Transcript GPS - GIS加油站

地理資料收集方法與來源
─定位原理、GPS
賴進貴教授
1
第4-6題為題組(99年-指考)


小明在自行車上安裝全球定位系
統（GPS），並用每10秒自動記
錄一點的方式，將騎自行車所到
之處記錄下來，再將這些資料下
載到Google地球上展示。
4. 小明坐在河畔約花了10分鐘寫
生，Google地球中顯示的點位記
錄如圖3。呈現這樣結果的最可能
原因是：
(A) GPS內部零件故障。
(B) 小明取景定點位移。
(C) 經緯座標轉換位移。
(D) GPS衛星定位誤差。
圖3
2
第4-6題為題組(99年-指考).續1

5. 小明在公路上全力衝刺，GPS的點位記錄如圖4
公路上黑點所示。下列何者最可能是小明所騎道路
的高度剖面圖？
3
第4-6題為題組(99年-指考).續2





6. 小明騎在一條筆直的山路上，依GPS的記錄，其
起點和終點的台灣二度分帶座標分別為：起點
（248588, 2575424）、終點（252935, 2577221）。
小明的騎車方向為何？
(A)由西南向東北
(B)由東北向西南
(C)由西北向東南
(D)由東南向西北
4
第三部分非選題(101年-指考)


某騎士騎乘自行車從甲地到辛地，
車上配有全球定位系統（GPS），
每30秒自動接收定位一次。假設
車行全程使用力氣維持不變，車
速變化完全受坡度左右。圖六是
某騎士騎乘自行車路線圖，顯示
騎乘全程的定位紀錄（圖中小黑
點）、沿途的土地利用和乙、丁、
己三地點的高程。請問：
1.根據絕對高度和相對坡度兩項
指標判斷，該騎士騎乘自行車的
地區，就五大地形類型而言，屬
於何種地形？
5
第三部分非選題(101年-指考).續



2.用象限角（Quadrant angle）表示「辛」
地和「乙」地的相對位置時，為辛地在
乙地的 E。如果改用方位角（Azimuth
angle或True bearing）表示，則乙地在
辛地的何方？
3. 當地聚落在從事社區總體營造時，企
圖以清代以來即普遍種植的經濟作物，
來塑造社區的歷史感與地方感。該項經
濟作物為何？
4. 該騎士騎乘路線中，甲乙、乙丙、丙
丁、丁戊、戊己、己庚、庚辛等路段，
哪兩個路段的坡度相對較平緩？
（答題說明：二個路段完全答對才予計
分）
6
高中地理中的「定位」問題
 和座標、投影等地圖基本概念有關
 和地理資訊系統的資料收集有關
 一手（使用GPS）
 二手（不同資料來源；如運研所可下載
的資料）
 和鄉土地理實察有關
 和地理奧林匹亞、電腦繪圖比賽
 生活的地理
7
有關定位的相關概念

座標/位置
 地圖投影
 絕對位置、相對位置、參考點、基準點

定位原理
 角度、距離的搭配使用

測量工具
 腳步、皮尺、指南針、羅盤、經緯儀、GPS、。。
 視需要而定
8
測量原理
角度與距離
 角度、距離、角度（基線baseline）
 距離、距離、距離

9
角度與距離

From “Elements of Cartography 6th ed. (Robinson et al., 1995)”
10
角度、距離、角度
11
From
“Elements of Cartography 6th ed. (Robinson et al., 1995)”
距離、距離、距離
12
From
“Elements of Cartography 6th ed. (Robinson et al., 1995)”
國立編譯館，高一上地理課本
13
國立編譯館，高一上地理課本
國立編譯館，高一上地理課本
14
Global Positioning System
GPS
全球（衛星）定位系統
15
GPS 發展
1973—美國國防部 NAVSTAR/GPS
 1978 —第一顆發射
 1993 —第24顆發射，達到 IOC (initial
operational capability)
 1995 —達到 FOC (Full operational
capability)

16
GPS 系統架構
太空部分
使用者部分
控制部分
17
GPS 軌道
18
控制部份
 主控站(1),監控站(5),地面天線站(3)
Colorado
Springs
Hawaii ; Colorado Springs;
Ascension Island ;
Ascension Island ;
Diego Garcia ; Kwajalein
Diego Garcia ; Kwajalein
19
20
21
22
23
24
GPS
GPS satellites
(位置，時間，速度)
earth
25
GPS 定位原理
衛星絕對位置
必須知到
軌道
計算距離必須
知道時間延遲
幾何定位必須知道距離
大氣層與對流層
從衛星獲取資訊
延遲必須修正
進行幾何定位
地 球
26
GPS 誤差
GPS衛星相關誤差
 軌道誤差
 衛星時鐘誤差
 SA (selective
availability)
 衛星幾何分佈
 信號傳遞相關誤差
 電離層延遲
 對流層延遲
 多重路徑效應


接收儀相關誤差
 觀測誤差
 時鐘誤差
 天線相位中心
27
坐標數值範例
TWD67X=303033.95, Y=2767968.60
 TWD97X=303864.49, Y=2767764.99
 X、Y皆是以公尺為單位
 X基準：中央經線的西移位置
 Y基準：赤道

28
坐標差異範例








M地圖（http://mmap.no-ip.info/）
台北市羅斯福路四段一號
TWD67X=303033.95, Y=2767968.60
TWD97X=303864.49, Y=2767764.99
GRS67經度 = 121.52124151
TWD97經度= 121.53369725
GRS67緯度 =
25.01969642
TWD97緯度=
25.01698415
29
大地測量學





geodesy一字源自希臘，geo是指地球，desy是畫分
應用數學的一個分支，包括了地球形狀、地球大小和三度
空間的坐標系統。
其首要一目標是提供一精確的組織架構來控制國家的地形
調查。
此一科學決定了地球形狀以及所選定地點的相互關係。
應用非常廣泛，如：近海探測設備的正確位置，太空的往
返任務，地殼移動監測等。
30
Earth/Geoid/Ellisoid
31
不同的橢球體
32
參考橢球體的界定
長短軸半徑
（a,b)
 扁平率 (f)

= ((a-b)/a)
33
幾種不同的橢球體

Airy
Everest
Bessel
Clarke
Clarke
Clarke
(1830)
(1830)
(1841)
(1858)
(1866)
(1830)
6377.563
6377.276
6377.397
6378.294
6378.206
6378.249

WGS72
(1972)
6378.135 6356.751





6356.257
6356.075
6356.079
6356.618
6356.584
6356.515
34
高度的測量
35