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第五章 第一節 地理資訊系統內涵與結構 起源 1960年代引進電腦科技來處理地理資訊，因而 發展出地理資訊系統（GIS） 定義 一套用來蒐集、儲存、處理、分析、展示各種 形式地理資訊的系統 系統要件 電腦軟硬體系統、數值資料庫和操作維護人員 1980年代以後逐漸推出商業化的軟體，隨著個 人電腦和資訊網路的普及，GIS的應用非常普 生活化利用 及，不只可安裝在個人電腦，甚至可透過資訊 網路來提供相關的地理資訊服務 資訊儲存方式： ◦ 傳統地圖中，各種地理現象是以點、 線、面的符號展現在地圖上。 ◦ GIS的數值資料庫中，地表各種現象是 依據其類別，分別儲存在各個圖層中。 GIS圖層儲存結構 ◦ 向量式結構 ◦ 網格式結構 (空間資料儲存方式) 直接記錄點、線、面位置 並結合屬性表格的儲存方 式。 有明確的位置和坐標，同 時也具備類別或數量資料。 點、線、面資料必須分別 儲存，因此向量圖層可區 分成點、線、面等不同圖 層。 在地表上劃設一組網格，每 一個網格皆被視為均質的單 元，分別由一個數值來記錄 其屬性。 坐標位置可藉由網格順序推 算，不需一一記錄網格坐標。 地理現象的每一屬性必須單 獨儲存成一個圖層。 網格大小決定圖層解析度的 高低 解析度 （P66 名詞充電） 解析度80m 一網格，包括 80m*80m 地表實際面積 比例尺大小 小比例尺 資料量比較 1 （6400㎡） （拍攝相同大 小區域ex:6400 ㎡） 解析度20m 20m*20m 解析度 解析度高 解析度低 大比例尺 16 （6400/400） 向量VS網格 網格VS向量 向量模式 網格模式 資料收集 慢 快 資料結構 複雜 簡單 幾何準確度 高 低 路網分析能力 好 差 面的分析能力 普通 良好 資料簡化 容易 複雜 路網分析佳 衛星影像處理 P68 學生活動5-1 向量式資料與網格式資料 在GIS中，地理資料主要是以向量式與網格式等 兩種結構儲存，兩者各有其特性及適用功能。請回答 下列問題︰ 1.你認為地形資料與行政區域邊界應該以何種結構儲 存？理由為何？ 地形：網格式(為連續性變化資料，不易畫出確切邊界)。行政 界：向量式(有明確邊界，且為線性資料，用向量式準確度較 高)。 2.將一紙張地圖掃描所得的地圖檔案，應該是什麼格 式？掃描時所設定的解析度對檔案大小和資料詳細程 度有何影響？ 網格式。解析度愈大，資料愈詳盡，但是資料量(檔案)愈大。 3.三種不同解析度的遙測衛星影像，每一網格大小邊 長分別為：1公里、20公尺、1公尺。請問： 對於相同範圍的地區，三種資料的網格數量比例將 為多少？ 1：2,500：1,000,000 每天天氣報告的衛星雲圖，最有可能使用何種解析 度？ 1公里，因為範圍較大 如果你在一張影像上可以看到高速公路和其上的車 輛，則這張影像的解析度最有可能是何者？理由為 何？ 1公尺，因為要看得見汽車，解析度要夠大 第二節 GIS的功能與運用 GIS的資料來源及格式多元，包括數值地圖、 遙測衛星影像、掃描的圖檔、野外調查的 坐標檔案等。 提供地圖投影、轉換和整合的功能，彙整 不同形式、比例尺、時間的地圖，讓不同 來源的地圖得以整合到同一個資料庫。 透過GIS的整合功能，行 政區域的統計資料表單 可轉變成圖層。 野外調查後，也可將所 記錄的空間坐標及屬性 資料輸入GIS，產生新的 圖層，如三山國王廟分 布。 提供空間和屬性資料的查詢， 讓使用者得以迅速從大型資 料庫找出所要的資料。 空間查詢：利用坐標位置和 空間關係進行查詢，如查詢 斷層線周遭5公里內的高中 分布。 屬性查詢：利用地理資料庫 的屬性欄位進行查詢，如查 詢臺灣地區人口超25,000 人的鄉鎮有哪些。 P70 可用來繪製普通地圖及許多形式的主題地 圖 提供多元的展示功能，包括：3D 立體圖、 互動式地圖、模擬飛行動畫等 展示 立體模擬飛行舉例 ＊(這些範例版權屬於Google公司) 以點、線、面的空 間單元為中心，劃 出一定距離內的區 域，以顯示一個現 象的影響範圍，如 道路沿線10公尺範 圍內，容易受噪音 和空氣染影響的範 圍。 應用方向： 1.在多個相交的環域中， 分析最佳分界 2.汙染物的擴散研究 3.保護區或管制區的劃 定 受到公路的噪音和空氣汙 染影響的地區在哪裡？ 核能電廠疏散圈內有多少 人口? 將比例尺與坐標系統 相同的圖層套疊，產 生一個整合的新圖層 此功能常用來進行區 位選擇或探討不同因 子間的關係。此外， 藉由某一地理現象不 同時間地圖資料的疊 圖分析，亦能了解其 在特定時期內的變遷 狀況 利用道路網路，依據 設定條件不同（如車 流量等），GIS可以 自動找到兩地點之間 的最佳、最短或最快 路徑，亦可做服務範 圍之分區規劃 應用在校車的行駛路 線規劃，消防隊選址 及任務區劃分等。 針對以網格格式儲 存的地形資料，可 以計算坡度、坡向， 或進行視域分析、 集水區邊界劃分、 土壤沖蝕量估算。 是GIS軟體處理網 格式資料的主要功 能，針對地形資料 有非常良好的模擬 和展示的功能。 若龜山島上的火山噴發，為模擬蘭 陽平原淹水20 公尺時之情形。 P73 學生活動5-2 認識 GIS 分析功能 請依據你對 GIS 功能的了解，就下列各種不同地理研 究主題，選出最恰當的分析功能。 1.道路兩側的噪音影響範圍。 環域分析 2.分析臺南地區的海岸變遷。 疊圖分析 3.規劃一個最好的校車行駛路線。 最短路徑分析(路網分析) 4.預測海水面上升 1 公尺時的淹水範圍。 地形分析 5.找出一家電影院附近 500 公尺內的餐廳及停車場。 查詢功能 實習活動2 路線規劃、查詢與疊圖分析 一、概念 1.路網分析：路網分析在現今社會的運用十分廣泛， 從個人開車從一地到另一地如何走的路線規劃；消 防車、救護車的派遣；快遞貨車的路線規劃；學區 的劃分。 2.疊圖分析：將不同主題或是不同繪製時間的圖套 疊在一起。 二、操作步驟 1.路網分析：最基本的資料是交通路網，整個分析 的過程屬於比較進階的軟體分析，但為了讓大家簡 單了解路網分析的功能，以下即以網路電子地圖所 提供、簡單易操作的方法讓同學們體驗一下。 網址舉例： http://maps.google.co m.tw/（google earth也 有路線規劃的功能）、 http://www.urmap.com/。 在網路電子地圖中查詢 地點，並分別設置起點 與終點，即可啟動「導 航」的動作（右圖是以 臺中火車站開車前往臺 中市政府的建議路線） 2.查詢、疊圖、環域分析的 範例 進入內政統計地理資訊 應用系統網站 （http://moistgis.moi .gov.tw/moi92-1/）， 選取所要查詢的縣市。