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地理資訊系統 Geographic Information System,GIS
第五章 地理資訊系統 Geographic Information System,GIS
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第一節 地理資訊系統內涵與結構
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地理資訊系統介紹
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地理資訊系統演進 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 生活化利用 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 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
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資料儲存方式 資訊儲存方式： GIS圖層儲存結構 (空間資料儲存方式) 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。
向量式結構 網格式結構
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向量式結構 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。
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網格式結構 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
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解析度低 解析度高 解析度 （P66 名詞充電） 解析度80m 解析度20m 一網格，包括地表實際面積 80m*80m 20m*20m
比例尺大小 小比例尺 大比例尺 資料量比較（拍攝相同大小區域ex:6400㎡） 1 （6400㎡） 16 （6400/400） 解析度 解析度低 解析度高 向量VS網格
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網格VS向量 向量模式 資料收集 慢 資料結構 複雜 幾何準確度 高 路網分析能力 好 面的分析能力 普通 資料簡化 網格模式 快 簡單 低 差 良好 容易
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路網分析佳 衛星影像處理
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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？ 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？ 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)。 網格式。解析度愈大，資料愈詳盡，但是資料量(檔案)愈大。
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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？ 每天天氣報告的衛星雲圖，最有可能使用何種解析度？ 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？ 1：2,500：1,000,000 1公里，因為範圍較大 1公尺，因為要看得見汽車，解析度要夠大
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第二節 GIS的功能與運用
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功能1.資料的蒐集與管理 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。
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功能1.資料的蒐集與管理 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。
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功能2. 查詢 P70 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。
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功能3. 展示 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
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展示 立體模擬飛行舉例 ＊(這些範例版權屬於Google公司)
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功能5. 空間分析－a.環域分析 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。
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a.環域分析 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?
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空間分析－b.疊圖分析 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
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疊圖分析
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空間分析－c.路網分析 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。
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空間分析－d.地形分析 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。
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地形分析-預測淹水範圍 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。
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GIS應用範例 P73
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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。 2.分析臺南地區的海岸變遷。 3.規劃一個最好的校車行駛路線。 4.預測海水面上升 1 公尺時的淹水範圍。 5.找出一家電影院附近 500 公尺內的餐廳及停車場。 環域分析 疊圖分析 最短路徑分析(路網分析) 地形分析 查詢功能
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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。
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網址舉例：http://maps. google. com. tw/（google earth也有路線規劃的功能）、http://www
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）
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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（
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