Paikkatietojärjestelmä (GIS) on ohjelma, joka käyttää karttatietojen ja tietokantojen yhdistelmää maantieteellisiin sijainteihin liittyvien tietojen näyttämiseen, muokkaamiseen ja analysointiin. ArcGIS® -ohjelmisto, jonka on tuottanut Environmental Systems Research Institute (ESRI), on yksi yleisimmistä GIS -tietokoneohjelmistopaketeista. Se sisältää työkaluja karttojen luomiseen ja muokkaamiseen, maantieteellisten tietojen tietokantojen luomiseen, tietojen tallentamiseen ja analysointiin sekä raporttien tai tuloskaavioiden luomiseen. Pääohjelmaan on saatavana useita laajennuksia, jotka voivat suorittaa kehittyneempiä toimintoja. ArcGIS® -ohjelmistoa käyttävät ammattilaiset monilla aloilla, mukaan lukien ympäristötieteet, biologia, tekniikka, arkeologia, kaupunkisuunnittelu ja maanmittaus.
ArcGIS® -toiminto, joka on luultavasti ilmeisin niille, jotka eivät tunne GIS -ohjelmia, on luoda ja muokata karttoja. Tässä ohjelmistossa kartat on jaettu osiin, joita kutsutaan kerroksiksi, ja kartan tarkoituksesta riippuen yksi voi sisältää vain muutamia – tai monia – erilaisia kerroksia. Nämä ovat erityisen hyödyllisiä analysointia varten, koska usein on tarpeen suorittaa yhden tyyppinen analyysi yhdelle tietojoukolle ja toinen tyyppi toiselle joukolle, ja kerrosten avulla tämä on helppoa. Ne voidaan myös kytkeä päälle tai pois päältä hallitakseen, kuinka paljon työtilassa näytetään.
Paikkatietoanalyysin suorittamiseksi on ymmärrettävä ArcGIS® -ohjelmiston käyttämät erityyppiset tiedot. Tiedot voivat olla joko vektori- tai rasterimuodossa. Vektoritiedot ovat erillisiä, mikä tarkoittaa, että ne ovat joukko pisteitä, joita yleensä käytetään tietoihin, kuten talojen sijainteja. Rasteridata on jatkuva pinta, ja sitä käytetään seuraamaan tietoja, kuten väestötiheyttä tai keskimääräistä sademäärää. Tietojen on oltava oikeassa muodossa, jotta voidaan käyttää useimpia ArcGIS® -työkaluja.
Sekä vektori- että rasterikuvissa voi olla lisämääritteitä, jotka on liitetty niihin tietokantataulukoissa. Monet GIS -analyysityypit perustuvat näihin tietoihin, jotka voivat sisältää yksityiskohtia, kuten sademäärä, maaperätyyppi, lajien monimuotoisuus, etäisyys toiseen pisteeseen ja monia muita ominaisuuksia. Sateen esimerkkinä ArcGIS® -ohjelmiston käyttäjä voisi käyttää kartan algebraa muuntaakseen kaikki mittaukset tuumista millimetreiksi tai interpoloida vektoridataa rasteripinnalle muiden pisteiden sademäärän arvioimiseksi. Se voisi myös käyttää tilastollista analyysiä eri alueiden sademäärien vertaamiseen. On olemassa lukuisia muita analyysityyppejä, jotka voidaan suorittaa ArcGIS® -ohjelmistolla käytettävissä olevien tietojen ja toivottujen tulosten mukaan.
Kaikkien ArcGIS® -perusohjelmistopakettien työkalujen lisäksi käytettävissä on useita laajennuksia muita analyysejä varten. Spatiaaliset ja geostatistiset laajennukset tarjoavat kehittyneempiä tietojen analysointivaihtoehtoja, kun taas 3D -laajennus tarjoaa ArcGIS® -perustoiminnot kolmessa ulottuvuudessa. Toiset ovat erikoistuneet tietojen mittaamiseen, verkkojen analysointiin ja GIS -yhteensopivuuteen tietokoneavusteisten (CAD) ohjelmien kanssa. ArcGIS® -ohjelmisto tarjoaa monia tapoja analysoida maantieteellisiä tietoja, ja sillä on lukuisia erilaisia sovelluksia.