第二章 文獻回顧
第五節 地理資訊系統
(一) 地理資訊系統概述
地理資訊系統(Geographical Information Systems, GIS)為整合點、線、面空 間資料(Spatial Data)與描述性資料(Descriptive Data)，提供使用者記錄檔案、分 析及搜尋地理資訊的電腦系統。GIS 起源於 1960 年代政府與研究機構使用電腦 顯示地理資訊，1970 年代 GIS 蓬勃發展，之後 GIS 開始與商業應用結合，GIS 應用範圍非常的廣泛，包含土地、道路、河川、建築物等管理38。
38林傑斌、劉明德，地理資訊系統 GIS 理論與實務，文魁資訊股份有限公司，2002。
GIS 與其他資訊系統的主要區別，在於其儲存資料和處理的資訊是經過地 理編碼，地理位置及與該位置有關的屬性資訊，都成為資訊索引的重要部分。
在 GIS 中，世界被表達成一系列的地理要素和現象，這些地理特徵由空間位置 參考資訊和非位置資訊兩個部分組成。
GIS 功能如圖 2-23 所示，說明如下：
資料庫 結構化資料
查詢與分析 處理檔案 檔案初始 取得檔案
輸出繪圖
互動式展示
成果展示 觀察外觀與地圖
建檔與索引
圖 2-23 GIS 功能圖
(資料來源：本研究整理)
1.資料蒐集、監測：
主要用於擷取資料，確保 GIS 資料庫中的資料在空間上的完整性、數值邏 輯一致性及正確性。目前 GIS 資料蒐集的方式和技術有許多種，有些僅用於 GIS，但是大部分都會配合定位技術38。
2.資料處理：
換，資料轉換包括資料格式化的轉換、資料比例和座標變化。
3.資料儲存組織：
GIS 資料庫涉及到空間資料和屬性資料的組織，柵格模型、向量模型或柵 格/向量混和模型是常用的空間資料組織法。
4.空間查詢與分析：
空間查詢是 GIS 最基本的功能，而空間分析是 GIS 的關鍵性功能，模型分 析是在 GIS 支援下，解決現實世界中與空間相關的問題38。
5.圖形與互動式顯示：
GIS 提供了使用者表現地理資料的工具，諸如報告、表格、地圖、等圖形，
一個好的 GIS 軟體應提供一個強大互動式的製圖環境，以供使用者能設計出精 密的地圖。
(二) 地理資訊系統優點
GIS 具有下列三大特徵：
1.具有採集、管理、分析和輸出多種地理資訊的能力，具有空間性和動態 性。
2.由電腦系統支援進行空間地理資料管理，並由電腦程式模擬常態的 地理分析方法，使空間資料產生有用的資訊，來完成的任務。
3. GIS 能快速、精確、整合到複雜的地理系統中，進行空間地位和程序動 態分析。
GIS 之優點整理如下39：
1.GIS 可提供所有使用者一致、安全且有組織的地圖資訊。
2. GIS 可整合各種比例與屬性的地圖於同一個系統。
3. GIS 提供系統介面編修地圖，可大幅減少地圖編輯所需之時間。
4.透過 GIS 系統可簡化資料分析與展示所需要之時間。
5.透過 GIS 整合發展環境，可提升地理資訊作業的效率，例如：處理、分 析、傳遞地理資訊。
(三) GIS 架構
GIS 的架構與一般的資訊系統類似，一個完整的 GIS 主要由四個部分構 成：電腦硬體系統、電腦軟體系統、地理資料庫和系統管理操作人員，其關鍵 部分是電腦硬體和軟體，空間資料提供了 GIS 的地理內容，而使用者則決定系 統的工作方式和資訊顯示方式，GIS 架構如圖 2-24 所示38。
User
Spatial data Hardware Software
圖 2-24 GIS 架構
(資料來源：本研究整理)
1.電腦硬體系統
電腦硬體包含了，電子、機械元件，為 GIS 的實體運作的機器，構成電腦 硬體系統的基本組件有輸入/輸入設備、CPU、記憶體等，電腦系統提供必要的 資訊，讓其硬體來完成工作。
2.電腦軟體系統
電腦軟體系統為使用者提供了方便的程式系統，通常包括作業系統、組合 程式、編譯程式、判斷程式、資料庫程式以及各種維護手冊等。通用 GIS 軟體，
包括了資料庫管理系統、繪圖軟體和影像處理軟體等，主要功能用於對空間資 料輸入、儲存、備份、轉檔、輸出等。在應用程式方面，開發人員依據地理資 訊分析模型撰寫程式完成特定任務。
3.系統開發、使用管理人員
人在每個系統開發都是一個重要的構成因素，以 GIS 而言，不單單只是繪 製一張地圖，而是一個動態的地理模型，只有系統電腦軟硬體和資料還不形成 一個完整的 GIS，需要人去進行組織、分析、管理、更新、系統擴充和應用程 式開發，並且採用空間和地理分析模型來取得多種資訊，建構出有強而有力的 系統。
4.空間資訊
系指系統開發者透過外在方式或者其他系統使圖像、文字等資料輸入到 GIS，GIS 空間資料主要包含了：物件座標的位置、實體之間的空間關係與實體 幾何位置相關屬性。
(四) 網路地理資訊系統(Web GIS)
Web 和 GIS 技術的整合即為 Web GIS(網路地理資訊系統)，Web GIS 是利 用 Web 技術來達到多人使用 GIS 的目的，由於透過網路，Web GIS 具有較強的 互動功能，並且可以在瀏覽器上觀看顯示多媒體資料，同時使用者也可以透過 互動式操作，滿足使用者在空間資料查詢的需求38。
圖 2-25 為 Web GIS 架構圖，傳統 GIS 大多都是獨立單機系統，使用者只 能透過自身 GIS 軟體才能觀看資料，對一般使用者來說相當不方便，而 Web GIS 可透過伺服器，經由網際網路讓多位使用者同時連接伺服端，而不受限於單一 台電腦，此外，Web GIS 可透過分散式資料管理，大幅提升資料安全性。
User
Spatial data
User User
Hardware Software Internet
圖 2-25 Web GIS 架構圖
(資料來源：本研究整理)
Web GIS 應用可分為以下幾個層面：
1.空間資訊的發佈：
網頁輔助管理，將資料上傳到網路平台，讓使用者更快速找到需要的資料。
2.空間查詢索引：
利用網頁提供互動力的功能，可進行地圖服務、地理處理服務、地理資料 服務及資料庫的查詢。
3.空間模組服務：
伺服器在接收使用者透過瀏覽器所輸入的參數後，將結果回應給使用者，
Web GIS 不僅可以發佈成網頁元件，經由程式設計的開發，使用者可以透過瀏 覽器和系統作互動。