一、地图和空间信息

地理信息系统脱胎于地图，它们都是地理信息的载体，具有存储、分析与显示地理信息的功能。

20 世纪以来，人们对地形图和各种专题地图（例如自然资源专题地图） 的需求量迅速增加。立体航空摄影和遥感成像技术的发展，使摄影测量工作者能以很高的精度、快速地进行大面积测量，同时也为地学专家们如地理学家、土壤学家、生态学家、地质学家和土地利用专家等提供了优越的条件， 进行一定精度的制图工作，所产生的专题地图已是资源调查和管理的有用的信息资源。

岩石、土壤、植物群落及人地关系的空间分析，都是从定性研究开始的。然而，测量或调查得到的大量数据，仅用分类与制图的方法，不可能得到充分地利用。定量描述存在两个方面的障碍：一是数据容量大和数据测量不足的矛盾；二是还缺乏合适的数学工具来描述与分析空间数量关系。30 年代和40 年代期间，与统计法、时间序列法的发展并行，首次发展了描述空间变化的一些适用的数学方法，但这些方法的发展终因运算工具缺乏而被迫停止。60 年代数字计算机投入使用以来，空间信息的概念模式、专题地图数量化及空间分析才得到真正的发展，其实际应用成为可能。

计算机应用于制图与信息管理以前，各类地图都被看成空间数据库，空间信息则以点、线、面的形式记录，这些基本实体（点、线、面）再用各种显示技巧（符号、颜色和文字编码）加以表示并用图例说明，更为详细的信息则记载于附件中。由此产生如下的一些问题：①原始数据必须大大压缩或分类，才能使地图易于理解和表示，因而损失掉许多细部特征；②比例尺一定时，一个大面积制图区域，需用多幅地图描绘，经验证明，人们感兴趣的部分有时恰恰落在多幅地图的接边地带；③一旦数据表示于地图后，要从中恢复某些数据以便与其它空间数据组合分析时显得很困难；④印刷地图是静态定性资料，如要为特殊目的进行定量空间分析时，难以凭借新收集的信息。特别是一幅地图印刷出版后，不可能不修改，目前科研、生产与管理工作都

要求及时得到有关地表变化的信息，这种情况下传统制图方法就完全不适应了，例如天气图等，因数据每天甚至每小时都在变化，要及时更新数据库的数据并立即绘出新的地图，传统的手工制图是绝对办不到的。

近年来，人们能用航空摄影特别是卫星遥感，监测地表资源、环境变化， 或了解沙漠化、土壤侵蚀等缓慢变化过程，或监视森林火灾、洪水、蝗灾和天气迅速变化状况等。然而航空和遥感产品是图像和记录在磁带上的数据流，而不是地图。数字数据是二维阵列中的像元编码，而不是人们熟悉的表示地表点线面特征的图示符号，像元编码仅仅是用来表示一定波段中电磁辐射反射强度的数字，需要新的设备将这些数据流转换成图像，再从图像中识别有意义的物体。最初，是物理学家、数学家、计算机科学家在军事部门的大力支持下发展起了新兴的遥感技术、图像分析技术和模式识别技术等，传统的制图工作者反而没有从事这方面的研究工作。制作遥感图像的新实践者们采用了与测量学家、地图制图学家及其它传统空间分析领域中的科学家完全不同的方法。起初，他们有点夸大其词地宣称：不需要费用过高的外业测量就有能力用遥感和图像分析技术进行地表特征的识别与制图。后来他们才认识到只有与实地数据结合，遥感数据分析中产生的结果才具有真正价值， 就是说要使判别结果与实地一致，就必须进行适当的外业调查与地学相关分析。并且，还应按适当的大地测量网对图像进行定位纠正，否则获取的信息不能有确切的相关位置，因此，遥感、地面测量与调查分析和制图技术必须紧密结合起来。

地理信息系统使地理信息（包括遥感）综合管理、充分利用、定量分析、动态更新与快速成图成为可能。