地理資訊系統基本概念地理資訊系統基本概念地理資訊系統基本概念地理資訊系統基本概念Introduction to GIS Introduction to GIS

林峰田教授林峰田教授 (Prof. (Prof. FengFeng--TyanTyan LIN)LIN)林峰田教授林峰田教授 (( gg yy ))國立成功大學都市計劃學系國立成功大學都市計劃學系 (NCKU)(NCKU)

ftlin@mail ncku edu twftlin@mail ncku edu twftlin@mail.ncku.edu.twftlin@mail.ncku.edu.tw

內容大綱內容大綱 C t tC t t內容大綱內容大綱 ContentsContents

••定義定義 definitiondefinition••實例介紹實例介紹 illustrative casesillustrative cases系統架構系統架構 t f kt f k••系統架構系統架構 system frameworksystem framework

••系統功能系統功能 system functionssystem functions系統功能系統功能 system functionssystem functions••進階技術進階技術 advanced technologiesadvanced technologies

定義定義 definitiondefinition定義定義 definitiondefinition•• 地理資訊系統地理資訊系統(Geographical Information(Geographical Information•• 地理資訊系統地理資訊系統(Geographical Information (Geographical Information

SystemsSystems，簡稱，簡稱 GIS)GIS)是一種處理空間資訊的新是一種處理空間資訊的新科技 結合了電子地圖科技 結合了電子地圖 (di it l )(di it l ) 資料資料科技，結合了電子地圖科技，結合了電子地圖 (digital maps)(digital maps)、資料、資料庫管理庫管理 (databases)(databases)、空間統計分析功能、空間統計分析功能(functions of spatial analyses and operations)(functions of spatial analyses and operations)除了是各種地圖資料的製作利器外，也可以讓除了是各種地圖資料的製作利器外，也可以讓除了是各種地圖資料的製作利器外 也可以讓除了是各種地圖資料的製作利器外 也可以讓使用者在電腦上：使用者在電腦上：

查詢地圖查詢地圖 (querying geo(querying geo objects)objects)–– 查詢地圖查詢地圖 (querying geo(querying geo--objects)objects)–– 標註特殊事件的位置標註特殊事件的位置 (place(place--marking)marking)–– 分析地形地物的空間關係分析地形地物的空間關係 (spatial analysis)(spatial analysis)

實例介紹實例介紹實例介紹實例介紹illustrative casesillustrative cases

航航空相相片((

正射射影像像)

ortho-photo

Web-GIS of Taipei City Gov.

http://addr tcg gov tw/http://addr.tcg.gov.tw/

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

地地形圖

Topography MMap

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

Cadastral map地

p

籍c

圖c

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

Zoning map overlaid with pipelines and light facilities

都市計計畫分分區

(

套套疊路路燈及管管線)

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

Geological profile

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

道路及管線剖面圖 Road profile

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

nearby construction projects w.r.t. a specific locationnearby construction projects w.r.t. a specific location

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

工程程位置置圖

La o t MapLayout Map

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

project description

(attribute data)

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

Locations of real-time traffic video cameras

資料來源: 台北市政府 (Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

Real-time traffic video image

資料來源: 台北市政府交通局網站 (Taipei city gov. web site) http://www.dot.taipei.gov.tw/MP_117001.html

Traffic conditionUpdated every 10 minUpdated every 10 min..

資料來源: 台北市政府交通局網站 (Taipei city gov. web site) http://www.dot.taipei.gov.tw/MP_117001.html

Zoning mapZoning map

Zoning map

GIS application –potential affected area by SARS

GIS application –potential affected area by SARS

地理資訊系統 圖形資料庫 Graphic database

(GIS)

屬性資料庫 Attribute database

系統架構系統架構 t f kt f k系統架構系統架構 system frameworksystem framework

關聯式資料庫架構關聯式資料庫架構關聯式資料庫架構關聯式資料庫架構relational databaserelational database

位相關係位相關係 (t l )(t l )位相關係位相關係 (topology)(topology)

•• 紀錄點、線、面資料之間的空間關係，可由紀錄點、線、面資料之間的空間關係，可由GISGIS自動產生自動產生GISGIS自動產生自動產生

–– Spatial relationship (data structure, information) Spatial relationship (data structure, information) p p ( , )p p ( , )among points, lines, and areasamong points, lines, and areas

–– Can be automatically generated by GIS softwareCan be automatically generated by GIS softwareCan be automatically generated by GIS softwareCan be automatically generated by GIS software

•• 許多空間分析功能均有賴於此許多空間分析功能均有賴於此

K i f i f i l l iK i f i f i l l i–– Key information for spatial analysisKey information for spatial analysis

•• 是是GISGIS有別於一般電子地圖之處有別於一般電子地圖之處是是 有別於 般電子地圖之處有別於 般電子地圖之處

–– Digital map does not have this information Digital map does not have this information

台灣地區二度分帶坐標系統台灣地區二度分帶坐標系統(2(2oo TM)TM)台灣地區二度分帶坐標系統台灣地區二度分帶坐標系統(2(2oo TM) TM)

•• 有二個國家標準：有二個國家標準：TWD67TWD67和和TWD97TWD97–– Two national coordinate systemsTwo national coordinate systems

•• TWD67TWD67為既有標準，為既有標準， TWD97TWD97為新標準，但為新標準，但TWD67TWD67為既有標準為既有標準 TWD97TWD97為新標準 但為新標準 但實施地區尚有限。實施地區尚有限。

•• TWD67TWD67 的坐標基準在埔里的坐標基準在埔里 TWD97TWD97 的坐的坐•• TWD67 TWD67 的坐標基準在埔里，的坐標基準在埔里，TWD97 TWD97 的坐的坐標以台灣地區的內政部八個追蹤站的坐標標以台灣地區的內政部八個追蹤站的坐標值為基準。值為基準。 二者相差可至約二者相差可至約800800公尺。公尺。

查詢功能查詢功能 f ti ff ti f查詢功能查詢功能 functions of queryfunctions of query

•• 網際網路查詢平台網際網路查詢平台 (via the Internet, web(via the Internet, web--GIS)GIS)•• 城鄉特性之空間分佈城鄉特性之空間分佈 (spatial pattern)(spatial pattern)

–– 由屬性查空間由屬性查空間 (by attribute property)(by attribute property)由屬性查空間由屬性查空間 (by attribute property)(by attribute property)–– 和和((空間性空間性))統計資料相連結統計資料相連結 (linking to statistics)(linking to statistics)預測性資料預測性資料 (predictive data)(predictive data)–– 預測性資料預測性資料 (predictive data)(predictive data)

•• 某一地區之城鄉特性某一地區之城鄉特性

–– 由空間查屬性由空間查屬性

(displaying properties of geo(displaying properties of geo--objects)objects)(displaying properties of geo(displaying properties of geo objects)objects)

分析功能分析功能分析功能分析功能spatial analysisspatial analysisspatial analysisspatial analysis

簡單空間計算簡單空間計算簡單空間計算簡單空間計算simple spatial measurementssimple spatial measurements•• 距離計算距離計算 (distance)(distance)

–– 直線、直角、通道直線、直角、通道 (straight, rectangle, path)(straight, rectangle, path)

•• 面積計算面積計算 (area)(area)面積計算面積計算 (area)(area)•• 個數計算個數計算 (counting)(counting)

疊合分析疊合分析 l il i疊合分析疊合分析 overlayingoverlaying

•• 不同圖形的套疊不同圖形的套疊

如：地形圖 地籍圖和如：地形圖 地籍圖和–– 如：地形圖、地籍圖和如：地形圖、地籍圖和都市計畫圖的套疊都市計畫圖的套疊

資料來源: 台北市政府「地理資訊e點通」(Taipei city gov. web site) http://addr.tcg.gov.tw/

坡度坡向分析坡度坡向分析 slope and aspectslope and aspect

•• 依據地形高度資料，計算出地形的坡度坡向變化。依據地形高度資料，計算出地形的坡度坡向變化。•• 依據地形高度資料，計算出地形的坡度坡向變化。依據地形高度資料，計算出地形的坡度坡向變化。

Using Digital Terrain Model to calculate slope and aspectUsing Digital Terrain Model to calculate slope and aspect

網路分析網路分析network analysis•• 最短路徑分析最短路徑分析((距離距離、時間、時間))

–– Shortest (distance, time) pathShortest (distance, time) path( , ) p( , ) p

•• 流量及容量分析流量及容量分析

–– Capacity and volumeCapacity and volumeCapacity and volume Capacity and volume

•• 尋徑分析尋徑分析 ((上、下游上、下游))Path findingPath finding–– Path findingPath finding

•• 動態路段分析動態路段分析

–– Dynamic segmentation forDynamic segmentation fortraffic managementtraffic management

地址定位 dd t hi地址定位 address matching

•• 定點定位定點定位 specific locationspecific location•• 概略概略((內插內插))定位定位 estimated locationestimated location

環域(buffering)分析

以點（線、面）為基礎，計算圍繞該點（線、面）之周邊環域範圍邊環域範圍

areas surrounding given points, lines or areasg g p ,

服務區分析(V i di l i )(Vonoroi diagram analysis)

聚集分析聚集分析 autoauto--correlation analysiscorrelation analysis空間統計學空間統計學 ti l t ti titi l t ti ti空間統計學空間統計學 spatial statisticsspatial statistics

網格分析 公共設施服務水準評估網格分析 -- 公共設施服務水準評估an application of grid maps to assessingan application of grid maps to assessing service level of public facilities

•• 以網格式檢討社區性公共設施以網格式檢討社區性公共設施

•• 在一定之精度下在一定之精度下,,快速評估快速評估

•• 使用類別、面積、強度、人口之分派使用類別、面積、強度、人口之分派•• 使用類別、面積、強度、人口之分派使用類別、面積、強度、人口之分派

•• 最大服務半徑之限制最大服務半徑之限制

•• 數量、區位、服務水準數量、區位、服務水準

•• 檢討設施設置標準檢討設施設置標準•• 檢討設施設置標準檢討設施設置標準

視域分析 visibility analysis視域分析 visibility analysis景觀、通信景觀、通信 landscape, telecommunicationslandscape, telecommunications

Ref: http://webhelp.esri.com/arcgisdesktop/9.2/index.cfm?TopicName=Visibility_analysis

Side view

Top view

進階技術進階技術 d d h l id d h l i進階技術進階技術 advanced technologiesadvanced technologies

•• 高解析度衛星影像的應用高解析度衛星影像的應用•• 高解析度衛星影像的應用高解析度衛星影像的應用–– high resolution remote sensed imageshigh resolution remote sensed images

•• 開放式地理資訊系統開放式地理資訊系統–– Open GIS (XML, GML, WMS, WFS,…)Open GIS (XML, GML, WMS, WFS,…)Open GIS (XML, GML, WMS, WFS,…)Open GIS (XML, GML, WMS, WFS,…)

•• 業際網路平台業際網路平台Inter/Intra/ExtraInter/Intra/Extra net GIS via web technologynet GIS via web technology–– Inter/Intra/ExtraInter/Intra/Extra--net GIS via web technologynet GIS via web technology

•• 行動式資訊系統行動式資訊系統–– Mobile GISMobile GIS

•• 即時監控即時監控((防災、車流、物流防災、車流、物流))即時即時 ((防災 車流 物流防災 車流 物流))–– RealReal--time GIS time GIS

(disaster management, traffic flow )(disaster management, traffic flow )(disaster management, traffic flow…)(disaster management, traffic flow…)–– sensor net +sensor net + IPv6IPv6

•• 光達光達(LIDAR)3D(LIDAR)3D量測技術量測技術•• 光達光達(LIDAR)3D(LIDAR)3D量測技術量測技術

•• 4D4D時序性資料庫技術時序性資料庫技術–– SpatialSpatial--tempo GIStempo GIS

•• 視覺模擬及虛擬實境視覺模擬及虛擬實境視覺模擬及虛擬實境視覺模擬及虛擬實境–– VR, augmented reality GISVR, augmented reality GIS

•• 結合系統模擬、分析模型及評估結合系統模擬、分析模型及評估•• 結合系統模擬、分析模型及評估結合系統模擬、分析模型及評估–– Combining with mathematical models for Combining with mathematical models for

simulation analysis and predictionsimulation analysis and predictionsimulation, analysis, and predictionsimulation, analysis, and prediction