地理信息系统是随着地理科学、计算机技术、遥感技术和信息科学的发展而发展起来的一个学科。在计算机发展史上，计算机辅助设计技术（CAD）的出现使人们可以用计算机处理像图形这样的数据，图形数据的标志之一就是图形元素有明确的位置坐标，不同图形之间有各种各样的拓扑关系。
简单地说，拓扑关系指图形元素之间的空间位置和连接关系。简单的图形元素如点、线、多边形等；点有坐标（x，y）；线可以看成由无数点组成，线的位置就可以表示为一系列坐标对（x1，y1），（x2，y2），……（xn，yn）；平面上的多边形可以认为是由闭合曲线形成范围。图形元素之间有多种多样的相互关系，如一个点在一条线上或在一个多边形内，一条线穿过一个多边形等等。好，让我们展开想象，把这个点看成首都北京，把线看成京九铁路，把这个多边形看成河北省的省界，发生了什么？京九铁路从北京出发，穿过河北省！这里，“首都北京”就是这个点的属性，“京九铁路”就是线的属性，而“河北省”就是多边形的属性。用计算机把这些数据管理起来，就成为一个超简单的地理信息系统的雏形。在实际应用中，一个地理信息系统要管理非常多、非常复杂的数据，可能有几万个多边形、几万条线、上万个点，还要计算和管理它们之间各种复杂的空间关系……。
但是这个例子说明了什么是地理信息系统，就是可对空间数据进行组织、管理、分析、显示的系统，它由计算机、地理信息系统软件、空间数据库、分析应用模型和图形用户界面及系统人员组成。
