GIS期中口頭報告 指導老師：王明志 組別：第二組 組員：陳魁元U10004004 周威宇U10004017 溫俊凱U10004019

一、GIS應用篇-生態保育 二、GIS應用篇-營建工程 目錄

GIS應用篇-生態保育

GIS與生態保育 生態保育是目前臺灣地區的建設重點，留下一片淨土及 美好景觀、生物資源給自己與子孫，是現在人的期望。保育工 作重在對值得保育的資源特性，及分布加以掌握，又對會破壞 此些資源的活動及現象之特性，及空間分布加以了解，方能在 掌握保育之需求面及管理與防範上有重點。以運用GIS在生態保 護區劃定為例，首先對值得保護之物種的位置加以掌握，再依 不同資源的類別加以分類與分級，並針對其特性及所需生存空 間，運用環域分析劃定合理的保護範圍，以落實保育的功用。

GIS與生態保育

山坡地開發監測 不當的山坡地開發常是許多環境災害的罪魁禍首，例 如土石流、山崩等，而以往受限於人力及調查成本， 很難及時掌握山坡地土地利用變遷資訊與管制的時效 性。但若能事先透過遙測影像資料的分析比對，先找 出山坡地土地利用變遷的可疑地點，便能做為現場實 施勘查的參考依據。

如何監測山坡地違法開發? 分析流程

分析流程圖 高度計算 1997 遙測影像分析 2000 遙測影像分析 屬性選取 1997 疊圖分析 2000 疊圖分析 1997+2000

如何監測山坡地違法開發? 1.將數值高度網格圖層進行高度計算，產生高度圖。 高度計算

如何監測山坡地違法開發? 2.在高度圖中選取高度大於100公尺的區域，是為山坡地區域圖。 屬性選取

如何監測山坡地違法開發? 3.將1997年SPOT衛星影像利用遙測影像分析功能作非監督式分 類，得到1997年土地使用分類圖。 遙測影像分析

如何監測山坡地違法開發? 4.山坡地區域圖與1997年土地利用分類圖進行疊圖分析得出 1997年山坡地土地利用圖。

如何監測山坡地違法開發? 5.將2000年SPOT衛星影像利用遙測影像分析功能作非監督式分 類，得到2000年土地使用分類圖。 遙測影像分析

如何監測山坡地違法開發? 6. 山坡地區域圖與2000年土地利用分類圖進行疊圖分析得出 2000年山坡地土地利用圖。

如何監測山坡地違法開發? 7.將1997年山坡地土地利用的植生分布與2000年山坡地地利用 圖的植生分布疊圖分析比對，便得山坡地違法開發可疑分布地 點分布。 空白地方為無變化的地方，藍色為有植生變沒有，綠色為沒有植生變有。藍色地方可能為違法開發地。

GIS在生態保育上的實例 玉山國家公園在民國82年度，就已經利用GIS系統來進行生態保育的研究。 計畫名稱︰ 執行機構︰逢甲大學 主持人︰楊文燦

在玉山國家公園的網站上點選生態保育

點進去後，選取成果報告

在關鍵字部分查詢GIS

便出現以下畫面

中文摘要 森林資源是國家基本長續性資源之一，它除了具有生產木材的直接經濟效益之外， 亦有國土保安、涵養水源、調節氣候、防風定砂、降低空氣污染、噪音污染、提供 森林遊樂場所、保育野生動物棲息地及保護自然生態等功能。然而，一旦森林火災 發生，不僅是經濟上的損失，對國土保安、涵養水源、景觀資源自然生態及水土保 持上的危害也是無可計量的。 國家公園內有著相當豐富且多樣的森林資源，近年來相繼發生於國家公園內之森林 火災，所造成自然環境生態的破壞相當嚴重，已引發各界人士相當的關注。基於 「預防甚於治療」的理念，本研究即以玉山國家公園為研究範圍，應用階層程序分 析法選取影響森林火災發生之因素，求算各影響因素之相對權重值，加上地理資訊 系統與遙測影像之功能處理分析相關之資料，建立玉山國家公園潛在森林火災危險 區等級劃分之準則。本研究將玉山國家公園園區內潛在森林火災危險地區等級劃分， 結果顯示園區內以東埔村附近、觀高與對關之間、塔塔加鞍部至鹿林山之間、八通 關地區、南橫天池至關山嶺一帶、瓦洛米及大分一帶以及梅山村附近等地區為最危 險地區。 本研究藉由玉山國家公園潛在森林火災危險區等級之劃分，將潛在發生森林火災的 危險地區劃分出來，以做為國家公園管理單位加強預防森林火災之發生，並做好事 先之預防措施，以保護國家森林資源及動植物之永續生存。

GIS應用篇-營建工程

GIS vs 營建工程 營建工程的空間範圍及複雜度變化極大，但當空間之 資訊量及複雜度超過一般人的記憶、分析能力及視覺 可觀察的範圍時，便可應用相關資訊工具協助。 以往營建單位在空間資訊的展示與管理上多是運用 CAD的繪圖輔助，及少量之圖資管理來進行，但涉及 大量之空間分析及空間物件(地物組件)有多項特性需 同時考慮時，則需GIS方可以提昇自動化。 依工作性質可大分為六大類，分別為︰規劃/設計、施 工管理、設施及營運管理、工程維護與其他輔助工作。

CAD CAD-Computer Aided Design 電腦輔助設計 指利用電腦及其圖形設備幫助設計人員進行設計工作， 簡稱CAD 在工程和產品設計中，電腦可以幫助設計人員擔負計 算、信息存儲和製圖等項工作 CAD 能夠減輕設計人員的勞動，縮短設計周期和提高 設計質量

GIS vs 營建工程

GIS vs 營建工程

工程挖方填方計算 本節問題: 如何事先估計工程挖填方的土石量及所需預算？

條件說明 在公共工程施工當中，常有挖土填土改變地表的工程 需求，若能事先計算出要挖多少土，要填多少土，則 除了可以規劃挖土填土施工的地點外，還可計算額外 購買土方或是調派卡車清運廢土的預算。

條件說明 假設此工程之施工海拔高度為100m，則在施工範圍內 高於100m的土石需要挖掉，田到施工範圍內低於100m 的低地。一旦挖方的廢土不夠填方所需，就需要在另 外買土，但如果挖方的廢土太多，則需要雇請卡車清 運多餘的廢土。

示意圖

流程說明(第1步) 1.將數值地形網格圖層與施工範圍網格圖層進行疊圖 分析，及得出施工範圍數值地形圖。

流程說明(第1步) 數值地形網格圖層 疊圖分析→施工範圍數值地形圖 施工範圍網格圖層

流程說明(第2步) 2.於施工範圍數值地形圖中，輸入施工海拔高度100m ， 然後進行挖填方計算即可得出施工範圍挖填方分區圖。

流程說明(第2步) 輸入施工海拔高度100m 地形圖 施工範圍挖填方分區圖 挖填方計算

流程說明(第3步) 3.查詢施工範圍挖填方分區圖之屬性資料表，計算 volume欄位數值，求出挖方及填土的體積。

流程說明(第3步) 紅色部分為需填土的體積(為負數) 黃色部分為需挖方的體積(為正數) 屬性資料表

流程說明(第4步) 4.在根據買土單價或著卡車運費成本，計算出此挖填 方工程所需預算。

流程說明(第4步) 施工範圍填土的體積︰-20697600 施工範圍挖方的體積︰ 21643200+9600+12800+3200+3200+222400=21894400 所以還有(21894400-20697600)=1196800的廢棄土方需 要調派卡車運送(因挖方的體積大於填土的體積，所以 需要雇請卡車清運多餘的廢土)

河堤用地管制徵收 本節問題: 如何估算公共工程土地的徵收金額?

條件說明 在公共工程進行之前，多半須先針對工程土地中的私 有土地進行徵收，徵收工作進行之前，則可運用GIS工 具，結合地籍資料庫與土地徵收價格，估出所需預算。 假設即將進行河堤興建工程，堤外河濱須徵收為公有 地以作為河濱公園，因此須針對每筆土地之所有人估 算出徵收金額，並加總為此河堤興建工程之土地徵收 預算。

示意圖

分析流程-流程說明 將河道位置圖與提線位置圖相疊合，即可得河濱地 徵收範圍圖

分析流程-流程說明 2. 河濱地徵收範圍圖與地籍圖做“疊圖分析”，確認河 濱地徵收範圍中，各筆“土地面積”及“土地使用類型”， 視為河濱地籍徵收圖。

分析流程-流程說明 3. 對照每種土地使用類型的徵收價格，計算各筆土地 人所需的徵收金額 (Area*price/3.3057) 計算結果為1574813833元。

分析流程圖

GIS在營建工程上的實例與未來走向 建築製圖導向GIS化之探討- 以Revit為探討之工具

摘要 GIS多年來於產業發展上漸趨成熟，但直至目前為止，即便目前建築設計利用 CAD/CAE電腦輔助設計已行之多年，地理資訊系統(GIS)與建築設計領域結合應用仍 屬少數。本研究以軟體Autodesk Revit Building建立建築元素，再利用共通之座標系 統結合地景及地物，可充分展現3D立體虛擬環境，建築採此種構件元素導向以及大 地座標化，已經充分GIS化，並已架構了建築控制與GIS二者之橋樑。研究成果可提 供建築設計、都市規劃或地域學中於規劃設計階段可有效進行基地配置、空間設計 等工作。 關鍵字：電腦輔助設計、電腦輔助工程、地理資訊系統、座標系統、Autodesk Revit Building

前言 在建築工程中，常藉由導入專業營建管理制度(PCM) 作為專案管控之工具，但除工 具使用技術較為複雜外，金額也較高，屬於高位階應用。因此，本研究試圖找尋適 用、成本較低之中位階工具提供一般中小型工程應用。一般CAD製圖軟體工具屬於 低位階工具，僅能提供圖面繪製工作，毫無管理功能。 目前建築設計領域，正興起以”建築資訊化模型(BIM)”作為新一代建築設計工具之 核心概念，提供專案設計控管、明細表及成本等相關資訊，並維持高品質、確實可 靠、協調一致的能力。本研究採用Autodesk Revit Building建築設計軟體，結合該公 司之Autodesk Civil 3D土木工程設計軟體，將基地地形、周邊物理環境資訊提供數值 化資訊，再將資料匯入至Revit Building，結合地景、地物，除藉以設計出建物，並 可得到所有相關建築資訊。

建築之定義 「建築」的涵義很廣，所以，就業市場也很廣。建築法第四條記載：「凡定著於土 地上或地面下具有頂蓋、梁柱或牆壁、供個人或公眾使用之構造物或雜項工作物均 稱為建築物」，但這僅是對「建築物」的定義。「建築」的解釋，「建」有建設、 建造、興建的意思；「築」有構築、築造、構造的意思。所以「建築」一詞的意思， 依字面的解釋，就是有計畫、有方法的實行各種築造工程，而「建築設計」，也就 並非只是畫出一棟建築物。(古元章) 要完成一項建築工程，如果是工程複雜、金額龐大的專案，通常業主單位會利用專 業營建管理(PCM)制度進入，代理業主在營建團隊中作領導，來協調、溝通整個工 程各階段作業，運用現代管理技術為業主節省成本、控制工期，並保證工程品質。 PCM的服務範圍是由設計、施工階段中的專案管理、成本管理、進度管理等等組成， 管理控制與工程相關的一切事務，包括都市計劃、區域法規、周邊物理環境….等等。 但導入PCM所需金額較高，因此一般大型工程較常採用。(吳阿明,2000) 而一般中小型工程也是建築工程，同樣需要營建管理，而目前情況較常是由營造單 位(中型工程)或是建築師事務所(小型工程)直接兼負這樣的管理工作，通常受限於專 業領域之不同，在工程管理上易有力有未逮之處。

CAD與GIS 一直以來，CAD 都被認為是一種功能強大的精確資料輸入與編輯工具，主要供工程 設計之用，而GIS 則是空間分析與地圖繪製工具。 由於CAD 與 GIS 各有其特定功能， 許多企業組織因而將這兩種工具使用於不同的部門中。 原始 CAD 圖面的資料通常會再經匯入並數位化，以便能使用於 GIS 地圖繪製環境。 但是，此種作業通常只能單向執行，且會造成資料連續性中斷、破壞正確性和幾何 精確度，而使用者往往需承擔這些錯誤的潛在責任。GIS 軟體所處理的資料，甚少 能符合工程正確性和精確度的需求，以備稍後再回傳至 CAD 進行下一步設計工作。 這些都是早期 CAD 與GIS 整合的基本問題，現在已獲得解決。 工程與 GIS 專業人員以及他們的客戶現在需要更緊密的整合。他們需要精確的資料 擷取、建立與維護工具，以從事測量、地圖繪製、或工程設計。這些工具都必須與 資料庫及分析功能完全整合。資料處理程序與專案生命週期也必須完全整合，以便 專案小組成員間可以隨時地、透明地互相傳送數位地理資料或設計資料，並將這些 資料傳送供下游使用者使用，例如：運作管理員、設施管理員、專業技術人員，甚 至傳供大眾使用。當大部分的軟體工具仍只是針對特殊或個別領域所設計或只具有 空間分析功能，有些如Autodesk的軟體公司正進一步整合各種工具，以促進製圖者 與工程師之間的專業合作。

建築資訊化模型 (BIM ,Building Information Modeling) 建築資訊化模型(BIM ,Building Information Modeling)利用『數值化』、『參數化』 為主要概念，可以不間斷、立即的提供專案設計控管、明細表及成本等相關資訊， 並藉由『參數設變引擎』(Parametric Change Engine)維持高品質、確實可靠、協調 一致的能力。本研究採用Autodesk Revit Building建築設計軟體作為導入驗證之工具。

研究方法與結果 5.1 研究方法 本研究採用Autodesk Civil 3D土木設計軟體處理基地原始資料，產生出數值化資料並 進行相關環境分析，至選址完成後，地形資料即可直接匯入、結合Autodesk Revit Building建築設計軟體進行下一階段之建築設計。進入Revit Building後可利用軟體特 性，於同一基地位置上設計多方案以供選擇、評估，並進入成本估算、工期指定， 最後產生一般業主單位需要之3D視圖，流程如下：

研究方法與結果 5.2 研究結果 採用Autodesk Civil 3D土木設計軟體處理基地原始資料後，可得出相關基地環境資訊， 如：高程、坡度、坡向等資料，並據以進行選址，如下圖5-1至圖5-7。

圖5-1 地形高程資料

圖 5-2 地形高程圖

圖 5-3 地形坡向資料

圖 5-4 地形坡向圖

圖 5-5 地形坡度資料

圖 5-6 地形坡度圖

圖 5-7 選址結果圖

研究方法與結果 選址完成後，進入Autodesk Revit Building建築設計軟體進行建築設計。在這一階段 完成方案選擇後，完成工期指定、成本估算，並產生出結果之3D彩現完成之成果\圖。 如下圖5-8至5-10所示。

圖 5-8 工期指定

圖 5-9 成本估算

圖 5-10 3D彩現結果圖

結論與建議 地理資訊系統(GIS)多年來於產業發展上漸趨成熟，但直至目前為止，即便目前建築 設計利用CAD/CAE電腦輔助設計已行之多年，地理資訊系統(GIS)與建築設計領域結 合應用仍屬少數。“建築”不僅僅是將一棟建物畫出，整個工程之相關資訊，如基地 環境、工期成本控制...等等，皆為一個建築開發工程最主要之成敗因素。 但直至目前為止，基地物理環境因素與建築設計之間的資訊仍多為各自處理，因此 資訊斷層之情形仍不斷產生。本研究找尋適當之中位階工具，期能幫助資訊斷層之 問題，並藉由軟體工具，確保資訊之正確，有效提升工程整體之效率、減低成本， 如下圖所示。

參考資料 1.GIS進階篇 2.玉山國家公園 http://www.ysnp.gov.tw/index.aspx 3.古元章，建築教室網，http://kuyc.arch.hwh.edu.tw/。 4.吳阿明，「專案營建管理作業制度化之研究—以台北市立學校建築為例」，國立 台灣大學土木工程學研究所碩士論文，2000年。 5. http://www.revit.com.tw/