GIS教學目標探討 ─談選用適當的GIS分析工具 黃有善 華江高中 97.11.26 談選用適當的GIS分析工具

為什麼要學習GIS？ 在95課綱中提到「地理」課程欲達成之核心能力的一項是，知道如何利用地理技能，以收集、整理及分析各種地理資料，並能選擇恰當的方式來表現、解釋地理現象的分布類型、成因及其變化，以解決生活中所面臨的地理問題。 而GIS就是用來協助我們整理、分析各種地理資料，以及呈現成果的有力工具。了解GIS的分析功能與其應用潛力，才能選擇合適的工具，幫助我們解決生活中所面臨的地理問題。

95課綱中GIS教學的具體目標 而在95課綱，「認識地理資訊系統」的主題中，所列的具體目標如下： 能分辨地理資訊和非地理資訊 能區分空間資料與屬性資料 能區分向量資料和網格資料 能了解地理資訊系統的功能與應用潛力 沒有空間資料 地理事物分布的空間座標

課本上常見的GIS分析功能 在高中課程中，一般較常提到的GIS分析功能有下列幾項： 環域分析 疊圖分析 路網分析 地形分析

如何選用GIS分析功能？ GIS在高中課本上出現已經7年，我們自己現在是否真的了解如何選用GIS的各種分析功能？

環域 環域是以某一指定的地理事物(圖徵)為中心，來劃出距此指定的地理事物周圍有一定距離之範圍。 所有圖徵的環域距離數值都固定 個別圖徵有個別的環域距離數值 可用在都市計畫圖

環域的應用 針對點、線、面等地理事物，都可以界定出一個明確的空間距離範圍，來展現特定的影響範圍。 例如：核電廠周圍50km輻射監測範圍、活動斷層兩側30m的限建範圍、臺灣的200浬經濟海域。

向量模式才可以作環域？ 地理資訊系統的空間資料儲存模式中，何者可以從事環域分析？ (A)階層模式 (B)關聯模式 (C)網格模式 (D)向量模式。[95某校高一段考] 原題解析：向量模式較接近線狀資料形態，故利於環域分析。網格模式較接近面狀資料形態，而階層模式與關聯模式是屬性資料儲存模式。 網格模式也可以做環域分析，關聯式資料庫也可以儲存空間資料！

網格模式也能作環域分析 用網格模式資料做環域分析，速度也很快！ 0：非道路 1：道路 2：沿道路周圍環域第一帶 3：沿道路周圍環域第二帶 000000000000000000000000 222233333333333333444444 111000000000000000000000 111222222222223333333333 000111111111100000000000 222111111111122223333333 000000001000011100000000 332222221222211122222222 000000001000000011111111 333333321233222211111111 000000001000000000000000 433333321233333222222222 444443321233333333333333 444443321233443333333333 444443321233444444444444 0：非道路 1：道路 2：沿道路周圍環域第一帶 3：沿道路周圍環域第二帶 4：沿道路周圍環域第三帶 用網格模式資料做環域分析，速度也很快！

向量模式適於 表現個別獨立物件 地理現象之分佈，有的屬於個別的、離散的、不連續的(階梯的)，例如建物分布、都市位置、道路路線等等，都有明確位置或邊界。 依人腦思考的邏輯概念將地理事物分別為點、線、面、體等個別獨立物件，再取物件中央位置或邊界的座標值儲存，即成為向量模式的地理資訊。

向量式圖徵內儲存的是代號 向量模式將地理空間中的所有事物區分為個別的地理物件，在空間資料庫中每一個「圖徵」所儲存的值，除了物件的空間座標外，還有連接屬性資料庫時所需要的「代號」（ID No.）。

網格模式適於 表現連續變化現象 有些地現象分佈是屬於連續的、全面的、平滑分布的，如地表高度、大氣壓力等，無法區分獨立個體，傳統地圖常以等值線圖來表現。 網格模式以規則的網格依序排列為二維空間，網格內的每個單元，代表著地表上一小塊空間內的地理現象，且單元內的資訊均被概括化為均質區。

網格內儲存的是屬性值 網格模式將同一網格內的空間特性視為均質，再以抽樣值、平均值或最主要值來存入這個網格。所以每一「網格」內並無儲存空間座標，其儲存的值即為「屬性」（attribute）。

環域範圍是用 平面直線距離來產生 常用的地理資訊分析方法有：(甲)地勢分析(乙)環域分析(丙)視域分析(丁)疊圖分析(戊)最佳路徑分析；若臺北市警局欲實施以各分局派出所為中心，在500公尺距離與各道路的路口、巷弄的防搶勤務配置，則採取哪些分析較合適？(A)甲乙(B)乙丁(C)丙丁(D)甲戊。 [95某校高一段考] 環域是使用平面直線距離來劃出範圍界線；如果是沿道路行走的距離，或是20分鐘內可到達的範圍，就要用路網分析才可以，例如消防勤務區分派。

傳染病的隔離區如何劃設？ 劃設傳染病的隔離管制區範圍，可利用何種分析方法？(A)疊圖分析(B)環域分析(C)視域分析(D)路網分析。[95某校高一段考] 要劃設傳染病的隔離管制區範圍，應先說明是何種傳染病，才能思考傳遞方式是什麼？透過空氣飛沫、水源飲食、還是昆蟲傳遞？問題明確才有正確的思考方向，方能選出合用的分析工具。

海嘯前進等時線圖不是環域 下圖為海嘯前進的等時線圖，圖中等時線間距為1小時，鋸齒狀的線條代表斷層線。[94指定] 有人會使用投石入水，激起水波來說明環域。但是要注意的是，海嘯前進等時線圖並非使用環域分析就可以來製作！

空氣污染擴散範圍是環域？ 彰化縣線西鄉傳出鴨蛋遭受戴奧辛污染，三個月後，緊鄰線西鄉的伸港鄉，也爆出毒鴨蛋，污染都指向在彰濱工業區的臺灣鋼聯。臺灣鋼聯是以電弧爐廢棄物「集塵灰」為原料，製造氧化鋅，電弧爐所產生的戴奧辛占全國的58%，大多在集塵灰裡頭……。請問：毒鴨蛋的出現，可採用哪一種方式分析？(A)最近鄰分析 (B)視域分析 (C)環域分析 (D)疊圖分析。[95北區指考模擬考] ？！

油污擴散範圍是環域？ 貨輪「阿馬斯」日前於墾丁國家公園鵝鸞鼻東方近海發生原油外洩，油汙範圍涵蓋了整個龍坑自然生態保護區沿岸，不但將對景觀造成嚴重的汙損，而生態系內食物鏈的破壞，更將危及海域內形形色色生物的生存，欲分析油汙的擴散研究，應使用下列何種分析方式？ (A)環域分析 (B)地勢分析 (C)屬性分析 (D)疊圖分析。 [95某校高一段考] ？！

擴散範圍≠環域 圖為2002年10月30日由衛星所拍攝義大利西西里島某災害發生後第4天的影像 [93指定(敏督利) ] 　 [93指定(敏督利) ] 空氣污染、水污染、疾病擴散等等擴散，都受特定條件影響向特定方向傳遞，而不是簡單地向四面八方等距離擴散。

擴散是複雜的空間分析 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。[91指定] 鄰近起火點：是指位於起火點方格旁（相鄰及對角線方格），且位於風向吹拂的方格範圍。 可能蔓延地區：指位於鄰近起火點方格，且位於易燃林木的方格。

疊圖分析 疊圖分析是將具有相同的座標位置之各種地理資訊圖層套疊在一起，來進行各種運算。 例如：用布林運算元─交集、聯集、差集、互斥集(AND, OR, NOT, XOR)，來篩選符合條件的資料。 A AND B OR NOT XOR 產生的新圖層會繼承原有的屬性資料

疊圖分析的運算 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。若某地區有林地、保育地、坡地和建築用地四種土地利用類型。請問：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。 [93指定] F xor S = (F or S) not (F and S) (S and B) not F F or (P not S) F xor S F not P S:坡地 B:建築用地 F:林地 P:保育地 A AND B OR NOT XOR

相同的資料模式才能疊圖？ 哪一種空間資料模式較容易進行疊圖分析，如像片與地圖的疊合？　(A)屬性表格　(B)向量模式　(C)圖紙描繪　(D)網格模式。[95某校高一段考] 向量模式或網格模式的圖層，只要同一個地點有同樣的空間座標值，都能疊合在一起！

向量圖層可以切取航照 疊圖分析是用空間座標去套疊！

比例尺相同才能疊圖嗎？ 將兩份地圖作「疊圖分析」時，需要二者的哪一項資料相同？ (A)比例尺 (B)圖幅大小 (C)圖例 (D)主題圖名。 [95某校高一段考] 原圖的比例尺會影響的是地圖資料搜集與製圖的精度，而圖幅大小影響的是資料涵蓋範圍。

投影座標系統相同才能疊圖 作疊圖分析前，兩圖層應有相同的投影座標系統，否則疊合的結果是無用的垃圾而已。 在分別使用TWD67與TWD97的TM2鄉鎮區界圖上，同一個地點座標值相差約1KM。

資料精度也影響疊圖結果 製圖精度不同會使疊圖結果產生零碎的小區域。 原始曲線 數化曲線

疊圖分析常和空間查詢混雜 GIS「疊圖分析」已被公部門普遍使用。下列哪項業務最適合用此法來處理？ [94指定] 以水源保護區的空間位置來選取。 GIS「疊圖分析」已被公部門普遍使用。下列哪項業務最適合用此法來處理？ [94指定] 　(A)找出位在水源保護區內的養豬戶。 　(B)界定鄰近工地50公尺的噪音影響範圍。 　(C)分析最佳視野的遊客觀景台位置。 　(D)規劃交通尖峰時間避開塞車的替代道路。 環域分析 視域分析 路網分析

空間查詢 空間查詢除了直接由畫面選取查詢，也可以是利用某些指定的地理事物的空間位置，來選出另一些地理事物。 例如：選出與某些特定地理事物空間位置有重疊的、選出被某些特定地理事物穿越過的、選出與某些特定地理事物在一定距離內的一些地理事物等等。 在水源保護區內的養豬戶。 高鐵經過的縣市。 在活動斷層兩側30m限建區(先產生環域)內的土地(再疊圖)。

空間查詢示意圖 選出空間位置有重疊的圖徵 先產生環域再選出空間位置有重疊的圖徵 在線兩側產生環域再選取重疊的圖徵

查詢海線鐵路經過的鄉鎮 利用海線鐵路的空間座標位置，來查詢所經過的鄉鎮，並列出查詢所得的鄉鎮之屬性表格。

例如單行道、立體交叉路。通常稱為拓樸或位相關係。 旅行成本（包含距離及時間）會影響設施服務的可及性。 路網分析 路網分析：針對向量式的路線圖，配合路線的空間關連性，主要應用在路線規劃或資源配置。 路線規劃：尋找被選定的地點間之最短路徑或最佳路徑，例如：汽車導航的路線規劃，消防車派遣。 資源配置：用來指派服務範圍，例如：消防隊選址及服務區劃分，小學學區劃分。 也可用於電力負荷管理、水資源管理。 旅行成本（包含距離及時間）會影響設施服務的可及性。

如何查詢離家最近的電影院？ 如果我們希望查詢離家最近的電影院，可以考慮採用下列何種方法？(Ａ)最佳路徑分析(Ｂ)迴歸分析(Ｃ)計量分析(Ｄ)環域分析。 　[95某校高一段考] 原題解析：可利用GIS中的最佳路徑分析得出距家最近或交通時間最快抵達的戲院。 找最佳路徑前，需先確定起點和終點。所以要先用空間查詢找出可能的一些電影院位置(例如先做離家3km環域再疊圖) ，然後再進一步做路徑分析，得出距家最近或交通時間最快抵達的戲院。

路徑規劃 先指定起點、終點、依序必需經過點，再尋找被選定的地點間之最佳路徑。

資源搜尋 1.設定需求資源的條件。 4.取得資源的路徑規劃。 3.設定起點、終點。 2.得到符合條件的資源清單。

地形分析的功能 地形分析：對網格格式儲存的數值地形資料，可以計算坡度及坡向、製作暈渲圖、剖面圖或等高線圖，也可以用來做視域分析、挖填方計算、還有面積／體積分析。 視域係指站在某一地點上所能看到的所有範圍，視域分析通常用來找觀景台、雷達站之類，需要視域最廣的位置。但是也可以用來找出隱蔽的位置，例如一些必要而又被嫌惡的設施位置。

地形分析結果 有很好的展示功能

報告完畢 敬請斧正 黃有善 E-Mail:yosun@tp.edu.tw 益教網論壇 http://etweb.tp.edu.tw/fdt/A04/board/boddetaillst.aspx?CDE=FUM200609111053137NF