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第五章 地理資訊系統
李琬婷
第一節 地理資訊系統的功能
地理資訊系統
= Geographic Information System，GIS
= 一個以電腦為工具，蒐集、儲存、管理、分析和
展示地理資訊的系統。
運作硬體
資料庫
電腦軟體
操作人員
GIS資料特性
儲存方式
屬性資料
ＧＩＳ
關聯式結構
是什麼?
資料庫
向量模式
空間資料
在哪裡?
網格模式
屬性資料儲存
• 用來表示一個現象或物件名稱、數量或性
質等，通常以文字或數字表達。
– 如土地利用方式、海拔高度
空間資料儲存
• 向量模式與網格模式
以均質網
格來表示
地表一塊
空間，位
置可由網
格順序推
算。
以點來表
示地物位
置，以連
續坐標
(x,y)儲存。
向量模式
• 適用對象：
1.有明確位置、界線
2.可簡化成點、線、
面的地理現象。
• 特性：
1.位置精確度高
2.資料結構複雜
→資料量大
3.適合路線分析、
都市空間資料儲存
網格模式
• 適用現象：
1.界線不明確
2.在地表連續分布的地
理現象
如：地形、氣溫、植
被分布、衛星影像
高雄港
網格模式
• 特性：
1.精確度(解析度)視網格
大小決定，相同範圍下：
解析度
網格
網格數
資料量
清晰度
高
越小
多
大
高
低
越大
少
小
低
衛星影像的空間解析度
圖一：20mx20m
圖二：2.5mx2.5m
• 解析度＝影像中的一個點在地面所占實際面積的大小
→（網格）面積愈小，解析度愈大
• 圖二的資料量為圖一的幾倍？ 64倍
網格模式
• 2.適合面的分析
地形坡度圖
向量模式
網格模式較容易看出地形坡度連續起伏的變化
網格模式
向量與網格模式比較
向量模式
資料蒐集
網格模式
需逐點輸入，資料蒐集 可直接由遙測影像取得，
速度較慢
資料蒐集速度較快
資料結構
複雜
簡單
精確度
高
低
適用資料
單獨存在，有明確位置
或邊界的資料
連續性分布，
界線不明確的資料
都市資料、路線分析、
地址定位
自然資源經營、管理
如：森林監控、汙染擴
散分析
應用方向
地理資訊系統與生活
空間查詢
疊圖分析
環域分析
最佳路徑
分析
地勢分析
空間查詢
• 利用GIS查詢其屬性資料或空間資料
• 可由地圖或屬性資料表得知
空間查詢—電子地圖
輸入屬性資料
最佳路徑分析
• 依使用者需求，找
出距其最近的目標
物
• 生活應用：
1.個人汽車、救護車、
送貨車等運輸系統
路線安排
• 例：
1.距車禍發生地點最
近的醫院
2.消防車到達事故現
場的最佳路線
最短行駛時間
最少交通流量
最短行駛流量
最佳路線決策
按一下放大
地勢分析
• 應用數值地形模型
(Digital Terrain
Model，DTM)
• 比較某一空間單元
內，相鄰兩地的高
度值
• 進行坡度、坡向、
視域等分析
步驟一 將地表高度點資料輸入GIS系統
步驟二 GIS根據點資料組成許多三角形，每個三
角形代表實際地表的坡面
步驟三 根據三角形三頂點座標，可計算各坡面
之坡度及坡向，畫上深淺不一的顏色
步驟四 可任意變換觀察角度
以DTM為基礎，畫出來的分層設色圖
利用地勢分析，畫出來的等高線圖
利用地勢分析，畫出來的坡度圖
利用地勢分析，畫出來的坡向圖
數值地形模型
1.以數值記錄地面上平面位置（x,y)及高程（z)之座
標值，建構三角網以展現地形起伏
2.應用：土地利用規劃、山坡地監測
DTM
40×40
公
尺
等
立在
體
鳥
瞰上
圖貼
花上
東衛
海星
岸影
）像
，
可
繪
成
虛
擬
的
(
DTM
間臺
距灣
網地
格區
取的
樣
資
料
以
每
地勢分析—視域圖
• 繪製兩點間之地形剖面
→比較是否有阻礙視線
之地點存在→視域圖
•視域圖可清楚呈現某
一點向周圍可看到與
不可看到的區域
•應用:無線電基地臺、
遊憩觀景臺之選址
地勢分析—淹水區域模擬
海
平
面
上
升
十
公
尺
的
臺
北
盆
地
淹
水
範
圍
模
擬
環域分析
• 距離某特定區域一特定距離的區域
• 點、線、面環域分析→呈現影響範圍
• 應用：保護區和管制區劃定、房仲業者待
售屋系統
環域分析-點
環域分析－線
環域分析-面
臺灣、日本、中國、菲律賓的經濟海域
疊圖分析
• 將具有相同的比例尺、座標位置、投影系
統之各種主題圖層套疊在一起。
– 克服比例尺換算
– 聯集與交集的概念
– 可控制符合需求的地區
• 應用：環境監測系統
不同時間疊合
疊圖分析
條件1 查詢
坡度<10%
條件2 環域
距河>500m
條件3 環域
距學校
<1km
疊圖
★找到合適
的建築用地
5-1學生活動練習
目前有計程車業者推出手機叫車服務，是地理系統用
於生活的實例之一，過去叫車須先撥話給業者，並向
接線者說明目前所在位置，現在則只需在手機上輸入
叫車需求，系統則可依乘客所在地的絕對坐標，派出
適合前往載客的車輛與規畫行車路徑提升不少便利
與效率。
1.請問該系統須結合哪兩項技術才能完成叫車
空間查詢
最佳路徑分析
服務?
2.該系統可規畫行車路徑，其主要是應用地理
資訊系統哪項分析功能? 最佳路徑分析
3.該系統派遣甲車所依據條件為何?
最短路徑
挑戰學指考
91指定
題目
遙測衛星影像的解析度代表一個像元（pixel）涵蓋地
面範圍的邊長，預計於2003年底升空的中華衛星二
號，其影像解析度可達2公尺。請問：
1.某學校長方形操場面積40,000平方公尺，需要幾個
像元才能完全涵蓋？
(A)4,000 (B)10,000 (C)20,000 (D)40,000。
2.目前普遍使用的法國SPOT衛星（解析度10公尺），
其資料量為華衛二號資料的幾倍？
(A)25 (B)4 (C)0.25 (D)0.04 倍。
挑戰學指考
答案：(B)；(D)
解析：
1.中華衛星二號解析度2公尺，亦即每個像元可涵蓋
的實際面積為4平方公尺，故操場面積40,000平方
公尺，需要10,000個像元方能完全涵蓋之。
2.SPOT衛星解析度為10公尺，而華衛二號解析度為2
公尺，在記錄相同範圍下（100m2），華衛需25像
元；SPOT需1像元，所以1/25=0.04倍。
挑戰學指考
挑戰學指考
題目
91指定
下圖為網格式地理資料，顯示森林火災蔓延的相關訊
息：根據火災蔓延情形，圖中甲乙丙丁的值依序是
(A) 1001 (B) 0110
(C) 0001 (D) 0101。
挑戰學指考
答案：(B)
解析：
將起火點圖與西北風吹拂範圍圖疊圖後可知：
甲—0（非起火點且非西北風吹拂範圍）、
乙—1（非起火點但為西北風可吹拂範圍）；
得出甲、乙後，再將鄰近起火點圖與林木種類圖疊圖，
可得：
丙— 1（鄰近起火點且林木可燃）；
丁— 0（鄰近起火點但林木不可燃），故依序為0110。
挑戰學指考挑戰學指考
93指定
題目
GIS疊圖分析時，布林運算元（含AND,OR,NOT,XOR四
種運算）被利用來篩選符合條件的資料。下圖為布林運
算元的示意圖，A、B二圓代表兩種資料，經布林運算後
，灰色區域為符合條件的資料，白色區域為不符合條件
的資料。請問：
挑戰學指考挑戰學指考
93指定
題目
(1)下列敘述何者符合「XOR」的關係？
(A)坡地的建築用地，但非林地
(B)林地或非坡地的保育地
(C)林地或坡地，但非坡地的林地
(D)林地的非保育地
(2)某公司要興建一個觀光飯店，用地的條件為：「林
地中的非保育地，且為非坡地的建築用地」，要滿
足這些條件需使用哪兩個布林運算元？
(A)AND、NOT (B)AND、OR
(C)OR、NOT
(D)OR、XOR。
挑戰學指考
答案：(C)；(A)
解析：
1.XOR的運算原則為（A or B）-（A and B），故林地
或
坡度但需刪除既是坡地又是林地的地區。(A)選項符合
(A and D) NOT C；(B)選項符合A or (B and C)；(D)
選項符合A NOT B。
2.坡向東傾斜且非順向坡為運算中的「AND」；住宅區
內
但不要300公尺內為「NOT」運算。故依序應為AND、
NOT的運算過程。