定義與基本概念
地理資訊系統（GIS）是一種以電腦為基礎的系統，用於收集、儲存、管理、分析及展示空間數據。GIS 不僅能記錄地理位置的座標，亦能儲存與地理特徵相關的屬性資料，從而協助解決與空間有關的問題。
GIS 地圖通常由多個主題圖層構成，每個圖層代表不同類型的地理資訊，例如煤礦盆地、輸電線路、地形或海洋。這些圖層可以分為「特徵」與「表面」兩大類型。特徵資料（如城市、道路）以點、線、面等離散形式表示；而表面資料（如高程、溫度）則以連續的網格形式呈現。
歷史背景
GIS 的概念最早可追溯至1960年代，加拿大地理學家 Roger Tomlinson 被譽為「GIS 之父」，他開發了世界上第一個地理資訊系統——加拿大地理資訊系統（CGIS）。隨著電腦技術發展，GIS 逐漸由研究工具演變為商業與政府部門的核心技術。1990年代起，隨著網際網路與衛星定位系統（GPS）的普及，GIS 進一步擴展至大眾應用層面。
GIS 的功能
GIS 的核心功能包括空間查詢、圖層疊加分析、鄰近分析、網絡分析及地形分析等。透過這些功能，GIS 能夠整合多個地理圖層，分析地物之間的關係，並提供決策支援。
GIS 的組成部分
一個完整的 GIS 系統包括五大部分：
- 硬件：電腦、繪圖機、數位化儀等設備
- 軟件：如 ArcGIS，用於數據輸入、管理、分析與輸出
- 數據：包括空間數據（如地圖）及屬性數據（如人口統計）
- 人員：包括管理者、技術人員及使用者
- 方法：指操作流程、分析策略及應用目的
數據類型與格式
GIS 中的數據主要分為兩類：向量數據與柵格數據。向量數據以點、線、面表示地理特徵，常用於行政界線、道路網絡等；柵格數據則以像素形式儲存，適合表示連續變化的現象，如地形、氣溫或土地覆蓋。常見格式包括 Shapefile、GeoJSON、KML、TIFF 及 DEM。
這兩種模型各有優缺點。向量模型結構較複雜但儲存效率高，分析精度高且適合網路分析；柵格模型結構簡單但儲存空間大，適合處理影像與連續資料。
在屬性資料方面，GIS 使用四種測量尺度：名目尺度（如城市名稱）、順序尺度（如滿意度等級）、區間尺度（如攝氏溫度）與比例尺度（如降雨量），這些尺度決定了資料的統計分析方式。
GIS 的應用
GIS 廣泛應用於環境管理、城市規劃、災害應變、資源分配、生態保育等領域。例如：
- 分析森林覆蓋與水源保護
- 追蹤火山爆發與海嘯災情
- 監測全球氣候變化與土地利用
- 規劃緊急救援路線與設施分佈
GIS 軟件與組織應用
ArcGIS 是其中一款常用的 GIS 軟件，支援多種數據格式與分析工具。GIS 在組織中扮演重要角色，透過制定協議與流程，將地理數據納入決策系統，提升效率與準確度。
未來發展方向
GIS 正朝向智能化、雲端化與整合化發展。結合人工智能（AI）、大數據分析與物聯網（IoT），GIS 將能即時處理複雜空間資料，支援智慧城市、自動駕駛、氣候模擬等前沿應用。未來 GIS 將不再局限於地圖，而是成為空間決策的核心引擎。