地理信息系統按研究範圍可分為全球、區域和局部；根據研究內容的不同，可分為綜合性和專題性。同級各類專業應用系統可在相應區域集中形成同級區域性集成系統。
壹個完整的地理信息系統主要由空間數據、系統硬件和系統軟件組成，主要使用數據采集、投影和坐標系轉換、數據建模、空間分析、數據表示和數據操作等技術。
GIS的特點是:(1)操作的對象是空間數據；(2)技術優勢在於其空間分析能力；(3)與地理、測量學關系密切。
GIS的應用主要包括全球環境變化的動態監測、自然資源的調查與管理、災害的監測與預測、決策、城市區域規劃和地籍管理。在軍事上，地理信息系統也得到廣泛應用。
4.衛星定位和導航技術
以美國的GPS系統為例。衛星定位系統是由覆蓋全球的24顆衛星組成的衛星系統。這種系統可以保證在地球上的任意壹點上隨時可以觀測到四顆衛星，從而保證衛星可以采集到觀測點的經緯度和高度，從而實現定位、導航和授時的功能。
衛星定位的基本原理是試圖計算出已知位置的衛星與用戶接收機之間的距離，然後綜合多顆衛星的數據就可以知道接收機的具體位置。為了達到這個目的，可以根據星上時鐘記錄的時間，在衛星星歷中查出衛星的位置。從用戶到衛星的距離是通過記錄衛星信號傳播到用戶的時間並乘以光速而獲得的。
衛星導航基於實時衛星定位。壹直連接接收器的位置點就是壹個軌跡。通過比較實際軌跡和預設軌跡，可以知道當前方向是否有偏差。如果壹天內發現偏差，可以根據具體偏差修正方向，回到預設軌道，實現衛星導航。
其主要用途包括:(1)陸地應用，主要包括車輛導航、應急響應大氣物理觀測、地球物理資源勘探、工程測量、變形監測、地殼運動監測、市政規劃控制等。(2)海洋應用，包括遠洋船舶最佳航程航線確定、船舶實時調度與導航、海洋救援、海洋勘探、水文地質調查、海上平臺定位、海平面波動監測等。(3)航空航天應用，包括飛行器導航、航空遙感姿態控制、低軌衛星定軌、導彈制導、航空救援和載人飛船防護探測。
5.照相測量法
它是利用攝影或遙感獲取目標物體的影像數據，從中提取幾何和物理信息，並以圖形、圖像和數字的形式表達測繪成果的學科。其主要研究內容包括:獲取目標的圖像，對圖像進行處理，並將獲得的結果用圖形、圖像或數字表示。由於現代空間技術和計算機技術的發展，當代遙感技術可以提供比光學攝影獲得的黑白照片更豐富的影像信息，因此遙感技術被引入攝影測量，促進了空間測繪的發展。攝影測量包括航空攝影、航天攝影、航天攝影測量、地面攝影測量等。航空攝影是利用航空相機在飛機或其他航空飛行器上拍攝地面景物影像的技術。空間攝影是利用空間飛行器(衛星、航天飛機、宇宙飛船)中的相機或其他遙感探測器(傳感器)獲取地球影像數據和相關數據的技術，是航空攝影的拓展和發展。航空航天攝影測量是根據航空或航天飛行器從地面拍攝的影像，獲取地面信息，繪制地形圖。地面攝影測量是利用放置在地面基線兩端的專用相機拍攝的立體影像對被攝目標進行測繪的技術。
6.測地學
研究地球的形狀、大小和重力場，確定地面點的幾何位置以及地球整體和局部運動的理論和技術。在大地測量學中，確定地球的大小是指確定地球橢球的大小；研究地球形狀是指研究大地水準面的形狀(或地球橢球的扁率)；確定地面點的幾何位置是指以地球橢球面為參考面確定地面點的位置。地面點沿橢球面法線方向投影到地球橢球面上，該點的水平位置用橢球面上投影點的大地經緯度表示，該點的大地高程用地面到地球橢球面上投影點的法線距離表示。在壹些應用領域，比如水利工程，需要從平均海平面(即大地水準面)計算高度，也就是通常所說的海拔高度。點的幾何位置也可以用壹個以地球質心為原點的三維坐標來表示。研究地球重力場是指利用地球引力研究地球形狀，解決大地測量學提出的任務。傳統上有兩種方法:幾何方法和物理方法。隨著20顆衛星的出現，衛星法誕生了。幾何法利用幾何觀測(距離、角度、方向、高差)建立平面控制網或高程控制網，提供地面點的水平位置或高程。物理方法是利用測量地球重力場的理論和方法以及其他物理概念，計算大地水準面與地球橢球面之間的距離(稱為大地水準面間隙)和地球橢球面的扁率(地球的形狀)。衛星法是利用人造地球衛星測量定位空間，提供地面點在地心坐標系中的三維坐標。隨著大地點測定精度的不斷提高，現代大地測量方法可以用來研究和確定地球的運動狀態及其地球物理機制。
7.工程測量
壹門研究工程建設和自然資源開發各個階段的測量理論和技術的科學。它是測繪在國民經濟和國防建設中的直接應用，所以它包括規劃設計階段的測量、建設階段的測量和經營管理階段的測量。各階段測量工作的重點和要求不同。規劃設計階段的勘測主要是提供地形資料，配合地質勘探和水文測試。施工階段的測量主要是根據設計要求，在現場準確標定工程結構各部分的平面位置和標高，作為施工安裝的依據。運行階段的測量是指工程竣工後為監測工程狀態和保證安全而進行的周期性重復測量，即變形觀測。
8.海洋測繪
海洋水體和海底測繪理論與方法的科學研究主要包括海道測量、海洋大地測量、海底地形測量、海洋專題調查以及海圖、海底地形圖、各種海洋專題圖和海洋地圖集的編制等。水文測量旨在確保航行安全，探測水深和海岸測量，探測地球和鄰近陸地表層水中的沈積物和障礙物。海洋大地測量是確定海面形狀、海底地形和海洋重力及其變化的大地測量工作。海底地形測量是確定海底起伏、沈積物結構和特征的測量。海洋專題調查是以海洋區域的地理專題要素為對象的調查。海圖繪制是設計、編制、裝飾和印刷海圖的工作，與陸地地圖繪制基本相同。與陸地調查相比，海洋調查的基礎理論、技術方法和測量儀器設備有許多自身的特點。主要原因是測量內容全面，需要多種儀器配合測量，同時完成多種觀測項目；測區條件復雜，受潮汐和氣象影響，海面起伏不定。大部分是動態作業，測量人員肉眼看不到水域底部，很難精確測量。壹般采用無線電導航系統、電磁波測距儀、水聲定位系統、衛星組合導航系統、慣性導航組合系統和天文方法來確定控制點和定位測點。采用水聲儀器、激光儀器和水下攝影測量方法測量水深和海底地形；海洋地球物理調查采用衛星技術、航空測量、海洋重力測量和磁力測量。
9.制圖學
地圖制圖學是測繪科學的壹個分支，是研究模擬地圖和數字地圖的基礎理論，地圖設計、地圖編制和復制的技術方法及其應用的學科。傳統地圖學的具體內容壹般包括:地圖投影，研究按照壹定的數學原理在地圖平面上描繪地球橢球體的經緯網的理論和方法，即把不可延伸面上的經緯網描繪成平面上的圖形所引起的各種變形的特征和大小，以及地圖投影的方法。地圖編制是研究制作地圖的理論和技術，主要包括地圖數據的分析處理、原圖的編制和圖例、表示方法、顏色、圖形、印刷方案的設計。地圖設計，即通過研究和實驗，制定新地圖的內容、表達和制作工藝的工作。地圖應用，研究地圖分析、地圖評價、地圖閱讀、地圖測量和地圖作業。隨著現代科學技術的發展，地圖學進入了壹個新的發展階段。其主要特點和趨勢如下:(1)地圖學作為壹門區域學科，其研究重心已從普通地圖學轉向專題地圖學，並向綜合地圖學、實用地圖學和系統地圖學發展。(2)地圖學作為壹門技術學科，實現了計算機輔助制圖，計算機輔助制圖逐漸取代了延續了幾千年的手工制圖。(3)隨著地圖學與其他學科的相互滲透，出現了壹些新概念和新理論。如地圖信息論、地圖傳輸論，側重於地圖圖形空間信息的顯示、傳輸、轉換、存儲、加工和利用；研究了通過地圖圖形建模建立地圖數學模型和數字模型的地圖模式理論；地圖感知理論是研究用戶感知地圖圖形和顏色的過程和效果；研究和建立地圖語言的地圖符號學。
10.其他學科
航空分析:以圖形的形式描述地球上的自然和人為特征並提供元數據的學科，專用於空中導航或規劃空中行動。
地理空間數據分析:抽象地理空間數據，利用地理信息系統揭示和描述各種地理空間數據之間的關系和模式，以解決情報或軍事問題。
問題的主題。
圖像分析:將圖像信息轉化為情報的學科，對於重要的活動和事件非常重要。
描述目標、設備和地理區域。
遙感圖像科學:利用遙感圖像開發地理空間信息產品和服務的科學和技術。
水文分析:對海洋、水文、水深數據及相關輔助元數據進行專業分析和描述，為海上航行或行動提供數據和信息支持的學科。
區域分析:對特定國家或地區的地理、地緣政治或情報的研究。
信息源分析:分析信息源的學科，包括信息源分析專家制定信息收集發展戰略，確定信息和信息需求，管理信息源，協調和評估各種來源的信息收集，為信息分析專家提供最有用的信息源，解決具體的信息問題。