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基礎的なGISコンポーネント

地理情報システム（ちりじょうほうシステム、英語：geographic information system（s）、略称：GIS）とは、地理情報および付加情報をコンピュータ上で作成・保存・利用・管理・表示・検索するシステムを言う[1]。

人工衛星、現地踏査などから得られたデータを、空間、時間の面から分析・編集することができ、科学的調査、土地、施設や道路などの地理情報の管理、都市計画などに利用される。

コンピュータの発展にともなって膨大なデータの扱いが容易になり、リアルタイムでデータを編集（リアルタイム・マッピング）したり、シミュレーションを行ったり、時系列のデータを表現するなど、従来の紙面上の地図では実現不可能であった高度な利用が可能になってきている。
歴史

1967年、世界で初めて動作可能な地理情報システムが、カナダのオンタリオ州オタワで開発された。ロジャー・トムリンソン（英語版）に開発されたシステムは、カナディアンGIS（CGIS） と命名され、Canada Land Inventory が収集するデータの保存・分析に用いられた。分析用に分類機能も追加されていた。このように現在のGISと遜色のない機能を備えていたが、政府機関向けのものであり、開発当時のハードソフトウェア技術の限界に近いもので、完成が遅れ、また権利関係のトラブルも発生し、普及しなかった。

マイクロコンピュータの発達により、ESRI、MapInfo、CARISなどがCGISの機能を取り込んだ地理情報システムを開発する。これは空間情報と属性情報を分離し、属性情報をデータベースの形式で管理する形態である。1980年代頃からUNIXワークステーションやパーソナルコンピュータで開発されている。20世紀末頃になると、それまで多種多様であったシステムやデータ、データ変換方式の標準化が進み、インターネット上に配信されるようになる。
日本

日本では昭和50年代（1970年代）から、大学の人文地理などで研究開発が始まっている。しかし、文系の研究者で年齢が高い者にはパソコンなどに詳しい者が少なく、ソフトは海外の物が主流で、言語の壁だけでなく、大変高価であったため、当初普及はしなかった。

現在は、カーナビやガーミンなどのハンディGPS、ハザードマップ、スマートフォンでも表示出来るWebGIS・WMSなどが一般社会に普及し、GISはより身近な存在になりつつある。「GIS」を知らずとも、多くの人はGISに触れたり、何らかのGISの恩恵を受けている。
データ
データ形式

地理情報システムで使われるデータは多岐に渡っている。大きく分類すると、地図や空中写真、衛星画像などの図形情報、地物に関連する属性情報、使用している測地系や投影法、縮尺、精度などのメタ情報などに大別される。一般的に、描画方式上のデータ形式としてラスターデータとベクターデータに大別されるが、オブジェクト指向GISではこうした区別はなく、従来のラスタデータは関数によって表現される被覆（ISO 19123）として扱われる。
ラスターデータ

ラスターデータは、空間を一定間隔の格子点に分割して各格子点に値を与えることによって表現する、ラスタ形式のデータである。主に、空中写真や衛星画像などのリモートセンシング技術による写真やセンサーで受け、デジタル化された画像である。また、それらをもとに作られた土地被覆分類図や植生分布図、メッシュ気象データなどもラスターデータである。紙で表現されていた既存の各種地図をイメージスキャナでスキャニングした画像もラスターデータである。地形を格子点の標高として表現する、数値地形モデル（digital elevation model; DEM） も、多くの場合、ラスターデータである。これらのデータは、地理情報標準では被覆として扱われている。

空中写真の場合は、空中三角測量法に基づいて位置を定める（幾何補正）。

また、衛星画像も空中写真も、地形による歪みを含むため、地形データに基づいてこれを補正する（オルソ補正）。このように処理された画像はオルソ画像とも呼ばれる。
ベクターデータ

ベクターデータは、ポイント (点)、ライン (線)、ポリゴン (面)の3要素で表現したベクター形式のデータである[2]。測量や地図のトレース、CADデータなどからの変換によって得られる。

日本では、地理情報標準プロファイル（JPGIS） がISO/TC 211で策定されたISO 19100シリーズを元に作成されており、一部はJIS X 7100シリーズとして発行されている。

メッシュデータとは、地図を等分に区画したデータである。日本の場合、「標準地域メッシュ・システム（昭48.7.12 行政管理庁告示第143号「統計に用いる標準地域メッシュ及び標準地域メッシュコード）」に基づく、経度差1度、緯度差40分で区画されたものを第1次地域区画と呼ぶ。[3]第2次地域区画は第1次地域区画を縦横8等分、第3次地域区画は第2次地域区画を縦横10等分したものである。

地形を3次元的に表現するためのTINデータ形式がある。これは、三角面を組み合わせて地形を表現する形式であり、ベクタ形式の数値地形モデルとみなしてよい。

シェープファイル（Shapefile）とは、ポイント、ライン、ポリゴンの3要素からなるベクターデータに、各種の属性データ（性質・特徴・数値など）を加えたもので、広く用いられており、GIS業界の代表的な標準フォーマットとなっている。
測地系

測地系とは、地球の形状と、それに付随する3次元座標系を定めるものである。

日本ではこれまで主に日本測地系が使われてきたが、平成14年（2002年）4月1日、「測量法及び水路業務法の一部を改正する法律」（平成13年法律第53号）の施行により、世界測地系に基づく日本測地系2000（Japanese Geodetic Datum 2000, JGD2000）へ移行しつつある。無料GISソフトのQGIS、WebGISのGoogle Mapsなどでは、WGS84が良く使われている。
クリアリングハウス

地理情報システム（GIS） の分野では、インターネットなどの通信ネットワークを活用した地理的情報の流通機構全体を指す。

日本では、提供可能なデータを所有している先行省庁によるクリアリングハウスの構築及び運用を行うこととされているため、国土地理院などが地理情報クリアリングハウス、ノードサーバの構築、メタデータの整備などの技術支援を関係省庁に行っている。
主な機能

GISの主な機能を概略すると、地図の表示機能、図形の作成・編集機能、属性の作成・編集機能、検索機能、空間解析機能、主題図作成機能、印刷機能などがある。

また、近年では統合型GISの実現のため、ネットワーク機能やあらゆるデータ形式を表示する機能が求められる。
地図の表示

GISの最も基本的な機能は地図を表示することである。現在のシステムではさらに、縮尺の指定、地図の移動や回転、地図の重ね合わせ、色の変更、線の太さの変更などの高度な機能も兼ね備えている。

GISの縮尺は、一般的に、他のシステムの図形表示よりも縮尺の幅が広い。対応している縮尺はシステムによって異なるが、通常の地図の縮尺よりも広範囲にとることもできる。縮尺の正確性についてはモニタの解像度を設定（一部のソフトは未対応）することにより解決する。

地図の重ね合わせは紙の地図では時間がかかった処理を大幅に短縮することが可能になった。この機能により、様々な空間情報の相関関係が目に見えるようになった。また、重ね合わせるだけではなく横などに並べて表示するシステムもある。
図形の作成・編集機能

一般的な図形作成プログラムと同様に、様々なベクターデータをマウスやキーボードを用いて描いたり、ラスターデータを取り込んだりすることができる。