mở đầu cho việc quan sát dự báo khí tƣợng trái đất. Ảnh chụp từ vệ tinh khí tƣợng NOAA (National Oceanic & Atmospheric Administration) đã đƣợc sử dụng từ sau năm 1972 đánh dấu cho việc nghiên cứu khí tƣợng trái đất từ vũ trụ một cách tổng thể và cập nhật hàng ngày. Sự phát triển của viễn thám đi liền với sự phát triển của công nghệ vũ trụ phục vụ cho việc nghiên cứu trái đất và vũ trụ. Các ảnh chụp nổi stereo theo phƣơng đứng và xiên cung cấp bởi GEMINI (1965) đã thể hiện ƣu thế của công việc nghiên cứu Trái đất bằng các bức ảnh của nó.
Tiếp theo, tầu Apolo cho ra sản phẩm ảnh chụp nổi và đa phổ kích thƣớc 70mm. Ngành hàng không vũ trụ của Liên Xô cũ và hiện nay là Nga góp phần tích cực vào việc nghiên cứu trái đất từ vũ trụ. Các nghiên cứu đã đƣợc thực hiện trên các con tàu vũ trụ có ngƣời nhƣ Soynz, các tàu Meteor, Cosmos hoặc trên các trạm “Chào mừng” (Salyut). Sản phẩm thu đƣợc là các ảnh chụp trên các thiết bị quét đa phổ phân dải cao 6 nhƣ MSU_E.
Ảnh chụp từ vệ tinh Cosmos trên 5 kênh phổ khác nhau với kích thƣớc ảnh 18*18 cm. Ngoài ra các ảnh chụp từ thiết bị chụp KATE-140, MKF- 6M trên trạm quỹ đạo Salyut cho ra sau kênh ảnh thuộc dải phổ 0.89 mm với độ phân giải mặt đất tại tâm ảnh đạt 20 m. Hệ thống thông tin địa lý (Geographic Information System - gọi tắt là GIS) đƣợc hình thành vào những năm 1960 và phát triển rất rộng rãi trong 10 năm lại đây. GIS ngày nay là công cụ trợ giúp quyết định trong nhiều hoạt động kinh tế - xã hội, quốc phòng của nhiều quốc gia trên thế giới.
GIS có khả năng trợ giúp các cơ quan chính phủ, các nhà quản lý, các doanh nghiệp, các cá nhân,. đánh giá đƣợc hiện trạng của các quá trình, các thực thể tự nhiên, kinh tế - xã hội thông qua các chức năng thu thập, quản lý, truy vấn, phân tích và tích hợp các thông tin đƣợc gắn với một nền hình học (bản đồ) nhất quán trên cơ sở toạ độ của các dữ liệu đầu vào. GIS ra đời chính là sự kế tục các ý tƣởng trong ngành địa lý mà nhất là ngành địa lý bản đồ trong thời đại mà công nghệ thông tin đủ mạnh để tạo ra các công cụ định lƣợng mới và có khả năng thực thi hầu hết các phép phân tích bản đồ bằng công cụ định lƣợng mới Trong những năm 70 ở Bắc Mỹ đã có sự quan tâm nhiều hơn đến việc bảo vệ môi trƣờng và phát triển GIS. Thời kỳ này, hàng loạt thay đổi một cách thuận lợi cho sự phát triển của hệ thống thông tin địa lý, đặc biệt là sự gia tăng ứng dụng của máy tính với kích thƣớc bộ nhớ và tốc độ lớn.
Chính những thuận lợi này mà GIS dần dần đƣợc thƣơng mại hóa. Vệ tinh nghiên cứu trái đất ERTS- 1(Earth Reosourcer Technology Satellite) đƣợc phóng lên quỹ đạo trái đất vào năm 1972. Sau vệ tinh này đổi tên là Landsat 1, rồi các vệ tinh thế hệ mới hơn là Landsat 2, Landsat 3, Landsat 4 và Landsat 5. Ngay từ đầu ERTS-1 mang theo bộ cảm MSS (máy quét đa phổ) với bốn kênh phổ khác nhau và bộ cảm RBV (Return Beam Vidicon) với ba kênh phổ khác nhau.
Ngoài Landsat 2, Landsat3 còn có các vệ tinh khác nhƣ SKYLAB (1973) và HCMM (1978). Vào cuối những năm 1970, kích thƣớc bộ nhớ và khả năng đồ họa đã đƣợc cải thiện. Các sản phẩm máy tính lập bản đồ mới bao gồm GIMMS (Geographic 7 Information Making and Management Systems), MAPICS, SURFACE, GRID, IMGRID, GEOMAP và MAP. Năm 1977 đã có nhiều hệ thống thông tin địa lý khác nhau trên thế giới.
Bên cạnh GIS, thời kỳ này còn phát triển mạnh mẽ các kỹ thuật xử lý ảnh Viễn Thám, một hƣớng nghiên cứu kết hợp giữa GIS và Viễn Thám đƣợc đặt ra. Một số nƣớc đã có những đầu tƣ đáng kể cho việc phát triển ứng dụng làm bản đồ, hay quản lý dữ liệu có sự trợ giúp của máy tính là Canada và Mỹ sau đó đến các nƣớc Thuỵ Điển, Đan Mạch, Pháp… Đầu những năm 1980 M&S Computer (mà sau này trở thành Intergraph) cùng với Bentley Systems Incorporated xây dựng nền tảng CAD, (Environmental Systems Research Institute) ESRI, (Computer Aided Resource Information System) CARIS, (Earth Resource Data Analysis System) ERDAS nổi lên nhƣ những phần mềm thƣơng mại GIS, đã thành công trong việc kết hợp nhiều đặc trƣng của CGIS, kết hợp phƣơng pháp thời kỳ đầu là tách thông tin không gian và thuộc tính với phƣơng pháp thời kỳ thứ hai là sắp xếp thuộc tính vào trong những cấu trúc CSDL. Song song đó, sự phát triển của hai hệ thống công cộng (MOSS và GRASS GIS) bắt đầu từ những năm 1970 đến đầu những năm 1980. Các ảnh vệ tinh của Nhật nhƣ MOS-1 phục vụ cho quan sát biển (Marine Observation Satellite) và các ảnh chụp từ các vệ tinh của Ấn Độ I-1A tạo ra các ảnh vệ tinh nhƣ LISS thuộc nhiều hệ khác nhau.
Sự phát triển trong lĩnh vực nghiên cứu trái đất bằng viễn thám đƣợc đẩy mạnh do áp dụng kỹ nghệ mới với việc sử dụng các ảnh RADAR. Viễn thám RAĐAR tích cực thu nhận ảnh bằng việc phát sóng dài siêu tần và thu tia phản hồi cho phép thực hiện các nghiên cứu độc lập không phụ thuộc vào mây. Sóng RADAR có khả năng xuyên qua mây, lớp đất mỏng và là nguồn sóng nhân tạo nên có thể hoạt động cả ngày và đêm, không chịu ảnh hƣởng của năng lƣợng mặt trời. Một trong những nhà cung cấp phần mềm GIS là ESRI – hiện là công ty phần mềm GIS lớn nhất trên thế giới.
Năm 1982, ARC/INFO chạy trên máy tính mini đƣợc phát hành và vào năm 1986, PC ARC/INFO đã đƣợc giới thiệu chạy trên các máy tính chạy bộ vi xử lý của Intel. ESRI hiện tại là chuyên gia hàng 8 đầu thế giới trong việc phát triển phần mềm GIS và đã đóng một vai trò quan trọng trong lịch sử của GIS. Ở thời điểm này, có các hội nghị đầu tiên và các xuất bản về GIS. Hội nghị đầu tiên của GIS diễn ra ở Anh năm 1975, với sự tham gia của các nhóm nghiên cứu nhỏ.
Hội thảo ESRI tổ chức đầu tiên vào năm 1981 thu hút sự tham gia của 18 thành viên. Các nhà tƣ vấn về GIS đã bắt đầu xuất hiện. Thuật ngữ “Geographic Information System” đƣợc Roger Tomlinson đƣa ra đầu tiên trong bài báo của ông năm 1968 “A Geographic Information System for Regional Planning”. Vào cuối những năm 1980, phân khúc này đƣợc đánh dấu bằng việc tăng đáng kể các nhà cung cấp phần mềm GIS.
Thập kỷ 80 đƣợc đánh dấu bởi các nhu cầu sử dụng Hệ thông tin địa lý ngày càng tăng với các quy mô khác nhau. Từ 1982 là các ảnh chuyên đề đƣợc thực hiện trên các các vệ tinh Landsat TM 4 và Landsat TM 5 với 7 kênh phổ khác nhau từ dải sóng nhìn thấy đến hồng ngoại nhiệt. Điều này cho phép nghiên cứu trái đất từ nhiều dải phổ khác nhau. Đồng thời với việc phát triển của các ảnh vệ tinh Landsat, các ảnh vệ tinh của Pháp là vệ tinh SPOT (1986) đã đƣa ra sản phẩm ảnh số thuộc hai kiểu ảnh đơn kênh với độ phân giải không gian 10m và ảnh đa kênh SPOT-XS với ba kênh (hai kênh thuộc dải phổ nhìn thấy, một kênh thuộc dải phổ hồng ngoại) với độ phân giải không gian 20m.
Đặc tính của ảnh vệ tinh SPOT là cho ra các cặp ảnh nổi Stereo cung cấp một khả năng tạo ảnh nổi ba chiều. Điều này giúp cho việc nghiên cứu bề mặt trái đất đạt kết quả cao, nhất là việc nghiên cứu bề mặt địa hình. Ngƣời ta tiếp tục giải quyết những tồn tại của những năm trƣớc mà nổi lên là vấn đề số hóa dữ liệu: sai số, chuyển đổi khuôn dạng,… Thời kỳ này có sự nhảy vọt về tốc độ tính toán, sự mềm dẻo trong việc xử lý dữ liệu không gian. Thập kỷ này đƣợc đánh dấu bởi sự nảy sinh các nhu cầu mới trong ứng dụng Hệ thông tin địa lý nhƣ: Khảo sát thị trƣờng, đánh giá khả thi các phƣơng án quy hoạch, sử dụng tối ƣu các nguồn tài nguyên, các bài toán giao thông, cấp thoát nƣớc,… Có thể nói đây là thời kỳ bùng nổ Hệ thông tin địa lý.
9 Những năm đầu của thập kỷ 90 đƣợc đánh dấu bằng việc nghiên cứu hoà nhập giữa GIS và Viễn thám. Các nƣớc Bắc Mỹ và Châu Âu thu đƣợc nhiều thành công trong lĩnh vực này. Khu vực Châu Á – Thái Bình Dƣơng cũng đã thành lập nhiều trung tâm nghiên cứu Viễn thám và GIS. Ở các nƣớc nhƣ Trung Quốc, Nhật Bản, Thái lan,… đã chú ý nghiên cứu đến GIS chủ yếu vào lĩnh vực quản lý, đánh giá Tài nguyên thiên nhiên và Môi trƣờng.
Những năm 1990 - 2010 là thời kỳ quan trọng đánh dấu sự cất cánh thực sự của GIS. Nhƣng những tiến bộ trong công nghệ đã vƣợt qua khả năng ngƣời dùng thông thƣờng. Ngƣời sử dụng GIS đã không biết cách làm thế nào để tận dụng đầy đủ các ƣu điểm công nghệ GIS. Các công ty đều e ngại áp dụng phần mềm GIS.
Các quốc gia không có quyền truy cập vào dữ liệu địa hình Nhƣng qua thời gian những vấn đề này dần đƣợc giải quyết Gần đây nhất là sự ra đời của ảnh vệ tinh IKONOS của Mỹ. Các ảnh IKONOS có độ phân giải đặc biệt cao so với các loại ảnh trƣớc đây. Hiện tại các ảnh IKONOS đã đạt tới độ phân giải 1m, trong thời gian sắp tới sẽ có các ảnh IKONOS độ phân giải 0,5m. Ảnh IKONOS có thể đƣợc sử dụng để cập nhật và hiệu chỉnh các bản đồ tỷ lệ trung bình hay làm bản đồ ảnh về hiện trạng sử dụng đất rất tốt.
Dần dần, tầm quan trọng của phân tích không gian để ra quyết định đƣợc công nhận. Rồi GIS đã đƣợc giới thiệu đến các lớp học và các công ty. Phần mềm đã có thể xử lý cả dữ liệu vector và raster. Có nhiều vệ tinh đƣợc phóng lên quỹ đạo, dữ liệu đƣợc thu thập từ không gian có thể đƣợc sử dụng trong GIS.
Cùng với sự kết hợp của hệ thống định vị toàn cầu (GPS) đem lại cho ngƣời sử dụng nhiều công cụ hơn nhiều so với trƣớc đây. GPS đã dẫn đƣờng cho các sản phẩm sáng tạo vĩ đại nhƣ hệ thống định vị xe hơi và máy bay không ngƣời lái. Từ năm 2010 đến nay, sự bùng nổ phần mềm nguồn mở. Cánh cửa cho GIS và GPS phát triển đã bắt đầu mở.