GIS sẽ làm thay đổi đáng kể tốc độ mà thông tin địa lý được sản xuất, cập nhật và phân phối. GIS cũng làm thay đổi phương pháp phân tích dữ liệu địa lý, hai ưu điểm quan trọng của GIS so với bản đồ giấy là:

• Dễ dàng cập nhật thông tin không gian.
• Tổng hợp hiệu quả nhiều tập hợp dữ liệu thành một cơ sở dữ liệu kết hợp.

GIS lưu giữ thông tin về thế giới thực dưới dạng tập hợp các lớp chuyên đề có thể liên kết với nhau nhờ các đặc điểm địa lý. Điều này đơn giản nhưng vô cùng quan trọng và là một công cụ đa năng đã được chứng minh là rất có giá trị trong việc giải quyết nhiều vấn đề thực tế, từ thiết lập tuyến đường phân phối của các chuyến xe, đến lập báo cáo chi tiết cho các ứng dụng quy hoạch, hay mô phỏng sự lưu thông khí quyển toàn cầu. Tham khảo địa lý các thông tin địa lý hoặc chứa những tham khảo địa lý hiện (chẳng hạn như kinh độ, vĩ độ hoặc toạ độ lưới quốc gia), hoặc chứa những tham khảo địa lý ẩn (như địa chỉ, mã bưu điện, tên vùng điều tra dân số, bộ định danh các khu vực rừng hoặc tên đường). Mã hoá địa lý là quá trình tự động thường được dùng để tạo ra các tham khảo địa lý hiện (vị trí bội) từ các tham khảo địa lý ẩn (là những mô tả, như địa chỉ). Các tham khảo địa lý cho phép định vị đối tượng (như khu vực rừng hay địa điểm thương mại) và sự kiện (như động đất) trên bề mặt quả đất phục vụ mục đích phân tích.
Hệ thống thông tin địa lý làm việc với hai dạng mô hình dữ liệu địa lý khác nhau về cơ bản – mô hình vector và mô hình raster. Trong mô hình vector, thông tin về điểm, đường và vùng được mã hoá và lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ x,y. Vị trí của đối tượng điểm, như lỗ khoan, có thể được biểu diễn bởi một toạ độ đơn x,y. Đối tượng dạng đường, như đường giao thông, sông suối, có thể được lưu dưới dạng tập hợp các toạ độ điểm. Đối tượng dạng vùng, như khu vực buôn bán hay vùng lưu vực sông, được lưu như một vòng khép kín của các điểm toạ độ.
Mô hình vector rất hữu ích đối với việc mô tả các đối tượng riêng biệt, nhưng kém hiệu quả hơn trong miêu tả các đối tượng có sự chuyển đổi liên tục như kiểu đất hoặc chi phí ước tính cho các bệnh viện. Mô hình raster ddược phát triển cho mô phỏng các đối tượng liên tục như vậy. Một ảnh raster là một tập hợp các ô lưới. Cả mô hình vector và raster đều được dùng để lưu dữ liệu địa lý với nhưng ưu điểm, nhược điểm riêng, Các hệ GIS hiện đại có khả năng quản lý cả hai mô hình này.
Qua các định nghĩa trên, chúng ta nhận ra rằng GIS là một hệ thống máy tính và các thiết bị ngoại vi dùng để nhập, lưu trữ, truy vấn, xử lý, phân tích và hiển thị hoặc xuất dữ liệu. Cơ sở dữ liệu của GIS chứa dữ liệu của các đối tuợng, các hoạt động, các sự kiện phân bố theo không gian và thời gian.
Tóm lại, hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information systems – GIS) đuợc định nghĩa như là một hệ thống thông tin mà nó sử dụng dữ liệu đầu vào, các thao tác phân tích, cơ sở dữ liệu đầu ra liên quan về mặt địa lý không gian (Geographically of geospatial) nhằm trợ giúp việc thu nhận, lưu trữ, quản lý, xử lý, phân tích và hiển thị các thông tin không gian từ thế giới thực để giải quyết các vấn đề tổng hợp thông tin cho các mục đích của con người đặt ra, chẳng hạn như: để hỗ trợ việc ra quyết định cho việc quy hoạch (Planning) và quản lý (Management) sử dụng đất (Land use), tài nguyên thiên nhiên (Natural resources), môi truờng (Environment), giao thông (Transpostatinon), dễ dàng cho việc quy hoạch phát triển đô thị và những việc lưu trữ dữ liệu hành chính.

Bản đồ nền được phân thành 2 nhóm: bản đồ địa lý chung và địa lý chuyên đề. Bản đồ địa lý chung là bản đồ thể hiện mọi đối tượng, hiện tượng địa lý của bề mặt trái đất, bao gồm đầy đủ các đối tượng và hiện tượng kinh tế, văn hóa, xã hội như thủy văn, địa hình, thực vật, đất đai, dân cư, giao thông, công nghiệp, nông nghiệp, lâm nghiệp văn hóa, hành chính-chính trị. Tùy thuộc tỷ lệ bản đồ mà mức độ nội dung bản đồ địa lý chung có thể chi tiết hoặc ít chi tiết hơn, nhưng về nguyên tắc thì bản đồ địa lý chung đều thể hiện mọi đối tượng, hiện tượng với cùng mức độ chi tiết, nghĩa là không chú trọng yếu tố này hay xem nhẹ yếu tố kia khi xét bản đồ ở một tỉ lệ nhất định. Trên bản đồ địa lý chuyên đề có sự phân chia nội dung chính và nội dung phụ. Nội dung chính là nội dung bản đồ chuyên đề, còn nội dung phụ là cơ sở các yếu tố địa lý hay còn gọi là bản đồ nền. Nếu chỉ có nội dung chuyên đề không thì không thể tạo thành bản đồ chuyên đề, vì bản đồ chuyên đề thể hiện nội dung chọn lọc trong mối quan hệ tương hỗ với các yếu tố khác của cảnh quan môi trường địa lý. Cho nên bản đồ chuyên đề được xây dựng dựa trên nội dung chuyên đề thể hiện trên bản đồ nền. Như vậy việc xây dựng cơ sở dữ liệu bản đồ nền là một trong những giai đoạn quan trọng trong việc thành lập bản đồ chuyên đề.