thumb|Modélisation en fausse 3D avec ombrage (dérivée d'une base de données topographique)(Valestra, près de Carpineti, dans le nord des Apennins, Italie).
Un système d'information géographique ou SIG (en anglais, geographic information system ou GIS) est un système d'information conçu pour recueillir, stocker, traiter, analyser, gérer et présenter tous les types de données spatiales et géographiques. L’acronyme SIG est parfois utilisé pour définir les « sciences de l’information géographique » ou « études sur l’information géospatiale ». Cela se réfère aux carrières ou aux métiers qui impliquent l'usage de systèmes d’information géographique et, dans une plus large mesure, qui concernent les disciplines de la géo-informatique (ou géomatique). Ce que l’on peut observer au-delà du simple concept de SIG a trait aux données de l’infrastructure spatiale.
Dans un sens plus général, le terme de SIG décrit un système d’information qui intègre, stocke, analyse et affiche l’information géographique. Les applications liées aux SIG sont des outils qui permettent aux utilisateurs de créer des requêtes interactives, d’analyser l’information spatiale, de modifier et d’éditer des données par l'entremise de cartes et d’y répondre cartographiquement. La science de l’information géographique est la science qui sous-tend les applications, les concepts et les systèmes géographiques.
Le SIG est un terme général qui se réfère à un certain nombre de technologies, de processus et de méthodes. Celles-ci sont étroitement liées à l’aménagement du territoire, la gestion des infrastructures et réseaux, la gestion et protection de l'environnement, le transport et la logistique, l’assurance, les télécommunications, l’ingénierie, la planification, l’éducation et la recherche, etc. C’est pour cette raison que les SIG sont à l’origine de nombreux services de géolocalisation basés sur l’analyse des données et leur visualisation.
Les SIG permettent également une mise en relation de données qui peuvent, sur le papier, sembler très éloignées. Quelle que soit la façon d’identifier et de représenter les objets et événements qui illustrent notre environnement (coordonnées, latitude & longitude, adresse, altitude, temps, médias sociaux), les SIG permettent de réunir toutes ces dimensions autour d’un même référentiel, véritable colonne vertébrale du système d’information.
Cette caractéristique clé du SIG permet d’imaginer de nouvelles applications et de nouveaux débouchés en matière de recherche scientifique.
Historique thumb|right|Exemple d'information géographique d'intérêt sanitaire et épidémiologique Version d'E. W. Gilbert's (1958) de la carte faite par John Snow en 1855 pour décrire l'épidémie de choléra de 1854 à Soho (Londres). La première utilisation du terme « Système d’Information Géographique » a émergé grâce à Roger Tomlinson en 1968 dans son essai : « Un système d’information géographique pour l’aménagement du territoire ».. Roger Tomlinson est connu comme le père du Système d’Information Géographique..
Auparavant, l’une des premières applications connues de l’analyse spatiale concernait le domaine de l’épidémiologie, en 1832, avec la publication du « Rapport sur la marche et les effets du choléra dans Paris et le département de la Seine », rédigé par le géographe français Charles Picquet.. Ce dernier a représenté les 48 districts de la ville de Paris. Il a utilisé un système de coloris dégradé en fonction du pourcentage de décès par le choléra pour . Par la suite, en 1854, John Snow a dépeint une épidémie de choléra à Londres en utilisant des points pour représenter les emplacements de certains cas individuels. Cela était l’une des premières réussites de l’utilisation d’un système d’information géographique. Bien que les éléments basiques de topographie aient existé avant la cartographie, la carte dépeinte par John Snow était unique, utilisant des méthodes novatrices de cartographie, non seulement pour décrire une situation, mais surtout pour analyser des groupes de phénomènes géolocalisés et inter-dépendants.
Le début du voit le développement de la « Photozincographie », qui permet la séparation de certaines cartes en couches (par exemple : une couche pour la végétation et une pour l’eau). Cette technique a été particulièrement utilisée pour les contours des dessins. C’était un dur labeur pour les dessinateurs de l’époque, mais le fait d’avoir des couches indépendantes permettait de travailler de manière plus efficace.
Ce travail a d’abord été réalisé sur des plaques de verre, puis plus tard, un film plastique a été introduit dans le processus avec l’avantage d’être plus léger, d'utiliser moins d’espace de stockage et d’être moins fragile. Lorsque toutes les couches étaient terminées, elles étaient combinées en une seule image. Au fil du temps, quand l’impression couleur est apparue, l’idée de créer et de travailler chacune des plaques de couleur séparément s'est avérée pertinente.
Bien que l’utilisation des couches soit devenue par la suite l’une des caractéristiques fortes du SIG contemporain, le procédé photographique qui vient d’être décrit n’est pas à considérer comme un SIG à proprement parler, car les cartes étaient juste des images superposées sans aucune donnée commune qui permettait de les lier.
À partir du milieu du , le développement du matériel informatique, stimulé par la recherche de l’arme nucléaire, a conduit à développer des applications cartographiques sur ordinateur..
Le premier SIG opérationnel dans le monde a émergé des travaux précurseur de Roger Tomlinson au début des années 1960.. Il a développé une approche numérique capable de surmonter les limites des méthodes traditionnelles de cartographie manuelles et coûteuses. Cette approche, qui permet de combiner de grandes quantités d'informations spatiales, est présentée aux développeurs de l'Inventaire des terres du Canadahttps://thecanadianencyclopedia.ca/fr/article/inventaire-des-terres-du-canada et mène à l'embauche de Tomlinson par le gouvernement fédéral, ce qui marque le début des travaux pour concevoir le Système d'information géographique du Canada (SIGC).. Ce système a permis de stocker, analyser et manipuler les données recueillies pour l’inventaire des terres du Canada afin d'obtenir des informations sur les sols, l’agriculture, la faune, la flore, et la sylviculture. Un facteur de classification a également été ajouté à ce premier SIG pour permettre une analyse plus approfondie.
Le SIG canadien était une avancée réelle par rapport à la simple cartographie par ordinateur proposée auparavant. Le SIG canadien apportait des améliorations quant aux moyens fournis comme la superposition, ou les mesures numériques. Cela a permis de lancer un réel système de coordonnées géographiques national intégrant un système de topographie, un stockage de l’information de localisation dans des fichiers séparés. À la suite de cela, Roger Tomlison est devenu le véritable « père du SIG », en particulier pour son utilisation dans la promotion de l’analyse spatiale et des données croisées géographiques..
Le SIG canadien a été une base de travail fondamentale jusque dans les années 1990, et a été à l’origine de la réalisation d’une très large base de données géographique du Canada. Il a été développé comme un système accessible à toutes les entités administratives du pays pour la planification et la gestion des ressources fédérales et provinciales. Sa grande force a été l’analyse de données géographiques et topologiques complexes, propre au relief canadien. Le SIG canadien n’a jamais été disponible pour le grand public.
En 1964, Howard T. Fisher, formé au LCGSA (Laboratory for Computer Graphics and Spatial Analysis – Université d'Harvard) a théorisé un grand nombre de concepts sur la manipulation de données géolocalisées, concepts ensuite appliqués dans les années 1970. Ses travaux ont permis de faire émerger les systèmes tels que SYMAP, GRID, et ODYSSEY, qui ont été utilisés par la suite dans le développement commercial des universités, des centres de recherche et des entreprises à travers le monde..
En France, dans les années 1975, la ville de Marseille a été la première collectivité a se doter d'un système d'information géographique, conçu par la société ICOREM (Informatique communale région méditerranée), filiale de la Caisse des Dépôts. Cette société s'est également chargée de constituer une base de données géographique des de la commune et, en même temps, a développé l'application CARINE (Cartographie informatisée de l'espace). La base de données est constituée de multiples strates : topographie au 1/1000, cadastre, POS, réseaux et données alphanumériques. Cette base de données est maintenue à jour et encore utilisée en 2020 par les services de la communauté urbaine de Marseille. La société ICOREM, pionnière en France dans ce domaine, a joué un rôle de conseil et de mise en œuvre de SIG : Ville d'Antibes, Juan les pins, Toulouse, Communauté urbaine de Lyon, Département de Vaucluse. À l'étranger : Palma de Majorque, Valencia, Caracas, Quito, Guatemala City, Ryad.
L'accès aux données par les différents utilisateurs a considérablement évolué au fur et à mesure des évolutions de l'informatique.
Au début des années 1980, M&S Computing (qui deviendra plus tard Intergraph) avec Bentley Systems Incorporated pour la plateforme CAD, Environnemental Systems Research Institute (ESRI), CARIS (Computer Aided Resource Information System), MapInfo Corporation et ERDAS (Earth Resource Data Analysis System), deviennent des logiciels commerciaux, intégrant un nombre important de fonctionnalités, combinant la première approche de la « séparation spatiale », avec la deuxième approche consistant à l’organisation d’attribut dans les structures de base de données. En parallèle, on observe le développement de deux systèmes publics (MOSS et GRASS GIS) entre la fin des années 1970 et le début des années 1980..
En 1986, le système MIDAS (Mapping Display and Analysis System), le premier logiciel SIG pour ordinateur personnel a été développé sous DOS. MIDAS a été rebaptisé MapInfo au début des années 1990 lors de son portage sous Windows. C’est à partir de ce moment-là que le du SIG passe du monde de la recherche pour devenir une industrie à part entière.
Les SIG ont émergé dans la recherche géographique française à la fin des années 1980, mais leur place était alors encore marginale..
À la fin du , la croissance exponentielle des différents systèmes d’information a permis au SIG de se démocratiser et de devenir accessible à tous les utilisateurs disposant d’un ordinateur et d’un accès à Internet. Plus récemment, l’avènement de solutions open source fonctionnant sous différents systèmes d’exploitation a permis de voir émerger un nombre croissant de solutions. De plus en plus de données localisées et d’applications de cartographie sont désormais disponibles sur le WebFu, P., and J. Sun. 2010. Web GIS: Principles and Applications. ESRI Press. Redlands, CA. .. Les logiciels gratuits et de qualité sont désormais nombreux.