสำรวจโดยใช้เทคนิคที่เรียกว่าเรขาคณิตพิกัด (COGO) ตำแหน่งจากระบบดาวเทียมนำทางทั่วโลก ( GNSS ) เช่นระบบกำหนดตำแหน่งทั่วโลก (GPS) ก็สามารถรวบรวมและนำเข้าสู่ GIS ได้เช่นกัน แนวโน้มปัจจุบันในการรวบรวมข้อมูลทำให้ผู้ใช้สามารถใช้คอมพิวเตอร์ภาคสนามที่มีความสามารถในการแก้ไขข้อมูลแบบเรียลไทม์โดยใช้การเชื่อมต่อไร้สายหรือเซสชันการแก้ไขแบบ ออฟไลน์ ^{[ 27 ]}แนวโน้มปัจจุบันคือการใช้แอปพลิเคชันที่มีอยู่บนสมาร์ทโฟนและPDAในรูปแบบของ GIS มือถือ^{[ 28 ]}สิ่งนี้ได้รับการปรับปรุงโดยความพร้อมใช้งานของหน่วย GPS ระดับการทำแผนที่ราคาประหยัดที่มีความแม่นยำระดับเดซิเมตรแบบเรียลไทม์ ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการประมวลผลภายหลัง นำเข้า และอัปเดตข้อมูลในสำนักงานหลังจากรวบรวมข้อมูลภาคสนามแล้ว ซึ่งรวมถึงความสามารถในการรวมตำแหน่งที่รวบรวมโดยใช้เครื่องวัดระยะด้วยเลเซอร์เทคโนโลยีใหม่ยังช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างแผนที่และการวิเคราะห์ได้โดยตรงในภาคสนาม ทำให้โครงการมีประสิทธิภาพมากขึ้นและการทำแผนที่มีความแม่นยำมากขึ้น

ข้อมูล จากการสำรวจระยะไกลก็มีบทบาทสำคัญในการเก็บรวบรวมข้อมูลเช่นกัน โดยประกอบด้วยเซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่บนแพลตฟอร์ม เซ็นเซอร์เหล่านี้ได้แก่ กล้อง สแกนเนอร์ดิจิทัล และไลดาร์ในขณะที่แพลตฟอร์มมักประกอบด้วยเครื่องบินและดาวเทียมในประเทศอังกฤษช่วงกลางทศวรรษ 1990 ว่าว/บอลลูนลูกผสมที่เรียกว่าเฮลิไคต์ (Helikites)เป็นผู้บุกเบิกการใช้กล้องดิจิทัลขนาดกะทัดรัดบนอากาศเป็นระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์บนอากาศเป็นครั้งแรก ซอฟต์แวร์การวัดของเครื่องบินที่มีความแม่นยำถึง 0.4 มิลลิเมตร ถูกใช้เพื่อเชื่อมโยงภาพถ่ายและวัดพื้นดิน เฮลิไคต์มีราคาไม่แพงและรวบรวมข้อมูลได้แม่นยำกว่าเครื่องบิน เฮลิไคต์สามารถใช้เหนือถนน ทางรถไฟ และเมืองต่างๆ ที่ ห้ามใช้ ยานบินไร้คนขับ (UAVs)

เมื่อไม่นานมานี้ การเก็บรวบรวมข้อมูลทางอากาศสามารถเข้าถึงได้มากขึ้นด้วยUAV ขนาดเล็กและโดรน ตัวอย่างเช่นAeryon Scoutถูกใช้เพื่อทำแผนที่พื้นที่ 50 เอเคอร์ด้วยระยะห่างของตัวอย่างภาคพื้นดิน 1 นิ้ว (2.54 ซม.) ในเวลาเพียง 12 นาที^{[ 29 ]}

ข้อมูลดิจิทัลส่วนใหญ่ในปัจจุบันได้มาจากการตีความภาพถ่ายทางอากาศ เวิร์กสเตชันแบบดิจิทัลใช้ในการแปลงข้อมูลโดยตรงจาก ภาพถ่ายดิจิทัลแบบ สเตอริโอคู่ระบบเหล่านี้ช่วยให้สามารถบันทึกข้อมูลได้ทั้งในสองและสามมิติ โดยวัดระดับความสูงได้โดยตรงจากภาพสเตอริโอคู่โดยใช้หลักการของโฟโตแกรมเมตรีภาพถ่ายทางอากาศแบบอนาล็อกจะต้องถูกสแกนก่อนที่จะนำเข้าสู่ระบบดิจิทัล แต่สำหรับกล้องดิจิทัลคุณภาพสูง ขั้นตอนนี้จะถูกข้ามไป

การสำรวจระยะไกลด้วยดาวเทียมเป็นอีกแหล่งข้อมูลเชิงพื้นที่ที่สำคัญ ดาวเทียมใช้ชุดเซ็นเซอร์ต่างๆ ในการวัดค่าการสะท้อนแสงจากคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรือคลื่นวิทยุที่ส่งออกมาจากเซ็นเซอร์แบบแอคทีฟ เช่น เรดาร์ โดยวิธีการวัดแบบพาสซีฟ การสำรวจระยะไกลจะเก็บรวบรวมข้อมูลแบบแรสเตอร์ ซึ่งสามารถนำไปประมวลผลเพิ่มเติมโดยใช้แบนด์ต่างๆ เพื่อระบุวัตถุและประเภทที่สนใจ เช่น การปกคลุมของพื้นดิน

วิธีการสร้างข้อมูลที่พบได้บ่อยที่สุดคือการแปลงเป็นดิจิทัลโดย การเปลี่ยนแผนที่หรือแผนผังสำรวจ ที่เป็นเอกสารกระดาษไปเป็นสื่อดิจิทัลโดยใช้โปรแกรม CAD และความสามารถในการอ้างอิงทางภูมิศาสตร์ ด้วยความพร้อมใช้งานอย่างแพร่หลายของภาพถ่ายทางอากาศแบบออร์โธเรคทีฟ (จากดาวเทียม เครื่องบิน เฮลิไคท์ และโดรน) การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลแบบอ่านจากด้านบนจึงกลายเป็นวิธีการหลักในการดึงข้อมูลทางภูมิศาสตร์ การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลแบบอ่านจากด้านบนเกี่ยวข้องกับการลากเส้นข้อมูลทางภูมิศาสตร์ลงบนภาพถ่ายทางอากาศโดยตรง แทนที่จะใช้วิธีแบบดั้งเดิมในการลากเส้นรูปแบบทางภูมิศาสตร์บนแท็บเล็ตดิจิทัล แยกต่างหาก (การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลแบบอ่านจากด้านล่าง) การแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลแบบอ่านจากด้านล่าง หรือการแปลงข้อมูลเป็นดิจิทัลด้วยมือ ใช้ปากกาแม่เหล็กพิเศษ หรือสไตลัส ที่ป้อนข้อมูลเข้าสู่คอมพิวเตอร์เพื่อสร้างแผนที่ดิจิทัลที่เหมือนกัน แท็บเล็ตบางรุ่นใช้เครื่องมือคล้ายเมาส์ที่เรียกว่าพัค แทนสไตลัส^{[ 30 ] [ 31 ]}พัคมีหน้าต่างเล็กๆ พร้อมเส้นกากบาท ซึ่งช่วยให้มีความแม่นยำมากขึ้นและระบุตำแหน่งคุณลักษณะของแผนที่ได้ แม้ว่าการแปลงข้อมูลแบบมองขึ้นด้านบนจะใช้กันทั่วไปมากกว่า แต่การแปลงข้อมูลแบบมองลงด้านล่างก็ยังคงมีประโยชน์สำหรับการแปลงแผนที่ที่มีคุณภาพต่ำ^{[ 31 ]}

ข้อมูลที่มีอยู่ซึ่งพิมพ์อยู่บนแผนที่กระดาษหรือฟิล์ม PETสามารถแปลงเป็นข้อมูลดิจิทัลหรือสแกนเพื่อสร้างข้อมูลดิจิทัลได้ เครื่องแปลงข้อมูลดิจิทัลจะสร้าง ข้อมูล เวกเตอร์โดยผู้ใช้งานจะลากเส้นตามจุด เส้น และขอบเขตของรูปหลายเหลี่ยมจากแผนที่ส่วนการสแกนแผนที่จะให้ข้อมูลแรสเตอร์ ซึ่งสามารถนำไปประมวลผลเพิ่มเติมเพื่อสร้างข้อมูลเวกเตอร์ได้

เมื่อทำการเก็บรวบรวมข้อมูล ผู้ใช้ควรพิจารณาว่าควรเก็บรวบรวมข้อมูลด้วยความแม่นยำสัมพัทธ์หรือความแม่นยำสัมบูรณ์ เนื่องจากสิ่งนี้ไม่เพียงแต่จะส่งผลต่อวิธีการตีความข้อมูลเท่านั้น แต่ยังส่งผลต่อต้นทุนในการเก็บรวบรวมข้อมูลด้วย

หลังจากป้อนข้อมูลลงในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) แล้ว ข้อมูลมักจะต้องได้รับการแก้ไขเพื่อกำจัดข้อผิดพลาดหรือประมวลผลเพิ่มเติม สำหรับข้อมูลเวกเตอร์ จะต้องทำให้ "ถูกต้องตามหลักภูมิศาสตร์" ก่อนจึงจะสามารถนำไปใช้ในการวิเคราะห์ขั้นสูงได้ ตัวอย่างเช่น ในเครือข่ายถนน เส้นต่างๆ ต้องเชื่อมต่อกับจุดตัดที่ทางแยก ข้อผิดพลาดต่างๆ เช่น เส้นที่สั้นกว่าหรือยาวเกินไปก็ต้องถูกกำจัดออกด้วย สำหรับแผนที่ที่ได้จากการสแกน อาจจำเป็นต้องกำจัดตำหนิบนแผนที่ต้นฉบับออกจากข้อมูลแรสเตอร์ ที่ได้ ตัวอย่างเช่น เศษดินอาจเชื่อมต่อเส้นสองเส้นที่ไม่ควรเชื่อมต่อกัน

โลกสามารถแสดงได้ด้วยแบบจำลองหลายแบบ ซึ่งแต่ละแบบอาจให้ชุดพิกัดที่แตกต่างกัน (เช่น ละติจูด ลองจิจูด ระดับความสูง) สำหรับจุดใด ๆ บนพื้นผิวโลก แบบจำลองที่ง่ายที่สุดคือการสมมติว่าโลกเป็นทรงกลมที่สมบูรณ์แบบ เมื่อมีการวัดโลกมากขึ้นเรื่อย ๆ แบบจำลองของโลกก็มีความซับซ้อนและแม่นยำมากขึ้น ในความเป็นจริง มีแบบจำลองที่เรียกว่าระบบพิกัดอ้างอิง (datum)ที่ใช้กับพื้นที่ต่าง ๆ ของโลกเพื่อให้ได้ความแม่นยำที่เพิ่มขึ้น เช่น ระบบพิกัดอ้างอิง อเมริกาเหนือปี 1983 (North American Datum of 1983)สำหรับการวัดในสหรัฐอเมริกา และระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์โลก (World Geodetic System)สำหรับการวัดทั่วโลก

ละติจูดและลองจิจูดบนแผนที่ที่สร้างขึ้นโดยใช้ระบบพิกัดท้องถิ่นอาจไม่เหมือนกับที่ได้จากเครื่องรับ GPSการแปลงพิกัดจากระบบพิกัดหนึ่งไปยังอีกระบบพิกัดหนึ่งต้องใช้การแปลงระบบพิกัดเช่นการแปลง Helmert แม้ว่าในบางสถานการณ์ การแปลแบบง่ายๆก็อาจเพียงพอ^{[ 32 ]}

ในซอฟต์แวร์ GIS ที่นิยมใช้กันทั่วไป ข้อมูลที่แสดงในพิกัดละติจูด/ลองจิจูด มักจะแสดงในรูปแบบระบบพิกัดทางภูมิศาสตร์ตัวอย่างเช่น ข้อมูลในพิกัดละติจูด/ลองจิจูด หากใช้ระบบพิกัดอ้างอิง ' North American Datum of 1983' จะถูกแสดงด้วย 'GCS North American 1983'

แม้ว่าแบบจำลองดิจิทัลจะไม่สามารถแสดงถึงโลกแห่งความเป็นจริงได้อย่างสมบูรณ์แบบ แต่สิ่งสำคัญคือข้อมูล GIS ต้องมีคุณภาพสูง ตามหลักการของโฮโมมอร์ฟิซึมข้อมูลต้องใกล้เคียงกับความเป็นจริงมากพอที่จะทำให้ผลลัพธ์ของกระบวนการ GIS สอดคล้องกับผลลัพธ์ของกระบวนการในโลกแห่งความเป็นจริงอย่างถูกต้อง นั่นหมายความว่าไม่มีมาตรฐานเดียวสำหรับคุณภาพข้อมูล เพราะระดับคุณภาพที่จำเป็นขึ้นอยู่กับขนาดและวัตถุประสงค์ของงานที่จะนำไปใช้ องค์ประกอบหลายอย่างของคุณภาพข้อมูลมีความสำคัญต่อข้อมูล GIS ดังนี้:

ความแม่นยำ

ระดับความคล้ายคลึงกันระหว่างการวัดที่แสดงกับค่าจริง ในทางกลับกันข้อผิดพลาดคือปริมาณความแตกต่างระหว่างค่าทั้งสอง^{[ 21 ] : 623} ในข้อมูล GIS มีความกังวลเกี่ยวกับความถูกต้องในการแสดงตำแหน่ง ( ความ ถูกต้องเชิงตำแหน่ง ) คุณสมบัติ ( ความถูกต้องเชิงคุณลักษณะ ) และเวลา ตัวอย่างเช่น สำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกาปี 2020 ระบุว่าประชากรของฮูสตันในวันที่ 1 เมษายน 2020 คือ 2,304,580 คน หากจำนวนประชากรจริงคือ 2,310,674 คน นี่จะเป็นข้อผิดพลาดและดังนั้นจึงขาดความถูกต้องเชิงคุณลักษณะ

ความแม่นยำ

ระดับความละเอียดในค่าที่แสดง ในคุณสมบัติเชิงปริมาณ นี่คือจำนวนหลักสำคัญในค่าที่วัดได้^{[ 23 ] : 115} ค่าที่ไม่แม่นยำนั้นคลุมเครือหรือไม่ชัดเจน รวมถึงช่วงของค่าที่เป็นไปได้ ตัวอย่างเช่น หากใครกล่าวว่าประชากรของฮูสตันในวันที่ 1 เมษายน 2563 คือ "ประมาณ 2.3 ล้านคน" ข้อความนี้จะไม่แม่นยำ แต่น่าจะถูกต้องเพราะรวมค่าที่ถูกต้อง (และค่าที่ไม่ถูกต้องจำนวนมาก) ไว้ด้วย เช่นเดียวกับความถูกต้อง การแสดงตำแหน่ง คุณสมบัติ และเวลา ล้วนสามารถมีความแม่นยำมากหรือน้อยได้ความละเอียดเป็นคำที่ใช้กันทั่วไปในการแสดงความแม่นยำของตำแหน่ง โดยเฉพาะในชุดข้อมูลแรสเตอร์มาตราส่วนมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความแม่นยำในแผนที่ เนื่องจากกำหนดระดับความแม่นยำเชิงพื้นที่ที่ต้องการ แต่เป็นปัญหาใน GIS ซึ่งชุดข้อมูลสามารถแสดงได้ในมาตราส่วนการแสดงผลที่หลากหลาย (รวมถึงมาตราส่วนที่ไม่เหมาะสมกับคุณภาพของข้อมูล)

ความไม่แน่นอน

การยอมรับโดยทั่วไปถึงการมีอยู่ของข้อผิดพลาดและความไม่แม่นยำในข้อมูลทางภูมิศาสตร์^{[ 23 ] : 99} กล่าวคือ เป็นระดับของความสงสัยโดยทั่วไป เนื่องจากเป็นการยากที่จะทราบได้อย่างแน่ชัดว่ามีข้อผิดพลาดมากน้อยเพียงใดในชุดข้อมูล แม้ว่าจะสามารถพยายามประมาณการในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งได้ ( ช่วงความเชื่อมั่นเป็นการประมาณการความไม่แน่นอนดังกล่าว) บางครั้งคำนี้ถูกใช้เป็นคำรวมสำหรับลักษณะทั้งหมดหรือส่วนใหญ่ของคุณภาพข้อมูล

ความคลุมเครือหรือไม่ชัดเจน

ระดับที่ลักษณะ (ตำแหน่ง คุณสมบัติ หรือเวลา) ของปรากฏการณ์นั้นไม่แม่นยำโดยเนื้อแท้ มากกว่าความไม่แม่นยำที่อยู่ในค่าที่วัดได้^{[ 23 ] : 103} ตัวอย่างเช่น ขอบเขตเชิงพื้นที่ของเขตมหานครฮิวสตัน นั้นคลุมเครือ เนื่องจากมีสถานที่อยู่รอบนอกเมืองที่เชื่อมต่อกับใจกลางเมืองน้อยกว่า (วัดจากกิจกรรมต่างๆ เช่นการเดินทางไปทำงาน ) เมื่อเทียบกับสถานที่ที่อยู่ใกล้กว่า เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ เช่นทฤษฎีเซตคลุมเครือมักใช้เพื่อจัดการกับความคลุมเครือในข้อมูลทางภูมิศาสตร์

ความสมบูรณ์

ระดับที่ชุดข้อมูลแสดงถึงคุณลักษณะจริงทั้งหมดที่อ้างว่ารวมอยู่^{[ 21 ] : 623} ตัวอย่างเช่น หากเลเยอร์ของ "ถนนในฮูสตัน " ขาดถนนจริงบางสาย ก็จะไม่สมบูรณ์

สกุลเงิน

จุดเวลาล่าสุดที่ชุดข้อมูลอ้างว่าเป็นตัวแทนที่ถูกต้องของความเป็นจริง นี่เป็นข้อกังวลสำหรับแอปพลิเคชัน GIS ส่วนใหญ่ ซึ่งพยายามแสดงภาพโลก "ในปัจจุบัน" ในกรณีเช่นนั้น ข้อมูลที่เก่ากว่าจะมีคุณภาพต่ำกว่า

ความสม่ำเสมอ

ระดับที่การแสดงปรากฏการณ์ต่างๆ ในชุดข้อมูลมีความสอดคล้องกันอย่างถูกต้อง^{[ 21 ] : 623} ความสอดคล้องในความสัมพันธ์เชิงโทโพโลยีระหว่างวัตถุเชิงพื้นที่ถือเป็นแง่มุมที่สำคัญอย่างยิ่งของความสอดคล้อง^{[ 33 ] : 117} ตัวอย่างเช่น หากเส้นทั้งหมดในเครือข่ายถนนถูกย้ายไปทางทิศตะวันออก 10 เมตรโดยไม่ได้ตั้งใจ เส้นเหล่านั้นจะไม่ถูกต้องแต่ยังคงสอดคล้องกันอยู่ เพราะเส้นเหล่านั้นจะยังคงเชื่อมต่อกันอย่างถูกต้องที่จุดตัดแต่ละจุด และ เครื่องมือ วิเคราะห์เครือข่ายเช่น เส้นทางที่สั้นที่สุด จะยังคงให้ผลลัพธ์ที่ถูกต้อง

การแพร่กระจายของความไม่แน่นอน

ระดับที่คุณภาพของผลลัพธ์ของ วิธี การวิเคราะห์เชิงพื้นที่และเครื่องมือประมวลผลอื่นๆ มาจากคุณภาพของข้อมูลป้อนเข้า^{[ 33 ] : 118} ตัวอย่างเช่นการประมาณค่าแบบสอดแทรกเป็นการดำเนินการทั่วไปที่ใช้ในหลายวิธีใน GIS เนื่องจากเป็นการสร้างค่าประมาณระหว่างการวัดที่ทราบ ผลลัพธ์จึงแม่นยำกว่าเสมอ แต่มีความแน่นอนน้อยกว่า (เนื่องจากค่าประมาณแต่ละค่ามีข้อผิดพลาดที่ไม่ทราบจำนวน)

คุณภาพของชุดข้อมูลขึ้นอยู่กับแหล่งที่มาและวิธีการที่ใช้ในการสร้างชุดข้อมูลนั้นเป็นอย่างมาก นักสำรวจที่ดินสามารถให้ความแม่นยำของตำแหน่งในระดับสูงโดยใช้ อุปกรณ์ GPS ระดับสูง แต่ตำแหน่ง GPS บนสมาร์ทโฟนทั่วไปมีความแม่นยำน้อยกว่ามาก^{[ 34 ]}ชุดข้อมูลทั่วไป เช่น ภูมิประเทศดิจิทัลและภาพถ่ายทางอากาศ^{[ 35 ]}มีให้เลือกในระดับคุณภาพที่หลากหลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งความแม่นยำเชิงพื้นที่ แผนที่กระดาษซึ่งถูกแปลงเป็นดิจิทัลมานานหลายปีแล้วในฐานะแหล่งข้อมูล ก็อาจมีคุณภาพที่แตกต่างกันอย่างมากเช่นกัน

การวิเคราะห์เชิงปริมาณของแผนที่ทำให้ประเด็นเรื่องความแม่นยำเป็นที่สนใจ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และอุปกรณ์อื่นๆ ที่ใช้ในการวัดสำหรับ GIS มีความแม่นยำมากกว่าเครื่องมือวิเคราะห์แผนที่แบบดั้งเดิมมาก ข้อมูลทางภูมิศาสตร์ทั้งหมดมีความไม่แม่นยำโดยเนื้อแท้ และความไม่แม่นยำเหล่านี้จะแพร่กระจายผ่านการดำเนินงานของ GIS ในลักษณะที่ยากจะคาดเดาได้^{[ 36 ]}

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) สามารถจัดโครงสร้างข้อมูลใหม่เพื่อแปลงข้อมูลให้อยู่ในรูปแบบต่างๆ ได้ ตัวอย่างเช่น GIS อาจใช้ในการแปลงแผนที่ภาพถ่ายดาวเทียมให้เป็นโครงสร้างเวกเตอร์ โดยการสร้างเส้นรอบเซลล์ทั้งหมดที่มีการจำแนกประเภทเดียวกัน พร้อมทั้งกำหนดความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ของเซลล์ เช่น การอยู่ติดกันหรือการรวมอยู่ในพื้นที่เดียวกัน

การประมวลผลข้อมูลขั้นสูงสามารถเกิดขึ้นได้ด้วยการประมวลผลภาพซึ่งเป็นเทคนิคที่พัฒนาขึ้นในช่วงปลายทศวรรษ 1960 โดยNASAและภาคเอกชน เพื่อเพิ่มความคมชัด การแสดงผลสีเท็จ และเทคนิคอื่นๆ อีกมากมาย รวมถึงการใช้การแปลงฟูริเยร์ สองมิติ เนื่องจากข้อมูลดิจิทัลถูกรวบรวมและจัดเก็บในหลายวิธี แหล่งข้อมูลทั้งสองจึงอาจไม่เข้ากันได้อย่างสมบูรณ์ ดังนั้น GIS จึงต้องสามารถแปลงข้อมูลทางภูมิศาสตร์จากโครงสร้างหนึ่งไปเป็นอีกโครงสร้างหนึ่งได้ ในการทำเช่นนั้น สมมติฐานโดยนัยที่อยู่เบื้องหลังออนโทโลยีและการจำแนกประเภทต่างๆ จำเป็นต้องได้รับการวิเคราะห์^{[ 37 ]}ออนโทโลยีวัตถุได้รับความสำคัญเพิ่มมากขึ้นอันเป็นผลมาจากการเขียนโปรแกรมเชิงวัตถุและการทำงานอย่างต่อเนื่องของBarry Smithและเพื่อนร่วมงาน

เครื่องมือ Spatial ETLให้ฟังก์ชันการประมวลผลข้อมูลเช่นเดียวกับ ซอฟต์แวร์ Extract, Transform, Load  (ETL) แบบดั้งเดิม แต่เน้นที่ความสามารถในการจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่เป็นหลัก เครื่องมือเหล่านี้ช่วยให้ผู้ใช้ GIS สามารถแปลงข้อมูลระหว่างมาตรฐานและรูปแบบเฉพาะต่างๆ พร้อมทั้งแปลงข้อมูลทางเรขาคณิตไปพร้อมกัน เครื่องมือเหล่านี้อาจมาในรูปแบบของส่วนเสริมสำหรับซอฟต์แวร์ที่มีอยู่แล้วเช่น สเปรดชีต

การวิเคราะห์เชิงพื้นที่ด้วยระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) เป็นสาขาที่มีการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว และแพ็กเกจ GIS ต่างๆ ก็ได้รวมเครื่องมือวิเคราะห์ไว้มากขึ้นเรื่อยๆ ไม่ว่าจะเป็นในรูปแบบมาตรฐานที่ติดตั้งมากับโปรแกรม ชุดเครื่องมือเสริม หรือส่วนเสริม หรือ "ตัววิเคราะห์" ในหลายกรณี เครื่องมือเหล่านี้จัดหาโดยผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์ดั้งเดิม (ผู้จำหน่ายเชิงพาณิชย์หรือทีมพัฒนาที่ไม่แสวงหาผลกำไร) ในขณะที่บางกรณี เครื่องมือเหล่านี้ได้รับการพัฒนาและจัดหาโดยบุคคลที่สาม นอกจากนี้ ผลิตภัณฑ์หลายอย่างยังนำเสนอชุดพัฒนาซอฟต์แวร์ (SDK) ภาษาโปรแกรมและการสนับสนุนภาษา เครื่องมือการเขียนสคริปต์ และ/หรืออินเทอร์เฟซพิเศษสำหรับการพัฒนาเครื่องมือวิเคราะห์หรือรูปแบบต่างๆ ของตนเอง ความพร้อมใช้งานที่เพิ่มขึ้นได้สร้างมิติใหม่ให้กับระบบธุรกิจอัจฉริยะที่เรียกว่า " ระบบอัจฉริยะเชิงพื้นที่ " ซึ่งเมื่อส่งมอบอย่างเปิดเผยผ่านอินทราเน็ต จะทำให้การเข้าถึงข้อมูลทางภูมิศาสตร์และเครือข่ายสังคมเป็นประชาธิปไตยมากขึ้นระบบอัจฉริยะเชิงพื้นที่ซึ่งอิงจากการวิเคราะห์เชิงพื้นที่ด้วย GIS ยังกลายเป็นองค์ประกอบสำคัญสำหรับความปลอดภัยอีกด้วย GIS โดยรวมแล้วสามารถอธิบายได้ว่าเป็นการแปลงไปเป็นรูปแบบเวกเตอร์หรือกระบวนการดิจิทัลอื่นๆ

การประมวลผลทางภูมิศาสตร์เป็นการดำเนินการ GIS ที่ใช้ในการจัดการข้อมูลเชิงพื้นที่ การดำเนินการประมวลผลทางภูมิศาสตร์ทั่วไปจะรับชุดข้อมูล อินพุต ทำการดำเนินการกับชุดข้อมูลนั้น และส่งคืนผลลัพธ์ของการดำเนินการเป็นชุดข้อมูลเอาต์พุต การดำเนินการประมวลผลทางภูมิศาสตร์ทั่วไป ได้แก่ การซ้อนทับคุณลักษณะทางภูมิศาสตร์ การเลือกและการวิเคราะห์คุณลักษณะการประมวลผลโทโพโลยี การประมวลผล แรสเตอร์และการแปลงข้อมูล การประมวลผลทางภูมิศาสตร์ช่วยให้สามารถกำหนด จัดการ และวิเคราะห์ข้อมูลที่ใช้ในการตัดสินใจได้^{[ 38 ]}

งานทางภูมิศาสตร์หลายอย่างเกี่ยวข้องกับภูมิประเทศรูปร่างของพื้นผิวโลก เช่นอุทกวิทยางานดินและชีวภูมิศาสตร์ดังนั้น ข้อมูลภูมิประเทศจึงมักเป็นชุดข้อมูลหลักในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) โดยปกติจะอยู่ในรูปแบบของแบบจำลองระดับความสูงดิจิทัล (DEM) แบบแรสเตอร์ หรือโครงข่ายสามเหลี่ยมไม่สม่ำเสมอ (TIN) ซอฟต์แวร์ GIS ส่วนใหญ่มีเครื่องมือหลากหลายสำหรับการวิเคราะห์ภูมิประเทศ โดยมักจะสร้างชุดข้อมูลอนุพันธ์ที่แสดงถึงลักษณะเฉพาะของพื้นผิว เครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปบางส่วน ได้แก่:

• ความลาดชันหรือระดับคือความชันหรือความเอียงของหน่วยภูมิประเทศ ซึ่งโดยปกติจะวัดเป็นมุมเป็นองศาหรือเป็นเปอร์เซ็นต์^{[ 39 ]}
• ลักษณะเฉพาะสามารถกำหนดได้ว่าเป็นทิศทางที่หน่วยภูมิประเทศหันไป ลักษณะเฉพาะมักจะแสดงเป็นองศาจากทิศเหนือ^{[ 40 ]}
• การขุดและถมดินเป็นการคำนวณความแตกต่างระหว่างระดับพื้นผิวก่อนและหลัง การ ขุดเพื่อประเมินค่าใช้จ่าย
• การสร้างแบบจำลองทางอุทกวิทยาสามารถให้องค์ประกอบเชิงพื้นที่ที่แบบจำลองทางอุทกวิทยาอื่นๆ ขาดไปได้ ด้วยการวิเคราะห์ตัวแปรต่างๆ เช่น ความลาดชัน ทิศทาง และพื้นที่ลุ่มน้ำหรือพื้นที่รับน้ำ^{[ 41 ]}การวิเคราะห์ภูมิประเทศเป็นพื้นฐานสำคัญของอุทกวิทยา เนื่องจากน้ำจะไหลลงตามความลาดชันเสมอ^{[ 41 ]}เนื่องจากการวิเคราะห์ภูมิประเทศขั้นพื้นฐานของแบบจำลองระดับความสูงดิจิทัล (DEM) เกี่ยวข้องกับการคำนวณความลาดชันและทิศทาง DEM จึงมีประโยชน์มากสำหรับการวิเคราะห์ทางอุทกวิทยา ความลาดชันและทิศทางสามารถนำมาใช้กำหนดทิศทางการไหลของน้ำผิวดินและการสะสมการไหลเพื่อการก่อตัวของลำธาร แม่น้ำ และทะเลสาบ พื้นที่ที่มีการไหลแยกออกยังสามารถบ่งชี้ขอบเขตของพื้นที่รับน้ำได้อย่างชัดเจน เมื่อสร้างเมทริกซ์ทิศทางการไหลและการสะสมแล้ว สามารถดำเนินการสอบถามที่แสดงพื้นที่ที่ก่อให้เกิดหรือกระจายตัว ณ จุดใดจุดหนึ่งได้^{[ 41 ]}สามารถเพิ่มรายละเอียดเพิ่มเติมลงในแบบจำลองได้ เช่น ความขรุขระของภูมิประเทศ ประเภทของพืชพรรณ และประเภทของดิน ซึ่งสามารถส่งผลต่ออัตราการซึมผ่านและการระเหย และส่งผลต่อการไหลของน้ำผิวดิน หนึ่งในประโยชน์หลักของการสร้างแบบจำลองทางอุทกวิทยาคือการวิจัยด้านมลพิษทางสิ่งแวดล้อมการประยุกต์ใช้แบบจำลองทางอุทกวิทยาอื่นๆ ได้แก่การทำแผนที่น้ำใต้ดินและน้ำผิวดินรวมถึงแผนที่ความเสี่ยงน้ำท่วม
• การวิเคราะห์ขอบเขตการมองเห็นจะคาดการณ์ผลกระทบของภูมิประเทศที่มีต่อทัศนวิสัยระหว่างสถานที่ต่างๆ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการสื่อสารไร้สาย
• การแสดง ภาพนูนต่ำแบบแรเงาคือการแสดงภาพพื้นผิวเสมือนเป็นแบบจำลองสามมิติที่ได้รับแสงจากทิศทางใดทิศทางหนึ่ง ซึ่งเป็นวิธีการที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในแผนที่

ส่วนใหญ่สร้างขึ้นโดยใช้อัลกอริธึมที่เป็นการลดรูปแบบไม่ต่อเนื่องของแคลคูลัสเวกเตอร์ความลาดชัน ทิศทาง และความโค้งของพื้นผิวในการวิเคราะห์ภูมิประเทศล้วนได้มาจากการดำเนินการใกล้เคียงโดยใช้ค่าระดับความสูงของเซลล์ที่อยู่ติดกัน^{[ 42 ]}แต่ละอย่างได้รับผลกระทบอย่างมากจากระดับรายละเอียดในข้อมูลภูมิประเทศ เช่น ความละเอียดของ DEM ซึ่งควรเลือกอย่างระมัดระวัง^{[ 43 ]}

ระยะทางเป็นองค์ประกอบสำคัญในการแก้ปัญหาทางภูมิศาสตร์หลายอย่าง โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากอุปสรรคจากระยะทางดังนั้นจึงมีเครื่องมือวิเคราะห์มากมายที่วิเคราะห์ระยะทางในรูปแบบต่างๆ เช่นบัฟเฟอร์ รูปหลายเหลี่ยม โวโรนอยหรือธีสเซนการวิเคราะห์ระยะทางต้นทุนและการวิเคราะห์เครือข่าย

การเชื่อมโยงแผนที่ พื้นที่ชุ่มน้ำกับปริมาณน้ำฝนที่บันทึกไว้ ณ จุดต่างๆ เช่น สนามบิน สถานีโทรทัศน์ และโรงเรียนเป็นเรื่องยาก อย่างไรก็ตาม GIS สามารถใช้ในการแสดงลักษณะสองมิติและสามมิติของพื้นผิวโลก ใต้พื้นผิว และชั้นบรรยากาศจากจุดข้อมูลได้ ตัวอย่างเช่น GIS สามารถสร้างแผนที่ที่มีเส้น ไอโซเพลทหรือเส้นคอนทัวร์ที่แสดงปริมาณน้ำฝนที่แตกต่างกันได้อย่างรวดเร็ว แผนที่ดังกล่าวสามารถคิดได้ว่าเป็นแผนที่เส้นคอนทัวร์ปริมาณน้ำฝน วิธีการที่ซับซ้อนหลายวิธีสามารถประมาณลักษณะของพื้นผิวจากการวัดจุดจำนวนจำกัด แผนที่เส้นคอนทัวร์สองมิติที่สร้างขึ้นจากการสร้างแบบจำลองพื้นผิวของการวัดจุดปริมาณน้ำฝนสามารถนำมาซ้อนทับและวิเคราะห์ร่วมกับแผนที่อื่นๆ ใน GIS ที่ครอบคลุมพื้นที่เดียวกันได้ แผนที่ที่ได้จาก GIS นี้สามารถให้ข้อมูลเพิ่มเติมได้ เช่น ความเป็นไปได้ของ ศักยภาพ พลังงานน้ำในฐานะ แหล่ง พลังงานหมุนเวียนในทำนองเดียวกัน GIS สามารถใช้เพื่อเปรียบเทียบ แหล่ง พลังงานหมุนเวียน อื่นๆ เพื่อค้นหาศักยภาพทางภูมิศาสตร์ที่ดีที่สุดสำหรับภูมิภาค^{[ 44 ]}

นอกจากนี้ จากชุดจุดสามมิติหรือแบบจำลองระดับความสูงดิจิทัลสามารถสร้างเส้นไอโซเพลทที่แสดงเส้นชั้นความสูงได้ พร้อมกับการวิเคราะห์ความลาดชันการแสดงภาพนูนต่ำและผลิตภัณฑ์ระดับความสูงอื่นๆ สามารถกำหนดลุ่มน้ำได้อย่างง่ายดายสำหรับช่วงลำน้ำใดๆ โดยการคำนวณพื้นที่ทั้งหมดที่อยู่ติดกันและอยู่เหนือจุดที่สนใจใดๆ ในทำนองเดียวกัน สามารถคำนวณ ร่องน้ำ ที่คาดการณ์ไว้ ว่าน้ำผิวดินจะไหลไปที่ใดในลำธารที่แห้งและแห้งได้จากข้อมูลระดับความสูงในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS)

ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) สามารถรับรู้และวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ที่มีอยู่ภายในข้อมูลเชิงพื้นที่ที่จัดเก็บในรูปแบบดิจิทัล ความสัมพันธ์ เชิงโทโพโลยี เหล่านี้ ช่วยให้สามารถสร้างแบบจำลองและวิเคราะห์เชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนได้ ความสัมพันธ์เชิงโทโพโลยีระหว่างรูปทรงเรขาคณิตแบบดั้งเดิมประกอบด้วย การอยู่ติดกัน (สิ่งใดอยู่ติดกับสิ่งใด) การบรรจุ (สิ่งใดบรรจุสิ่งใด) และความใกล้เคียง (สิ่งหนึ่งอยู่ใกล้กับสิ่งอื่นมากแค่ไหน)

เครือข่ายเรขาคณิตเป็นเครือข่ายเชิงเส้นของวัตถุที่สามารถใช้แทนคุณลักษณะที่เชื่อมต่อกัน และใช้ในการวิเคราะห์เชิงพื้นที่แบบพิเศษ เครือข่ายเรขาคณิตประกอบด้วยขอบที่เชื่อมต่อกัน ณ จุดเชื่อมต่อ คล้ายกับกราฟในคณิตศาสตร์และวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ เช่นเดียวกับกราฟ เครือข่ายสามารถกำหนดน้ำหนักและการไหลให้กับขอบได้ ซึ่งสามารถใช้แทนคุณลักษณะที่เชื่อมต่อกันต่างๆ ได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น เครือข่ายเรขาคณิตมักใช้ในการจำลองเครือข่ายถนนและ เครือข่าย สาธารณูปโภคเช่น เครือข่ายไฟฟ้า ก๊าซ และน้ำ การสร้างแบบจำลองเครือข่ายยังใช้กันทั่วไปในการวางแผนการขนส่งการ สร้างแบบจำลอง ทางอุทกวิทยาและการสร้างแบบจำลองโครงสร้างพื้นฐาน

Dana Tomlinเป็นผู้บัญญัติศัพท์คำว่าการสร้างแบบจำลองแผนที่ในวิทยานิพนธ์ปริญญาเอกของเขา (1983) ต่อมาเขาได้นำคำนี้มาใช้เป็นชื่อหนังสือของเขาเรื่องGeographic Information Systems and Cartographic Modeling (1990) ^{[ 45 ]}การสร้างแบบจำลองแผนที่หมายถึงกระบวนการที่สร้าง ประมวลผล และวิเคราะห์เลเยอร์เชิงธีมหลายชั้นของพื้นที่เดียวกัน Tomlin ใช้เลเยอร์แรสเตอร์ แต่สามารถใช้วิธีการซ้อนทับ (ดูด้านล่าง) ได้โดยทั่วไป การดำเนินการกับเลเยอร์แผนที่สามารถรวมเข้ากับอัลกอริทึม และในที่สุดก็กลายเป็นแบบจำลองการจำลองหรือการเพิ่มประสิทธิภาพ

การรวมชุดข้อมูลเชิงพื้นที่หลายชุด (จุด เส้น หรือรูปหลายเหลี่ยม ) จะสร้างชุดข้อมูลเวกเตอร์เอาต์พุตใหม่ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับการซ้อนแผนที่หลายแผ่นของพื้นที่เดียวกัน การซ้อนทับเหล่านี้คล้ายกับการซ้อนทับแผนภาพเวนน์ ทางคณิตศาสตร์ การซ้อนทับ แบบยูเนียนจะรวมคุณลักษณะทางภูมิศาสตร์และตารางแอตทริบิวต์ของอินพุตทั้งสองเข้าเป็นเอาต์พุตใหม่เดียว การซ้อนทับ แบบอินเตอร์เซกต์จะกำหนดพื้นที่ที่อินพุตทั้งสองทับซ้อนกันและเก็บชุดฟิลด์แอตทริบิวต์สำหรับแต่ละส่วน การซ้อนทับ แบบความแตกต่างสมมาตรจะกำหนดพื้นที่เอาต์พุตที่รวมพื้นที่ทั้งหมดของอินพุตทั้งสอง ยกเว้นพื้นที่ที่ทับซ้อนกัน

การสกัดข้อมูลเป็นกระบวนการในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ที่คล้ายกับการซ้อนทับเวกเตอร์ แม้ว่าจะสามารถใช้ได้ทั้งในการวิเคราะห์ข้อมูลเวกเตอร์หรือข้อมูลแรสเตอร์ก็ตาม แทนที่จะรวมคุณสมบัติและลักษณะของชุดข้อมูลทั้งสองเข้าด้วยกัน การสกัดข้อมูลเกี่ยวข้องกับการใช้ "คลิป" หรือ "มาสก์" เพื่อสกัดคุณลักษณะของชุดข้อมูลหนึ่งที่อยู่ในขอบเขตเชิงพื้นที่ของชุดข้อมูลอื่น

ในการวิเคราะห์ข้อมูลแรสเตอร์ การซ้อนทับชุดข้อมูลจะทำได้ผ่านกระบวนการที่เรียกว่า "การดำเนินการเฉพาะที่บนแรสเตอร์หลายตัว" หรือ " พีชคณิตแผนที่ " โดยใช้ฟังก์ชันที่รวมค่าของเมทริกซ์ ของแต่ละแรสเตอร์ ฟังก์ชันนี้อาจให้น้ำหนักกับอินพุตบางตัวมากกว่าตัวอื่น ๆ โดยใช้ "แบบจำลองดัชนี" ที่สะท้อนถึงอิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่อปรากฏการณ์ทางภูมิศาสตร์

ภูมิสถิติเป็นสาขาหนึ่งของสถิติที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลภาคสนามและข้อมูลเชิงพื้นที่ที่มีดัชนีต่อเนื่อง โดยนำเสนอวิธีการในการสร้างแบบจำลองความสัมพันธ์เชิงพื้นที่และทำนายค่า ณ ตำแหน่งใดๆ (การประมาณค่าในช่วง)

เมื่อทำการวัดปรากฏการณ์ต่างๆ วิธีการสังเกตการณ์จะเป็นตัวกำหนดความแม่นยำของการวิเคราะห์ที่ตามมา เนื่องจากลักษณะของข้อมูล (เช่น รูปแบบการจราจรในสภาพแวดล้อมเมือง รูปแบบสภาพอากาศเหนือมหาสมุทรแปซิฟิก) ความแม่นยำในระดับคงที่หรือเปลี่ยนแปลงไปจะสูญหายไปในการวัดเสมอ การสูญเสียความแม่นยำนี้ขึ้นอยู่กับขนาดและการกระจายตัวของการเก็บรวบรวมข้อมูล

เพื่อกำหนดความสำคัญทางสถิติของการวิเคราะห์ จึงต้องคำนวณค่าเฉลี่ยเพื่อให้สามารถรวมจุด (ความชัน) ที่อยู่นอกเหนือการวัดโดยตรงเพื่อกำหนดพฤติกรรมที่คาดการณ์ได้ ทั้งนี้เนื่องจากข้อจำกัดของสถิติและวิธีการเก็บรวบรวมข้อมูลที่ใช้ และจำเป็นต้องใช้การประมาณค่าในช่วงเพื่อทำนายพฤติกรรมของอนุภาค จุด และตำแหน่งที่ไม่สามารถวัดได้โดยตรง

การประมาณค่าในช่วง (Interpolation)คือกระบวนการสร้างพื้นผิว ซึ่งโดยปกติจะเป็นชุดข้อมูลแรสเตอร์ โดยใช้ข้อมูลที่รวบรวมจากจุดตัวอย่างจำนวนหนึ่งเป็นข้อมูลป้อนเข้า มีวิธีการประมาณค่าในช่วงหลายรูปแบบ แต่ละรูปแบบจะจัดการกับข้อมูลแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของชุดข้อมูล ในการเปรียบเทียบวิธีการประมาณค่าในช่วง สิ่งแรกที่ควรพิจารณาคือ ข้อมูลต้นฉบับจะเปลี่ยนแปลงหรือไม่ (แบบแม่นยำหรือแบบประมาณ) ต่อมาคือ วิธีการนั้นเป็นแบบอัตวิสัย (การตีความของมนุษย์) หรือแบบภวัตวิสัย จากนั้นคือลักษณะของการเปลี่ยนผ่านระหว่างจุด: เป็นแบบฉับพลันหรือค่อยเป็นค่อยไป สุดท้ายคือ วิธีการนั้นเป็นแบบทั่วโลก (ใช้ชุดข้อมูลทั้งหมดในการสร้างแบบจำลอง) หรือแบบเฉพาะที่ (ใช้อัลกอริทึมซ้ำๆ สำหรับส่วนเล็กๆ ของภูมิประเทศ)

การประมาณค่าในช่วง (Interpolation) เป็นการวัดที่เหมาะสม เนื่องจากหลักการความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ (Spatial Autocorrelation) ยอมรับว่าข้อมูลที่เก็บรวบรวม ณ ตำแหน่งใด ๆ จะมีความคล้ายคลึงหรือได้รับอิทธิพลอย่างมากจากตำแหน่งที่อยู่ใกล้เคียงกัน

แบบจำลองระดับความสูงดิจิทัล , เครือข่ายสามเหลี่ยมไม่สม่ำเสมอ , อัลกอริทึมการค้นหาขอบ, รูปหลายเหลี่ยม Thiessen , การวิเคราะห์ฟูริเยร์ , ค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่ (แบบถ่วงน้ำหนัก) , การถ่วงน้ำหนักระยะทางผกผัน , Kriging , Splineและการวิเคราะห์พื้นผิวแนวโน้มล้วนเป็นวิธีการทางคณิตศาสตร์ในการสร้างข้อมูลการประมาณค่าแบบสอดแทรก

การระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์ (Geocoding) คือการประมาณตำแหน่งเชิงพื้นที่ (พิกัด X, Y) จากที่อยู่ถนนหรือข้อมูลอ้างอิงเชิงพื้นที่อื่นๆ เช่นรหัสไปรษณีย์แปลงที่ดินและตำแหน่งที่อยู่ จำเป็นต้องมีข้อมูลอ้างอิงเพื่อระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์ของที่อยู่แต่ละแห่ง เช่น ไฟล์เส้นกึ่งกลางถนนที่มีช่วงที่อยู่ ในอดีต ตำแหน่งที่อยู่แต่ละแห่งจะถูกประมาณโดยการตรวจสอบช่วงที่อยู่ตามแนวถนน ซึ่งมักจะอยู่ในรูปแบบตารางหรือฐานข้อมูล จากนั้นซอฟต์แวร์จะวางจุดประมาณตำแหน่งที่อยู่ดังกล่าวตามแนวเส้นกึ่งกลางถนน ตัวอย่างเช่น จุดที่อยู่ 500 จะอยู่ที่จุดกึ่งกลางของเส้นที่เริ่มต้นด้วยที่อยู่ 1 และสิ้นสุดที่ที่อยู่ 1,000 การระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์ยังสามารถใช้กับข้อมูลแปลงที่ดินจริงได้ โดยทั่วไปมาจากแผนที่ภาษีของเทศบาล ในกรณีนี้ ผลลัพธ์ของการระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์จะเป็นพื้นที่ที่ระบุตำแหน่งจริง ไม่ใช่จุดที่ประมาณค่า วิธีการนี้กำลังถูกนำมาใช้มากขึ้นเพื่อให้ข้อมูลตำแหน่งที่แม่นยำยิ่งขึ้น

การแปลงที่อยู่เป็นพิกัดย้อนกลับ (Reverse geocoding) คือกระบวนการแปลงหมายเลขบ้านโดยประมาณให้สัมพันธ์กับพิกัดที่กำหนด ตัวอย่างเช่น ผู้ใช้สามารถคลิกที่เส้นกึ่งกลางถนน (ซึ่งเป็นการให้พิกัด) และจะได้รับข้อมูลที่แสดงถึงหมายเลขบ้านโดยประมาณ หมายเลขบ้านนี้ได้มาจากการประมาณค่าในช่วงที่กำหนดให้กับส่วนของถนนนั้น หากผู้ใช้คลิกที่จุดกึ่งกลางของส่วนที่เริ่มต้นด้วยหมายเลข 1 และสิ้นสุดที่ 100 ค่าที่ได้จะอยู่ใกล้กับหมายเลข 50 โปรดทราบว่าการแปลงที่อยู่เป็นพิกัดย้อนกลับไม่ได้ให้ที่อยู่จริง แต่จะให้ค่าประมาณของหมายเลขบ้านโดยอิงจากช่วงที่กำหนดไว้ล่วงหน้าเท่านั้น

เมื่อผนวกกับ GIS วิธี การวิเคราะห์การตัดสินใจแบบหลายเกณฑ์จะช่วยสนับสนุนผู้มีอำนาจตัดสินใจในการวิเคราะห์ชุดของทางเลือกเชิงพื้นที่ เช่น ถิ่นที่อยู่อาศัยทางนิเวศวิทยาที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดสำหรับการฟื้นฟู โดยพิจารณาจากเกณฑ์หลายประการ เช่น การปกคลุมของพืชพรรณหรือถนน MCDA ใช้กฎการตัดสินใจเพื่อรวบรวมเกณฑ์ ซึ่งช่วยให้สามารถจัดอันดับหรือจัดลำดับความสำคัญของทางเลือกต่างๆ ได้^{[ 46 ]} GIS MCDA อาจช่วยลดต้นทุนและเวลาที่เกี่ยวข้องกับการระบุพื้นที่ฟื้นฟูที่มีศักยภาพ

GIS หรือการขุดข้อมูล เชิงพื้นที่ คือการประยุกต์ใช้วิธีการขุดข้อมูลกับข้อมูลเชิงพื้นที่ การขุดข้อมูล ซึ่งเป็นการค้นหารูปแบบที่ซ่อนอยู่แบบกึ่งอัตโนมัติในฐานข้อมูลขนาดใหญ่ มีประโยชน์อย่างมากต่อการตัดสินใจโดยใช้ GIS การประยุกต์ใช้งานทั่วไป ได้แก่การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมลักษณะเฉพาะของการประยุกต์ใช้งานดังกล่าวคือ ความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ระหว่างการวัดข้อมูลจำเป็นต้องใช้อัลกอริธึมเฉพาะทางเพื่อการวิเคราะห์ข้อมูลที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น^{[ 47 ]}การสร้างแบบจำลองเชิงพื้นที่โดยใช้ GIS ได้ถูกนำมาผสมผสานกับเทคนิคการเรียนรู้ของเครื่องมากขึ้นเรื่อยๆ เพื่อระบุและคาดการณ์ความไม่เท่าเทียมกันในระดับภูมิภาคในด้านสุขภาพและผลลัพธ์ทางสังคม รวมถึงการเข้าถึงการดูแลสุขภาพและการลงทะเบียนประกันภัย^{[ 48 ]}

การทำแผนที่คือการออกแบบและการผลิตแผนที่ หรือการแสดงข้อมูลเชิงพื้นที่ในรูปแบบภาพ การทำแผนที่สมัยใหม่ส่วนใหญ่ทำด้วยความช่วยเหลือของคอมพิวเตอร์ โดยปกติจะใช้ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) แต่การผลิตแผนที่คุณภาพสูงก็สามารถทำได้โดยการนำเข้าเลเยอร์ลงในโปรแกรมออกแบบเพื่อปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้น ซอฟต์แวร์ GIS ส่วนใหญ่ช่วยให้ผู้ใช้ควบคุมลักษณะของข้อมูลได้อย่างมาก

งานด้านการทำแผนที่มีหน้าที่หลักสองประการ:

ประการแรก ระบบจะสร้างภาพกราฟิกบนหน้าจอหรือบนกระดาษเพื่อสื่อสารผลการวิเคราะห์ไปยังผู้ที่มีอำนาจตัดสินใจเกี่ยวกับทรัพยากร สามารถสร้างแผนที่ติดผนังและภาพกราฟิกอื่นๆ ได้ ทำให้ผู้ดูสามารถมองเห็นและเข้าใจผลการวิเคราะห์หรือการจำลองเหตุการณ์ที่อาจเกิดขึ้นได้เซิร์ฟเวอร์แผนที่บนเว็บช่วยอำนวยความสะดวกในการเผยแพร่แผนที่ที่สร้างขึ้นผ่านเว็บเบราว์เซอร์โดยใช้การใช้งานต่างๆ ของอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชันบนเว็บ ( AJAX , Java , Flashเป็นต้น)

ประการที่สอง สามารถสร้างข้อมูลฐานข้อมูลอื่นๆ เพื่อการวิเคราะห์หรือใช้งานเพิ่มเติมได้ ตัวอย่างเช่น รายชื่อที่อยู่ทั้งหมดที่อยู่ภายในรัศมีหนึ่งไมล์ (1.6 กิโลเมตร) จากจุดที่สารพิษรั่วไหล

อาร์คีโอโครม (Archeochrome) เป็นวิธีการแสดงข้อมูลเชิงพื้นที่แบบใหม่ เป็นภาพจำลองบนแผนที่ 3 มิติ ที่ประยุกต์ใช้กับอาคารเฉพาะแห่งหรือส่วนใดส่วนหนึ่งของอาคาร เหมาะสำหรับการแสดงข้อมูลการสูญเสียความร้อนในรูปแบบภาพ

แผนที่แบบดั้งเดิมเป็นภาพจำลองของโลกแห่งความเป็นจริง เป็นการเลือกสรรองค์ประกอบสำคัญที่แสดงลงบนแผ่นกระดาษด้วยสัญลักษณ์เพื่อแทนวัตถุทางกายภาพ ผู้ที่ใช้แผนที่ต้องตีความสัญลักษณ์เหล่านี้แผนที่ภูมิประเทศแสดงรูปร่างของพื้นผิวโลกด้วยเส้นชั้นความสูงหรือด้วยการ แรเงา

ปัจจุบัน เทคนิคการแสดงผลกราฟิก เช่นการแรเงาตามระดับความสูงในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) สามารถทำให้ความสัมพันธ์ระหว่างองค์ประกอบต่างๆ บนแผนที่มองเห็นได้ชัดเจนขึ้น ช่วยเพิ่มความสามารถในการดึงและวิเคราะห์ข้อมูล ตัวอย่างเช่น มีการรวมข้อมูลสองประเภทเข้าด้วยกันในระบบ GIS เพื่อสร้างภาพมุมมองสามมิติของส่วนหนึ่งของเขตซานมาเตโอ รัฐแคลิฟอร์เนีย

• แบบจำลองระดับความสูงดิจิทัลซึ่งประกอบด้วยระดับความสูงของพื้นผิวที่บันทึกไว้บนตารางแนวนอนขนาด 30 เมตร จะแสดงระดับความสูงสูงเป็นสีขาว และระดับความสูงต่ำเป็นสีดำ
• ภาพ Landsat Thematic Mapper ที่แนบมานี้แสดงภาพอินฟราเรดสีเทียมที่มองลงมาจากด้านบนของพื้นที่เดียวกัน โดยมีความละเอียด 30 เมตรต่อพิกเซล หรือองค์ประกอบภาพ สำหรับจุดพิกัดเดียวกันแบบพิกเซลต่อพิกเซล เช่นเดียวกับข้อมูลระดับความสูง

มีการใช้ระบบสารสนเทศ ทางภูมิศาสตร์ ( GIS) ในการลงทะเบียนและรวมภาพสองภาพเข้าด้วยกัน เพื่อสร้างภาพมุมมองสามมิติ ที่ มองลงไปตามแนวรอยเลื่อนซานแอนเดรียส โดยใช้พิกเซลภาพจากโปรแกรม Thematic Mapper แต่ใช้ระดับความสูงของ ภูมิประเทศ ในการสร้างเงา การแสดงผลของ GIS ขึ้นอยู่กับจุดมองของผู้สังเกตและช่วงเวลาของวัน เพื่อแสดงเงาที่เกิดจากรังสีของดวงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง ณ ละติจูด ลองจิจูด และช่วงเวลานั้นๆ

มีการใช้งานซอฟต์แวร์แผนที่ฟรีและเข้าถึงได้ง่ายอย่างแพร่หลาย เช่นแอปพลิเคชันบนเว็บที่เป็นกรรมสิทธิ์อย่างGoogle MapsและBing Mapsรวมถึงทางเลือกแบบโอเพนซอร์สและฟรีอย่างOpenStreetMapบริการเหล่านี้ทำให้ประชาชนสามารถเข้าถึงข้อมูลทางภูมิศาสตร์จำนวนมหาศาล ซึ่งผู้ใช้จำนวนมากมองว่ามีความน่าเชื่อถือและใช้งานได้จริงเช่นเดียวกับข้อมูลระดับมืออาชีพ^{[ 49 ]}ตัวอย่างเช่น ในช่วงการระบาดของ COVID-19 แผนที่บนเว็บที่โฮสต์บนแดชบอร์ดถูกใช้เพื่อเผยแพร่ข้อมูลผู้ป่วยไปยังประชาชนทั่วไปอย่างรวดเร็ว^{[ 50 ]}

บางส่วน เช่น Google Maps และOpenLayersเปิดเผยอินเทอร์เฟซการเขียนโปรแกรมแอปพลิเคชัน (API) ที่ช่วยให้ผู้ใช้สามารถสร้างแอปพลิเคชันแบบกำหนดเองได้ ชุดเครื่องมือเหล่านี้มักมีแผนที่ถนน ภาพถ่ายทางอากาศ/ดาวเทียม การระบุพิกัดทางภูมิศาสตร์ การค้นหา และฟังก์ชันการกำหนดเส้นทาง การทำแผนที่บนเว็บยังได้เปิดเผยศักยภาพของการรวบรวม ข้อมูล ทางภูมิศาสตร์จากผู้คนจำนวนมากในโครงการต่างๆ เช่นOpenStreetMapซึ่งเป็นโครงการความร่วมมือเพื่อสร้างแผนที่โลกที่แก้ไขได้ฟรี โครงการ ผสมผสาน เหล่านี้ ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าให้คุณค่าและประโยชน์ในระดับสูงแก่ผู้ใช้ปลายทางมากกว่าที่สามารถทำได้ผ่านข้อมูลทางภูมิศาสตร์แบบดั้งเดิม^{[ 51 ] [ 52 ]}

การทำแผนที่บนเว็บก็มีข้อเสียเช่นกัน การทำแผนที่บนเว็บทำให้ผู้คนสามารถสร้างและเผยแพร่แผนที่ได้โดยไม่ต้องมีการฝึกอบรมด้านการทำแผนที่อย่างเหมาะสม^{[ 53 ]}ซึ่งนำไปสู่แผนที่ที่ละเลยหลักการทำแผนที่และอาจทำให้เข้าใจผิดได้ โดยจากการศึกษาหนึ่งพบว่าแดชบอร์ด COVID-19 ของรัฐบาลรัฐต่างๆ ในสหรัฐอเมริกามากกว่าครึ่งไม่ได้ปฏิบัติตามหลักการเหล่านี้^{[ 54 ] [ 55 ]}

นับตั้งแต่เริ่มมีการใช้งานในทศวรรษ 1960 ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ได้ถูกนำไปใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลายมากขึ้นเรื่อยๆ ซึ่งยืนยันถึงความสำคัญอย่างแพร่หลายของตำแหน่งที่ตั้ง และได้รับการสนับสนุนจากการลดอุปสรรคในการนำเทคโนโลยีเชิงพื้นที่มาใช้ที่ลดลงอย่างต่อเนื่อง การใช้งาน GIS ที่หลากหลายสามารถจำแนกได้หลายวิธี:

• เป้าหมาย : วัตถุประสงค์ของการใช้งานสามารถจำแนกได้กว้างๆ ว่าเป็นการวิจัยทางวิทยาศาสตร์หรือการจัดการทรัพยากรวัตถุประสงค์ของการวิจัย ซึ่งนิยามอย่างกว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ คือการค้นพบความรู้ใหม่ ซึ่งอาจดำเนินการโดยผู้ที่คิดว่าตนเองเป็นนักวิทยาศาสตร์ แต่ก็อาจทำโดยใครก็ตามที่พยายามเรียนรู้ว่าทำไมโลกจึงดูเหมือนทำงานในลักษณะเช่นนั้น การศึกษาเชิงปฏิบัติเช่นการถอดรหัสว่าทำไมสถานที่ตั้งธุรกิจจึงล้มเหลวก็ถือเป็นการวิจัยในความหมายนี้ การจัดการ (บางครั้งเรียกว่าการใช้งานเชิงปฏิบัติการ) ซึ่งนิยามอย่างกว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เช่นกัน คือการประยุกต์ใช้ความรู้เพื่อตัดสินใจเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับการใช้ทรัพยากรที่ตนควบคุมอยู่เพื่อให้บรรลุเป้าหมาย ทรัพยากรเหล่านี้อาจเป็นเวลา ทุน แรงงาน อุปกรณ์ ที่ดิน แหล่งแร่ สัตว์ป่า และอื่นๆ^{[ 56 ] [ 57 ] : 791}
  • ระดับการตัดสินใจ : การประยุกต์ใช้การจัดการได้รับการจำแนกเพิ่มเติมเป็นเชิงกลยุทธ์เชิงยุทธวิธีและเชิงปฏิบัติการซึ่งเป็นการจำแนกประเภททั่วไปใน การ จัดการธุรกิจ^{[ 58 ]}งานเชิงกลยุทธ์คือการตัดสินใจระยะยาวที่มีวิสัยทัศน์เกี่ยวกับเป้าหมายที่ควรมี เช่น ธุรกิจควรขยายหรือไม่ งานเชิงยุทธวิธีคือการตัดสินใจระยะกลางเกี่ยวกับวิธีการบรรลุเป้าหมายเชิงกลยุทธ์ เช่น ป่าไม้แห่งชาติสร้างแผนการจัดการการเลี้ยงสัตว์ งานเชิงปฏิบัติการเกี่ยวข้องกับงานประจำวัน เช่น บุคคลหนึ่งหาเส้นทางที่สั้นที่สุดไปยังร้านพิซซ่า
• หัวข้อ : ขอบเขตที่นำ GIS ไปประยุกต์ใช้ส่วนใหญ่อยู่ในขอบเขตที่เกี่ยวข้องกับโลกของมนุษย์ ( เช่นเศรษฐศาสตร์การเมืองการขนส่งการศึกษาสถาปัตยกรรมภูมิทัศน์โบราณคดีการวางผังเมืองอสังหาริมทรัพย์ สาธารณสุขการทำแผนที่อาชญากรรม การป้องกันประเทศ) และขอบเขตที่เกี่ยวข้องกับโลกธรรมชาติ (เช่น ธรณีวิทยา ชีววิทยา สมุทรศาสตร์ ภูมิอากาศ) อย่างไรก็ตาม หนึ่งในความสามารถที่ทรงพลังของ GIS และมุมมองเชิงพื้นที่ของภูมิศาสตร์คือความสามารถในการบูรณาการเพื่อเปรียบเทียบหัวข้อที่แตกต่างกัน และแอปพลิเคชันจำนวนมากเกี่ยวข้องกับหลายขอบเขตตัวอย่างของขอบเขตการประยุกต์ใช้แบบบูรณาการระหว่างมนุษย์และธรรมชาติ ได้แก่การ ทำแผนที่ เชิงลึก^{[ 59 ]}การบรรเทาภัยพิบัติทางธรรมชาติการจัดการสัตว์ป่าการพัฒนาอย่างยั่งยืน^{[ 60 ] [ 61 ]}ทรัพยากรธรรมชาติและการตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ^{[ 62 ] [ 63 ]}
• สถาบัน : ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ได้ถูกนำไปใช้ในสถาบันหลากหลายประเภท ได้แก่ภาครัฐ (ทุกระดับตั้งแต่เทศบาลไปจนถึงระดับนานาชาติ) ภาคธุรกิจ (ทุกประเภทและทุกขนาด) องค์กรไม่แสวงหาผลกำไร (แม้แต่โบสถ์) รวมถึง การใช้งานส่วนบุคคล ซึ่งการใช้งาน ส่วนบุคคลนั้นมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากการเพิ่มขึ้นของสมาร์ทโฟนที่สามารถระบุตำแหน่งได้
• อายุการใช้งาน : การใช้งาน GIS อาจมุ่งเน้นไปที่โครงการหรือองค์กร^{[ 64} ] GIS ^{สำหรับ}โครงการจะมุ่งเน้นไปที่การทำงานเพียงอย่างเดียว: รวบรวมข้อมูล ดำเนินการวิเคราะห์ และสร้างผลลัพธ์แยกต่างหากจากโครงการอื่น ๆ ที่บุคคลนั้นอาจดำเนินการ และการใช้งานนั้นโดยพื้นฐานแล้วเป็นการชั่วคราว GIS สำหรับองค์กรมีจุดประสงค์เพื่อเป็นสถาบันถาวร รวมถึงฐานข้อมูลที่ได้รับการออกแบบอย่างรอบคอบเพื่อให้เป็นประโยชน์สำหรับโครงการที่หลากหลายตลอดหลายปี และมีแนวโน้มที่จะถูกใช้โดยบุคคลจำนวนมากทั่วทั้งองค์กร โดยมีบางคนได้รับการว่าจ้างเต็มเวลาเพื่อดูแลรักษา^{[ 65 ]}
• การบูรณาการ : ตามธรรมเนียมแล้ว แอปพลิเคชัน GIS ส่วนใหญ่เป็นแบบแยกเดี่ยวโดยใช้ซอฟต์แวร์ GIS เฉพาะทาง ฮาร์ดแวร์เฉพาะทาง ข้อมูลเฉพาะทาง และผู้เชี่ยวชาญเฉพาะทาง แม้ว่าสิ่งเหล่านี้ยังคงเป็นเรื่องปกติในปัจจุบัน แต่ แอปพลิเคชัน แบบบูรณาการ ได้เพิ่มขึ้นอย่างมาก เนื่องจากเทคโนโลยีภูมิสารสนเทศถูกรวมเข้ากับแอปพลิเคชันระดับองค์กรที่กว้างขึ้น โดยใช้โครงสร้างพื้นฐานด้านไอที ฐานข้อมูล และซอฟต์แวร์ร่วมกัน ซึ่งมักใช้แพลตฟอร์มการบูรณาการ ^{ระดับ}องค์กร เช่นSAP [ ^{66 ]}

การนำ GIS ไปใช้มักถูกขับเคลื่อนด้วยเขตอำนาจศาล (เช่น เมือง) วัตถุประสงค์ หรือข้อกำหนดการใช้งาน โดยทั่วไป การนำ GIS ไปใช้อาจได้รับการออกแบบเฉพาะสำหรับองค์กร ดังนั้น การใช้งาน GIS ที่พัฒนาขึ้นสำหรับแอปพลิเคชัน เขตอำนาจศาล องค์กร หรือวัตถุประสงค์หนึ่ง อาจไม่สามารถทำงานร่วมกันได้หรือเข้ากันได้กับ GIS ที่พัฒนาขึ้นสำหรับแอปพลิเคชัน เขตอำนาจศาล องค์กร หรือวัตถุประสงค์อื่น^{[ 67 ]}

นอกจากนี้ ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ยังแตกแขนงออกไปสู่บริการตามตำแหน่งที่ตั้งซึ่งช่วยให้อุปกรณ์เคลื่อนที่ที่เปิดใช้งาน GPS สามารถแสดงตำแหน่งของตนเองโดยสัมพันธ์กับวัตถุคงที่ (เช่น ร้านอาหารที่ใกล้ที่สุด ปั๊มน้ำมัน หัวดับเพลิง) หรือวัตถุเคลื่อนที่ (เช่น เพื่อน เด็ก รถตำรวจ) หรือส่งตำแหน่งกลับไปยังเซิร์ฟเวอร์ส่วนกลางเพื่อแสดงผลหรือประมวลผลอื่นๆ

GIS ยังใช้ในการตลาดดิจิทัลและ SEO สำหรับการแบ่งกลุ่มผู้ชมตามสถานที่ตั้ง^{[ 68 ] [ 69 ]}

ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ได้กลายเป็นส่วนสำคัญของวิทยาศาสตร์ทางน้ำและอุทกวิทยาน้ำโดยธรรมชาติแล้วเป็นสิ่งที่มีพลวัต ลักษณะต่างๆ ที่เกี่ยวข้องกับน้ำจึงเปลี่ยนแปลงอยู่เสมอ เพื่อให้สามารถตามทันการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้ ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีได้มอบวิธีการต่างๆ ให้แก่นักวิทยาศาสตร์เพื่อยกระดับการวิจัยทางวิทยาศาสตร์ในทุกด้าน ตั้งแต่การติดตามสัตว์ป่าด้วยดาวเทียมไปจนถึงการทำแผนที่แหล่งที่อยู่อาศัยด้วยคอมพิวเตอร์ หน่วยงานต่างๆ เช่น สำนักงานสำรวจทางธรณีวิทยาแห่งสหรัฐอเมริกาสำนักงานปลาและสัตว์ป่าแห่งสหรัฐอเมริการวมถึงหน่วยงานของรัฐบาลกลางและรัฐอื่นๆ กำลังใช้ GIS เพื่อช่วยในความพยายามในการอนุรักษ์ของตน

GIS ถูกนำมาใช้ในการติดตามการเปลี่ยนแปลงของแนวชายฝั่งและการกัดเซาะชายฝั่งในระยะยาว โดยบูรณาการภาพถ่ายทางอากาศในอดีต ภาพถ่ายดาวเทียม และการสำรวจ GPS เพื่อหาปริมาณอัตราการถอยร่นและประเมินความเปราะบางของชายฝั่ง^{[ 70 ]}

ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ประกอบด้วยฮาร์ดแวร์และซอฟต์แวร์คอมพิวเตอร์แบบบูรณา การ ที่จัดเก็บ จัดการวิเคราะห์แก้ไข แสดงผล และแสดงภาพ ข้อมูลทางภูมิศาสตร์^{[ 71 ] [ 72 ]}สิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่มักเกิดขึ้นภายในฐานข้อมูลเชิงพื้นที่อย่างไรก็ตาม นี่ไม่ใช่สิ่งจำเป็นที่จะตรงตามคำจำกัดความของ GIS ^{[ 71 ]}ในความหมายที่กว้างขึ้น อาจพิจารณาระบบดังกล่าวรวมถึงผู้ใช้ที่เป็นมนุษย์และเจ้าหน้าที่สนับสนุน ขั้นตอนและกระบวนการทำงานองค์ความรู้เกี่ยวกับแนวคิดและวิธีการที่เกี่ยวข้อง และองค์กรสถาบันด้วย

การรับมือภัยพิบัติโดยใช้ข้อมูลเชิงพื้นที่ใช้ข้อมูลและเครื่องมือเชิงพื้นที่เพื่อช่วยเจ้าหน้าที่กู้ภัย ผู้จัดการพื้นที่ และนักวิทยาศาสตร์ในการรับมือกับภัยพิบัติ ข้อมูลเชิงพื้นที่สามารถช่วยชีวิต ลดความเสียหาย และปรับปรุงการสื่อสารได้ หน่วยงานของรัฐบาลกลาง เช่นFEMA สามารถใช้ข้อมูลเชิง พื้นที่ในการสร้างแผนที่ที่แสดงขอบเขตของภัยพิบัติ ตำแหน่งของผู้ที่ต้องการความช่วยเหลือ และตำแหน่งของซากปรักหักพัง สร้างแบบจำลองที่ประเมินจำนวนผู้ที่เสี่ยงภัยและปริมาณความเสียหาย ปรับปรุงการสื่อสารระหว่างเจ้าหน้าที่กู้ภัย ผู้จัดการพื้นที่ และนักวิทยาศาสตร์ ตลอดจนช่วยกำหนดว่าจะจัดสรรทรัพยากร เช่น ทรัพยากรทางการแพทย์ฉุกเฉิน หรือทีมค้นหาและกู้ภัยไปที่ใด และวางแผนเส้นทางการอพยพและระบุพื้นที่ที่มีความเสี่ยงมากที่สุด

ในสหรัฐอเมริกา สำนักงานภูมิสารสนเทศเพื่อการตอบสนองของ FEMA มีหน้าที่รับผิดชอบในการรวบรวม วิเคราะห์ และพัฒนาผลิตภัณฑ์ GIS ของหน่วยงานเพื่อเพิ่มความตระหนักรู้สถานการณ์และช่วยให้การสำรวจและการตัดสินใจมีประสิทธิภาพ ภารกิจของ RGO คือการสนับสนุนผู้มีอำนาจตัดสินใจในการทำความเข้าใจขนาด ขอบเขต และความรุนแรงของผลกระทบจากภัยพิบัติ เพื่อให้พวกเขาสามารถจัดสรรทรัพยากรให้กับชุมชนที่ต้องการความช่วยเหลือมากที่สุด^{[ 74 ]}

ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) เป็นเครื่องมือที่ใช้กันทั่วไปในการจัดการ การสร้างแบบจำลอง และการวางแผนด้านสิ่งแวดล้อม ตามที่Michael Goodchild นิยามไว้อย่างง่ายๆ GIS คือ "ระบบคอมพิวเตอร์สำหรับการจัดการข้อมูลทางภูมิศาสตร์ในรูปแบบดิจิทัล" ^{[ 75 ]}ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา GIS มีบทบาทสำคัญในปรัชญาการมีส่วนร่วม การทำงานร่วมกัน และข้อมูลเปิดการพัฒนาทางสังคมและเทคโนโลยีได้ยกระดับ วาระ ด้านดิจิทัลและสิ่งแวดล้อมให้เป็นประเด็นสำคัญในนโยบายสาธารณะ สื่อทั่วโลก และภาคเอกชน

แผนที่ธรณีวิทยา หรือแผนที่ธรณีวิทยาเป็น แผนที่เฉพาะทางที่จัดทำขึ้นเพื่อแสดงลักษณะทางธรณีวิทยาต่างๆหน่วยหิน หรือ ชั้นหินทางธรณีวิทยาจะแสดงด้วยสีหรือสัญลักษณ์ ระนาบชั้นหินและลักษณะโครงสร้าง เช่นรอยเลื่อนรอยพับจะแสดงด้วย สัญลักษณ์ แนวราบและแนวดิ่งหรือแนวเฉียงและแนวดิ่งซึ่งให้ลักษณะการวางแนวสามมิติ การทำแผนที่ธรณีวิทยาเป็นกระบวนการตีความที่เกี่ยวข้องกับข้อมูลหลายประเภท ตั้งแต่ข้อมูลเชิงวิเคราะห์ไปจนถึงการสังเกตส่วนบุคคล ซึ่งทั้งหมดได้รับการสังเคราะห์และบันทึกโดยนักธรณีวิทยาการสังเกตทางธรณีวิทยาได้รับการบันทึกไว้บนกระดาษมาแต่เดิม ไม่ว่าจะเป็นบนบัตรบันทึกมาตรฐาน ใน^สมุดบันทึกหรือบนแผนที่^{[ 81} ]

การใช้แผนที่ดิจิทัลที่สร้างโดย GIS ยังส่งผลต่อการพัฒนาสาขาวิชาการที่เรียกว่ามนุษยศาสตร์เชิงพื้นที่อีกด้วย^{[ 82 ]}

Open Geospatial Consortium (OGC) เป็นกลุ่มอุตสาหกรรมระหว่างประเทศที่ประกอบด้วยบริษัท หน่วยงานรัฐบาล มหาวิทยาลัย และบุคคลทั่วไปจำนวน 384 ราย ซึ่งมีส่วนร่วมในกระบวนการฉันทามติเพื่อพัฒนาข้อกำหนดการประมวลผลทางภูมิศาสตร์ที่เปิดเผยต่อสาธารณะ อินเทอร์เฟซและโปรโตคอลแบบเปิดที่กำหนดโดยข้อกำหนด OpenGIS สนับสนุนโซลูชันที่ทำงานร่วมกันได้ซึ่ง "เปิดใช้งานทางภูมิศาสตร์" ให้กับเว็บ บริการไร้สายและบริการตามตำแหน่ง และไอทีกระแสหลัก และเสริมศักยภาพนักพัฒนาเทคโนโลยีให้สามารถทำให้ข้อมูลและบริการเชิงพื้นที่ที่ซับซ้อนเข้าถึงได้และมีประโยชน์กับแอปพลิเคชันทุกประเภท โปรโตคอลของ Open Geospatial Consortium ประกอบด้วยWeb Map ServiceและWeb Feature Service ^{[ 86 ]}

ผลิตภัณฑ์ GIS ถูกแบ่งโดย OGC ออกเป็นสองประเภท โดยพิจารณาจากความสมบูรณ์และความถูกต้องแม่นยำของซอฟต์แวร์ในการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ OGC

ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนดคือ ผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ที่สอดคล้องกับข้อกำหนด OpenGIS ของ OGC เมื่อผลิตภัณฑ์ได้รับการทดสอบและรับรองว่าตรงตามข้อกำหนดผ่านโปรแกรมการทดสอบของ OGC แล้ว ผลิตภัณฑ์นั้นจะได้รับการลงทะเบียนเป็น "ผลิตภัณฑ์ที่ตรงตามข้อกำหนด" บนเว็บไซต์นี้โดยอัตโนมัติ

ผลิตภัณฑ์ที่นำไปใช้คือผลิตภัณฑ์ซอฟต์แวร์ที่นำข้อกำหนด OpenGIS ไปใช้ แต่ยังไม่ผ่านการทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนด การทดสอบการปฏิบัติตามข้อกำหนดไม่มีให้บริการสำหรับข้อกำหนดทั้งหมด นักพัฒนาสามารถลงทะเบียนผลิตภัณฑ์ของตนเป็นผลิตภัณฑ์ที่นำข้อกำหนดฉบับร่างหรือที่ได้รับการอนุมัติไปใช้ แม้ว่า OGC จะสงวนสิทธิ์ในการตรวจสอบและยืนยันแต่ละรายการก็ตาม เกาหลีใต้ได้จัดตั้งระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์แห่งชาติ (NGIS) ระดับสูงที่สอดคล้องกับมาตรฐานสากลเหล่านี้ โดยบูรณาการข้อมูลเชิงพื้นที่ต่างๆ ผ่านแพลตฟอร์มต่างๆ เช่น 'V-World' บริการแพลตฟอร์มแบบเปิดนี้ให้บริการแผนที่ 3 มิติความละเอียดสูงและข้อมูลที่ดิน ซึ่งทำหน้าที่เป็นโครงสร้างพื้นฐานที่สำคัญสำหรับการพัฒนาเมืองอัจฉริยะและการบริหารราชการแผ่นดิน^{[ 87 ]}

สามารถตรวจสอบสภาพของพื้นผิวโลก บรรยากาศ และใต้พื้นผิวโลกได้โดยการป้อนข้อมูลดาวเทียมลงใน GIS เทคโนโลยี GIS ช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงของกระบวนการบนโลกในช่วงเวลาหลายวัน หลายเดือน และหลายปีผ่านการใช้การแสดงภาพแผนที่^{[ 88 ]}ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงของพืชพรรณตลอดฤดูปลูกสามารถแสดงเป็นภาพเคลื่อนไหวเพื่อกำหนดช่วงเวลาที่ภัยแล้งรุนแรงที่สุดในภูมิภาคใดภูมิภาคหนึ่งได้ กราฟที่ได้แสดงถึงการวัดสุขภาพของพืชอย่างคร่าวๆ การทำงานกับตัวแปรสองตัวในช่วงเวลาต่างๆ จะช่วยให้นักวิจัยสามารถตรวจจับความแตกต่างในระดับภูมิภาคของความล่าช้าระหว่างการลดลงของปริมาณน้ำฝนและผลกระทบต่อพืชพรรณได้

เทคโนโลยี GIS และข้อมูลดิจิทัลที่มีอยู่ทั้งในระดับภูมิภาคและระดับโลก ทำให้สามารถทำการวิเคราะห์ดังกล่าวได้ ตัวอย่างเช่น ข้อมูลจากเซ็นเซอร์ดาวเทียมที่ใช้สร้างภาพกราฟิกพืชพรรณนั้น มาจากเครื่องวัดรังสีความละเอียดสูงขั้นสูง (AVHRR) ระบบเซ็นเซอร์นี้ตรวจจับปริมาณพลังงานที่สะท้อนจากพื้นผิวโลกในย่านความถี่ต่างๆ ของสเปกตรัม สำหรับพื้นที่ประมาณ 1 ตารางกิโลเมตร⁽ 0.39 ตารางไมล์) เซ็นเซอร์ดาวเทียมจะสร้างภาพของตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนโลกวันละสองครั้ง AVHRR และล่าสุดคือเครื่องวัดสเปกตรัมภาพความละเอียดปานกลาง (MODIS) เป็นเพียงสองในหลายระบบเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการวิเคราะห์พื้นผิวโลก

นอกจากการบูรณาการเวลาเข้ากับการศึกษาด้านสิ่งแวดล้อมแล้ว ระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ยังถูกนำมาสำรวจถึงความสามารถในการติดตามและสร้างแบบจำลองความก้าวหน้าของมนุษย์ในกิจวัตรประจำวันอีกด้วย ตัวอย่างที่เป็นรูปธรรมของความก้าวหน้าในด้านนี้คือการเผยแพร่ข้อมูลประชากรตามช่วงเวลาโดยสำมะโนประชากรของสหรัฐอเมริกา เมื่อเร็ว ๆ นี้ ในชุดข้อมูลนี้ ประชากรของเมืองต่าง ๆ แสดงให้เห็นทั้งช่วงกลางวันและกลางคืน ซึ่งเน้นให้เห็นถึงรูปแบบการกระจุกตัวและการกระจายตัวที่เกิดจากรูปแบบการเดินทางไปทำงานของชาวอเมริกาเหนือ การจัดการและการสร้างข้อมูลที่จำเป็นในการผลิตข้อมูลนี้จะไม่สามารถทำได้หากปราศจาก GIS

การใช้แบบจำลองเพื่อคาดการณ์ข้อมูลที่เก็บไว้ในระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) ในอนาคต ทำให้ผู้วางแผนสามารถทดสอบการตัดสินใจเชิงนโยบายโดยใช้ระบบสนับสนุนการตัดสินใจเชิงพื้นที่ได้

เครื่องมือและเทคโนโลยีที่เกิดขึ้นจากSemantic WebของWorld Wide Web Consortiumกำลังพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์สำหรับ ปัญหา การบูรณาการข้อมูลในระบบสารสนเทศ ในทำนองเดียวกัน เทคโนโลยีดังกล่าวได้รับการเสนอให้เป็นวิธีการอำนวยความสะดวกในการทำงานร่วมกันและการใช้ข้อมูลซ้ำระหว่างแอปพลิเคชัน GIS และยังช่วยให้สามารถใช้งานกลไกการวิเคราะห์ใหม่ได้อีกด้วย^{[ 89 ] [ 90 ] [ 91 ] [ 92 ]}

ออนโทโลยีเป็นองค์ประกอบสำคัญของแนวทางเชิงความหมายนี้ เนื่องจากช่วยให้สามารถกำหนดแนวคิดและความสัมพันธ์ในโดเมนที่กำหนดได้อย่างเป็นทางการและเครื่องจักรสามารถอ่านได้ ซึ่งจะช่วยให้ GIS สามารถมุ่งเน้นไปที่ความหมายที่ตั้งใจไว้ของข้อมูลมากกว่าไวยากรณ์หรือโครงสร้างของข้อมูล ตัวอย่างเช่นการให้เหตุผลว่าประเภทการปกคลุมดินที่จัดประเภทเป็นไม้สนผลัดใบในชุดข้อมูลหนึ่งเป็นความเชี่ยวชาญหรือส่วนย่อยของประเภทการปกคลุมดินป่าในชุดข้อมูลอื่นที่จัดประเภทอย่างหยาบกว่า สามารถช่วยให้ GIS รวมชุดข้อมูลทั้งสองเข้าด้วยกันโดยอัตโนมัติภายใต้การจำแนกประเภทการปกคลุมดินทั่วไป ออนโทโลยีเบื้องต้นได้รับการพัฒนาขึ้นในพื้นที่ที่เกี่ยวข้องกับแอปพลิเคชัน GIS ตัวอย่างเช่น ออนโทโลยีอุทกวิทยา^{[ 93 ]}ที่พัฒนาโดยOrdnance Surveyในสหราชอาณาจักร และออนโทโลยี SWEET ^{[ 94 ]}ที่พัฒนาโดยJet Propulsion LaboratoryของNASA นอกจากนี้ กลุ่ม W3C Geo Incubator ^{[ 95 ]}ยังเสนอมาตรฐานออนโทโลยีและเมตาเดตาเชิงความหมายที่ง่ายกว่าเพื่อแสดงข้อมูลเชิงพื้นที่บนเว็บGeoSPARQLเป็นมาตรฐานที่พัฒนาโดย Ordnance Survey, United States Geological Survey , Natural Resources Canada , Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation ของออสเตรเลีย และหน่วยงานอื่นๆ เพื่อสนับสนุนการสร้างและการให้เหตุผลเชิงออนโทโลยีโดยใช้ตัวอักษร OGC ที่เข้าใจได้ง่าย (GML, WKT), ความสัมพันธ์เชิงโทโพโลยี (Simple Features, RCC8, DE-9IM), RDF และโปรโตคอลการสืบค้นฐานข้อมูล SPARQL

ผลการวิจัยล่าสุดในด้านนี้สามารถดูได้ในการประชุมนานาชาติว่าด้วยความหมายเชิงพื้นที่ทางภูมิศาสตร์^{[ 96 ]}และการประชุมเชิงปฏิบัติการ Terra Cognita – Directions to the Geospatial Semantic Web ^{[ 97 ]}ในการประชุมนานาชาติว่าด้วยเว็บเชิงความหมาย

ด้วยการแพร่หลายของ GIS ในการตัดสินใจ นักวิชาการจึงเริ่มตรวจสอบผลกระทบทางสังคมและการเมืองของ GIS ^{[ 98 ] [ 99 ] [ 49 ]} GIS ยังสามารถถูกนำไปใช้ในทางที่ผิดเพื่อบิดเบือนความเป็นจริงเพื่อผลประโยชน์ส่วนบุคคลและทางการเมือง^{[ 100 ] [ 101 ]}เทคโนโลยี GIS มีบทบาทสำคัญในช่วงการระบาดของ COVID-19 โดยช่วยให้หน่วยงานสาธารณสุขและนักวิจัยสามารถมองเห็นและติดตามการแพร่กระจายของโรคแบบเรี ยลไทม์ แดชบอร์ด COVID-19 ของมหาวิทยาลัยจอห์นส์ฮอปกินส์กลายเป็นหนึ่งในแอปพลิเคชัน GIS ที่ถูกอ้างอิงอย่างกว้างขวางที่สุด แสดงให้เห็นว่าข้อมูลเชิงพื้นที่บนเว็บสามารถให้ข้อมูลแก่การกำหนดนโยบายและการสร้างความตระหนักรู้แก่สาธารณชนได้อย่างไร^{[ 102 ]} มีการโต้แย้งว่าการผลิต การแจกจ่าย การใช้ และการนำเสนอข้อมูลทางภูมิศาสตร์นั้นเกี่ยวข้องกับบริบททางสังคมเป็นอย่างมาก และมีศักยภาพที่จะเพิ่มความไว้วางใจของประชาชนต่อรัฐบาล^{[ 103 ]}หัวข้ออื่นๆ ที่เกี่ยวข้อง ได้แก่ การอภิปรายเกี่ยวกับลิขสิทธิ์ความเป็นส่วนตัวและการเซ็นเซอร์ แนวทางที่มองโลกในแง่ดีมากขึ้นสำหรับการนำระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ (GIS) มาใช้ คือการใช้ GIS เป็นเครื่องมือสำหรับการมีส่วนร่วมของประชาชน

ในช่วงปลายศตวรรษที่ 20 GIS เริ่มได้รับการยอมรับว่าเป็นเครื่องมือที่สามารถนำมาใช้ในห้องเรียนได้^{[ 104 ] [ 105 ] [ 106 ]}ประโยชน์ของ GIS ในการศึกษาดูเหมือนจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาการรับรู้เชิงพื้นที่แต่ยังไม่มีบรรณานุกรมหรือข้อมูลสถิติเพียงพอที่จะแสดงขอบเขตที่ชัดเจนของการใช้ GIS ในการศึกษาทั่วโลก แม้ว่าการขยายตัวจะเร็วขึ้นในประเทศที่หลักสูตรกล่าวถึง GIS ก็ตาม^{[ 107 ] : 36}

GIS ดูเหมือนจะมีข้อดีมากมายในการสอนภูมิศาสตร์ เพราะช่วยให้สามารถวิเคราะห์ข้อมูลทางภูมิศาสตร์จริงได้ และยังช่วยกระตุ้นคำถามวิจัยจากครูและนักเรียนในห้องเรียนได้อีกด้วย นอกจากนี้ยังช่วยปรับปรุงการเรียนรู้โดยการพัฒนาความคิดเชิงพื้นที่และภูมิศาสตร์ และในหลายกรณีก็ช่วยกระตุ้นแรงจูงใจของนักเรียนด้วย^{[ 107 ] : 38}

สถาบันการศึกษายังเปิดสอนหลักสูตร GIS อีกด้วย^{[ 108 ] [ 109 ]}

GIS ได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นเทคโนโลยีระดับองค์กรที่ยั่งยืนและครอบคลุมทั่วทั้งองค์กร ซึ่งยังคงเปลี่ยนแปลงวิธีการดำเนินงานของรัฐบาลท้องถิ่น^{[ 110 ]}หน่วยงานรัฐบาลได้นำเทคโนโลยี GIS มาใช้เป็นวิธีการจัดการองค์กรภาครัฐในด้านต่างๆ ดังต่อไปนี้ให้ดียิ่งขึ้น:

• หน่วยงานพัฒนาเศรษฐกิจใช้เครื่องมือแผนที่ GIS แบบโต้ตอบ ซึ่งรวบรวมเข้ากับข้อมูลอื่นๆ (ข้อมูลประชากร กำลังแรงงาน ธุรกิจ อุตสาหกรรม บุคลากรที่มีความสามารถ) พร้อมกับฐานข้อมูลของพื้นที่และอาคารพาณิชย์ที่ว่างอยู่ เพื่อดึงดูดการลงทุนและสนับสนุนธุรกิจที่มีอยู่ ธุรกิจที่กำลังตัดสินใจเลือกสถานที่ตั้งสามารถใช้เครื่องมือเหล่านี้เพื่อเลือกชุมชนและพื้นที่ที่ตรงกับเกณฑ์ความสำเร็จของตนมากที่สุด
• ความปลอดภัยสาธารณะ^{[ 111 ]}การดำเนินงาน เช่น ศูนย์ปฏิบัติการฉุกเฉิน การป้องกันอัคคีภัย เทคโนโลยีเคลื่อนที่และการส่งเจ้าหน้าที่ตำรวจและนายอำเภอ และการทำแผนที่ความเสี่ยงจากสภาพอากาศ
• หน่วยงานอุทยานและนันทนาการและหน้าที่ของพวกเขาในด้านการสำรวจทรัพย์สิน การอนุรักษ์ที่ดิน การจัดการที่ดิน และการจัดการสุสาน
• งานสาธารณะและสาธารณูปโภค การติดตามการระบายน้ำเสียและน้ำฝน ทรัพย์สินทางไฟฟ้า โครงการทางวิศวกรรม และทรัพย์สินและแนวโน้มด้านการขนส่งสาธารณะ
• การจัดการเครือข่ายใยแก้วนำแสงสำหรับสินทรัพย์เครือข่ายระหว่างหน่วยงาน
• ข้อมูลวิเคราะห์และข้อมูลประชากรของโรงเรียน การจัดการสินทรัพย์ และการวางแผนการปรับปรุง/ขยายโรงเรียน
• การบริหารราชการแผ่นดินสำหรับข้อมูลการเลือกตั้ง บันทึกทรัพย์สิน และการแบ่งเขต/การจัดการ โครงการ ริเริ่ม ข้อมูลเปิดกำลังผลักดันให้รัฐบาลท้องถิ่นใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยี เช่น เทคโนโลยี GIS เนื่องจากครอบคลุมข้อกำหนดเพื่อให้เข้ากับรูปแบบข้อมูลเปิด/ รัฐบาลเปิดที่มีความโปร่งใส^{[ 110 ]}ด้วยข้อมูลเปิด องค์กรรัฐบาลท้องถิ่นสามารถนำแอปพลิเคชันการมีส่วนร่วมของประชาชนและพอร์ทัลออนไลน์มาใช้ ทำให้ประชาชนสามารถดูข้อมูลที่ดิน รายงานปัญหาหลุมบ่อและป้าย ดูและจัดเรียงสวนสาธารณะตามทรัพย์สิน ดูอัตราการเกิดอาชญากรรมและการซ่อมแซมสาธารณูปโภคแบบเรียลไทม์ และอื่นๆ อีกมากมาย^{[ 112 ] [ 113 ]}การผลักดันข้อมูลเปิดภายในองค์กรภาครัฐกำลังขับเคลื่อนการเติบโตของการใช้จ่ายด้านเทคโนโลยี GIS ของรัฐบาลท้องถิ่นและการจัดการฐานข้อมูล

GIS เป็นเครื่องมือสำคัญในทางโบราณคดีมาตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990 ^{[ 114 ]}

การสำรวจและการจัดทำเอกสารมีความสำคัญต่อการอนุรักษ์และโบราณคดี และ GIS ทำให้การวิจัยและการทำงานภาคสนามมีประสิทธิภาพและแม่นยำยิ่งขึ้น^{[ 115 ]}

GIS ยังใช้เพื่อช่วยจัดการการอนุรักษ์แหล่งมรดกทางวัฒนธรรม GIS ช่วยให้องค์กรอนุรักษ์ติดตามผลกระทบของการพัฒนา ความขัดแย้ง และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศต่อโบราณคดีและทรัพยากรทางวัฒนธรรมอื่นๆ^{[ 116 ]}หน่วยงานภาครัฐบางแห่งใช้ซอฟต์แวร์ GIS เพื่อประเมินผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการก่อสร้างและการพัฒนาอื่นๆ และใช้การประเมินเหล่านี้ในกระบวนการอนุญาตและการบรรเทาผลกระทบ^{[ 117 ]}

• Bolstad, P. (2019). พื้นฐานระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์: ตำราเล่มแรกเกี่ยวกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ฉบับที่หก . แอนน์อาร์เบอร์: XanEdu, 764 หน้า.
• Burrough, PA และ McDonnell, RA (1998). หลักการของระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ . สำนักพิมพ์มหาวิทยาลัยออกซ์ฟอร์ด , ออกซ์ฟอร์ด, 327 หน้า.
• เดอเมอร์ส, เอ็ม. (2009). พื้นฐานของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ ฉบับที่ 4.ไวลีย์, ISBN 978-0-470-12906-7
• ฮาร์วีย์, ฟรานซิส (2008). คู่มือเบื้องต้นเกี่ยวกับระบบสารสนเทศทางภูมิศาสตร์ แนวคิดพื้นฐานทางภูมิศาสตร์และการทำแผนที่สำนักพิมพ์กิลฟอร์ด 31 หน้า
• เฮย์วูด, ไอ., คอร์เนลิอุส, เอส. และ คาร์เวอร์, เอส. (2006). บทนำสู่ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ . เพรนติส ฮอลล์. ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 3.
• Ott, T. และ Swiaczny, F. (2001) . GIS แบบบูรณาการเวลา การจัดการและการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงพื้นที่และเวลาเบอร์ลิน / ไฮเดลเบิร์ก / นิวยอร์ก: Springer.
• Thurston, J., Poiker, TK และ J. Patrick Moore. (2003). เทคโนโลยีภูมิสารสนเทศแบบบูรณาการ: คู่มือ GPS, GIS และการบันทึกข้อมูล . โฮโบเคน, นิวเจอร์ซีย์: ไวลีย์.
• Worboys, Michael; Duckham, Matt (2004). GIS: มุมมองด้านการคำนวณ . โบคา ราตัน: CRC Press. ISBN 978-0-415-28375-5.

• สื่อที่เกี่ยวข้องกับระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ในวิกิมีเดียคอมมอนส์