แผนที่เป็นเครื่องมือหลักสำคัญขององค์ความรู้ทางภูมิศาสตร์ถึงความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ต่าง ๆ ซึ่งการทำแผนที่แบบดั้งเดิมได้รับการพัฒนาให้ทันสมัยมากขึ้นสำหรับการวิเคราะห์ทางภูมิศาสตร์และการใช้คอมพิวเตอร์ได้กลายเป็นรากฐานของระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ (GIS) ในปัจจุบัน

ในการศึกษานักภูมิศาสตร์จะคำนึงถึงสี่ปัจจัย ประกอบด้วย

• เป็นระบบ (Systematic) — องค์ความรู้ต่าง ๆ ทางภูมิศาสตร์ในแต่ละประเภทสามารถใช้ได้สำหรับทุกพื้นที่
• ภูมิภาค (Regional) — การวิเคราะห์ความสัมพันธ์อย่างเป็นระบบสำหรับภูมิภาคที่เจาะจงหรือที่ตั้งบนโลกในแต่ละประเภท
• พรรณนา (Descriptive) — ระบุคุณสมบัติและลักษณะของประชากรในแหล่งที่ตั้ง
• วิเคราะห์ (Analytical) — ว่า ทำไม (why) เราจึงพบคุณสมบัติและลักษณะของประชากรในพื้นที่ทางภูมิศาสตร์ที่เจาะจงนั้น

การทำแผนที่

การทำแผนที่เป็นการศึกษาถึงการแสดงลักษณะพื้นผิวโลกด้วยสัญลักษณ์แบบนามธรรมซึ่งมีการเติบโตมาช้านานอันเป็นผลจากเทคนิคการเขียนถึงสภาพความเป็นจริงที่พัฒนามากขึ้น และแม้ว่าภูมิศาสตร์สาขาต่าง ๆ จะใช้แผนที่เป็นส่วนหนึ่งของการนำเสนอผลการวิเคราะห์ แต่ความจริงแล้วองค์ความรู้ของการทำแผนที่นั้นมีมากพอที่จะแยกออกมาเป็นสาขาต่างหาก

นักทำแผนที่ต้องเรียนรู้ถึงจิตวิทยาการรู้คิดและการยศาสตร์เพื่อเข้าใจถึงการสื่อข้อมูลสัญลักษณ์เกี่ยวกับโลกให้มีประสิทธิภาพมากที่สุด รวมถึงพฤติกรรมทางจิตวิทยาเพื่อให้ผู้อ่านแผนที่เข้าใจข้อมูลได้ ตลอดจนภูมิมาตรศาสตร์และคณิตศาสตร์ขั้นสูงเพื่อเข้าใจว่ารูปร่างของโลกส่งผลต่อการผิดเพี้ยนของตำแหน่งสัญลักษณ์บนแผนที่ซึ่งฉายไปยังวัสดุพื้นผิวราบเรียบได้อย่างไร จึงกล่าวได้โดยไม่มีข้อขัดแย้งว่าการทำแผนที่กำเนิดจากการที่สาขาวิชาทางภูมิศาสตร์มีการเติบโตที่ใหญ่ขึ้น นักภูมิศาสตร์ส่วนใหญ่จะยกตัวอย่างว่าแผนที่เป็นจุดเริ่มต้นของความสนใจทางภูมิศาสตร์ในวัยเด็กของพวกเขา

ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์

ระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์หรือจีไอเอส (GIS) เป็นการจัดการถึงการจัดเก็บและการเรียกคืนข้อมูลเกี่ยวกับโลกด้วยคอมพิวเตอร์โดยอัตโนมัติซึ่งมีความถูกต้องตามวัตถุประสงค์ของข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญด้านจีไอเอสต้องเข้าใจถึงวิทยาการคอมพิวเตอร์และระบบฐานข้อมูลนอกเหนือไปจากสาขาอื่น ๆ ทางภูมิศาสตร์ด้วย จีไอเอสเป็นการปฏิวัติสาขาวิชาการทำแผนที่โดยนำซอฟต์แวร์จีไอเอสมาช่วยในการทำแผนที่เกือบทั้งหมดในปัจจุบัน จีไอเอสยังหมายถึงการใช้ซอฟต์แวร์และเทคนิคทางจีไอเอสเพื่อทดแทน วิเคราะห์ และคาดการณ์ความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ ในบริบทนี้จีไอเอสเป็นตัวแทนสำหรับภูมิสารสนเทศศาสตร์

การรับรู้จากระยะไกล

การรับรู้จากระยะไกลเป็นศาสตร์เกี่ยวกับการรับข้อมูลของลักษณะพื้นผิวโลกจากระยะไกล ข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกลมีการได้มาหลายรูปแบบ เช่น ภาพถ่ายดาวเทียม ภาพถ่ายทางอากาศ รวมถึงข้อมูลที่ได้รับจากเครื่องรับรู้แบบพกพา (hand-held sensors) นักภูมิศาสตร์จำนวนมากใช้การรับรู้จากระยะไกลเพื่อได้ข้อมูลเกี่ยวกับภูมิประเทศ ทะเล และบรรยากาศของโลก เนื่องจากการรับรู้จากระยะไกลสามารถ

• ค้นหาข้อมูลตามวัตถุประสงค์ซึ่งมีความหลากหลายของพื้นที่หลายระดับ (ตั้งแต่ท้องถิ่นจนถึงทั่วโลก)
• ทำให้สรุปจากมุมมองของพื้นที่ที่สนใจได้ง่ายขึ้น
• ช่วยให้สามารถเข้าถึงพื้นที่ห่างไกลและไม่สามารถเข้าถึงได้
• แสดงข้อมูลเชิงคลื่นนอกเหนือจากส่วนที่มองเห็นได้จากสเปกตรัมแม่เหล็กไฟฟ้า
• อำนวยความสะดวกในการศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงคุณลักษณะหรือพื้นที่ในช่วงเวลาต่าง ๆ ว่าเป็นอย่างไร

ข้อมูลจากการรับรู้จากระยะไกลอาจถูกใช้ร่วมในการวิเคราะห์ร่วมกับชั้นข้อมูลเชิงดิจิทัลอื่น ๆ (เช่นในระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์)

วิธีเชิงปริมาณ

ธรณีสถิติจัดการกับการวิเคราะห์ข้อมูลเชิงปริมาณ โดยเฉพาะการประยุกต์กับระเบียบวิธีทางสถิติเพื่อสำรวจปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นทางภูมิศาสตร์ ธรณีสถิติถูกนำมาใช้อย่างกว้างขวางในหลากหลายสาขา ตลอดจนอุทกวิทยา ธรณีวิทยา การสำรวจปิโตรเลียม การวิเคราะห์ลมฟ้าอากาศ การผังเมือง โลจิสติกส์ และวิทยาการระบาด พื้นฐานทางคณิตศาสตร์สำหรับธรณีสถิติได้มาจากการวิเคราะห์การกระจุก การวิเคราะห์การจำแนกเชิงเส้น สถิติไร้พารามิเตอร์ และความหลากหลายของสาขาวิชาอื่น ๆ การประยุกต์ของธรณีสถิติถูกใช้อย่างมากบนระบบสารสนเทศภูมิศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการประมาณค่าในช่วง นักภูมิศาสตร์เป็นผู้มีส่วนร่วมอย่างโดดเด่นในกระบวนการของเทคนิคเชิงปริมาณ

วิธีเชิงคุณภาพ

วิธีเชิงคุณภาพทางภูมิศาสตร์หรือเทคนิคการวิจัยทางชาติพันธุ์วิทยาถูกใช้โดยนักภูมิศาสตร์มนุษย์ ในภูมิศาสตร์วัฒนธรรมมีแบบแผนของการใช้เทคนิคการวิจัยเชิงคุณภาพและยังใช้ในสาขามานุษยวิทยาและสังคมวิทยา การสังเกตแบบมีส่วนร่วมและการสัมภาษณ์เชิงลึกถูกใช้โดยนักภูมิศาสตร์มนุษย์นำมาซึ่งข้อมูลเชิงคุณภาพ