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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。

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