国家空间数据基础设施(NSDI)，是一个国家围绕其
地理信息和其他空间分布信息的采集和利用而建设的基础环境的一个总称，是
国家信息基础设施的组成部分和重要支撑。其核心是建设覆盖一个国家区域范围并真实反映各类
地理现象的分布、特征属性的地理信息数据系统集，并使这些数据系统具备及时准确的收集、处理、存储和分发地理信息数据和其他空间分布信息数据的能力。
20世纪90年代初，美国为推进
信息社会的发展，规划了一个NII(译为“国家信息基础设施”)建设计划。1993年美国政府发表《国家生产力述评》(简称((NPR》)一文，其中提出建设Nil(国家
信息基础设施)首先需要建设NSDI(美国国家空间数据基础设施)，并把NSDI视为NH中处理空间数据的子系统，并在《NPR》中明确了实施目标。到了1994年4月，美国总统克林顿终于签署了第12 906号行政令，启动了美国国家空间数据基础设施的建设，要求生产和提供高精度、高质量的空间数据框架，建立空间数据协调和管理机制，制订空间数据标准，建立空间数据交换网络体系。此后，美国成立了联邦地理数据委员会(
FGDC)专门负责协调和推动美国的国家空间数据基础设施的建设工作。
自从美国提出建设国家空间数据基础设施的计划后，引起了世界各国的高度关注，并纷纷规划和建立各国自己的国家空间数据基础设施。2003年
美国联邦地理数据委员会再次启动了“国家空间数据基础设施远景规划”的行动计划，以进一步推动NSDI的发展。
我国从1996年开始，
基础测绘计划被列入国民经济和社会发展年度计划，基础测绘投入的经费纳入了公共财政框架体系。2000年开始，我国电子政务建设的任务目标中也包括了自然资源和基础地理信息数据库的建设。国家测绘局在“十五”规划和“十一五”规划中都提出了建设我国基础地理信息保障服务体系，建设我国自己的国家空间数据基础设施及其框架数据的目标。
国家空间数据基础设施的建设目的，是满足其他类别的信息系统和信息化建设工作对地理信息以及各类空间分布数据的需求依赖，旨在营造一个生产和使用地理信息的环境。在这个环境内，地理信息以协同方式采集和维护，并通过有效的组织措施和必要的支撑条件予以保障，最终形成一个面向全社会的、有效、可靠、标准化的地理信息数据源生产体制，从而减少地理信息的社会生产成本，提高使用效益。
后来，为了便于执行NSDI计划，强化基础地理空间数据集的生产和利用，美国又提出了“地理空间框架”的概念，以描述向用户提供其最需要最常使用的专题地理要素的数据。这个框架构成了空间数据基础设施的数据中枢，它由三个方面构成：数据，生产、使用数据的程序和技术，支撑这种环境的制度和商业活动。国家空间数据基础设施中的框架数据一般采用最基本的几类地理数据专题要素，例如大地测量控制、高程、交通、水系、
行政区划、
土地利用和
正射影像等。
根据计算，目前全世界的数据中，有80%的数据包括空间参考数据内容，也就是说，地理信息已经渗透到各个部门和学科中。许多组织和单位都需要利用空间数据进行业务生产或科学研究，这样，确立
数据标准，依据相应的制度和法规，指导
空间数据的录入和管理，以实现数据共享，可以进一步推动地理信息的使用，使地理信息应用单位不需要重复录入空间数据，从而减少了工作成本，这是建设国家空间数据基础设施所带来的最大裨益。
另一方面，数字地球的建设是需要高技术和大量资金投入的工程，而国家空间数据基础设施可以视为一个国家
数字地球工程重要的第一步，因为它构造了
空间数据库，确立了相应的政策、法规和标准，这也是数字地球实现框架中所必需的。