地理資訊系統相關研究

5、緊急應變與復建能力因子（Emergency Response and Recovery Capability Factor）

都市如何透過正式、有組織的努力，建構完備的防救災、醫療、重建等機制，

透過整體的危機處理操作，有效且有效率的降低地震之衝擊。

第二節 地理資訊系統相關研究

地理資訊系統（Geographic Information System，簡稱 GIS）是一套應用電腦軟 體與硬體設備，來輔助使用者處理、更新、蒐集、查詢、分析、統計、儲存和展示 各種數值化（digitialize）地理資料的資訊系統。而一套地理資訊系統的組成通常包 含軟體、硬體、圖形與屬性資料結合、拓蹼資料結構、自動製圖技術、空間分析及 資料庫管理等部分，而使用者透過這些部份就可以很輕鬆並且有效率的處理各種數 值化地理資料。以下分別詳細介紹有關地理資訊系統的發展及架構。

一、地理資訊系統發展歷史

1950 年代的時候，美國與英國就曾經嘗試著利用電腦來製作地圖並加以管 理，如此，不但在管理方面可以更有系統，而且還可以幫助一些專業單位來處理專 門的工作，諸如氣象學者、地球物理學者或是地質工作學者等等。而其他一些從事 資源開發和管線規劃工作的業者，例如石油、水電、瓦斯等等，也紛紛開始跟進使 用地理資訊系統來協助處理。

1962 年，美國麻省理工學院的研究生 Ivan Sutherland 在他的博士論文中，首 次提出「Computer Graphic」觀念，也因為如此而確立了電腦圖學的獨立地位。瑞

典的地理學家 Torsten Hagerstrand 更是將現代數學中的數量方式引進地理空間來分 析，這造成了地理學上的一大革命，即所謂的「數量革命」。

地理資訊系統在早期的發展工作大部分都是由政府部門來進行，學校方面做得 很少，而學校研發出的系統多是採用網格式的資料結構，其中最具代表性的就是哈 佛大學開發的 SYMAP（Synagraphic Mapping System）。加拿大早在 60 年代就開 始發展世界上第一套的地理資訊系統─加拿大地理資訊系統（Canadian Geographic Information System, CGIS），這是由 Roger F. Tomlinson 所領導開發，原本任職於 渥太華一家航空公司，因為向政府提出了「利用電腦能力來加速土地利用分析」的 構想，獲得了政府的支持而轉至政府部門研究開發，才有加拿大地理資訊系統的產 生。其他如美國森林調查局的地理資訊系統 MIDAS 及統計局的 GBF DIME

（Geographic Base File Dual Independent Map Encoding）都是早期的地理資訊系 統，而其檔案格式亦是當時發展所依據的圭臬。

而發展至 1970~1980 年代之間，是屬於桌上型 GIS 的年代，因為各種電腦的 硬體設備消費趨緩，加上電腦技術也有了大幅度的進步，因此不同類型、不同專 題、不同規模的地理資訊系統在世界各地紛紛發展，例如美國、英國、德國、瑞典 和 日 本 都 投 進 了 相 當 的 發 展 人 力 。 1970 年 ， 國 際 地 理 聯 盟 （ International Geographical Union，IGU）在加拿大的渥太華舉辦了第一屆 GIS 會議，當時參加的 人數只有 40 人，而在 1972 年舉辦第二屆的時候，參加的人數已達 300 人。

1980 年代地理資訊系統的相關科技都已經相當成熟，而在這個時期中有個很 重要的里程碑，即是資料庫與圖形功能都被整合進地理資訊系統，在這個時期加入 從事地理資訊活動的國家越來越多，歐洲方面如比利時、奧地利；亞洲方面如韓 國、中國大陸，而我國也是在這個時候真正開始進行地理資訊的相關活動。在 80 年代對 GIS 的的需求越來越高，加上 GIS 所處理的資料範圍越來越大，已經不再 侷限於單一個區域或是國家，跨越國界的運用都已相當普遍，例如聯合國曾經在北 非所進行的「抗沙漠化研究」，當時所涵蓋的區域就是整個北非。

從 1990 年發展至今天，地理資訊系統已經不再是作用單純的系統，它整合了 有 關 電 腦 資 料 庫 管 理 、 電 腦 圖 學 、 電 腦 輔 助 設 計 、 專 家 系 統 、 統 計 學 及 遙

（Remote Sensing）等等技術，還有各種專業領域的應用如都市計畫、地球科學、

區域計畫等相關科學，所以，90 年代的 GIS 已經屬於視覺化和網路化的 GIS 年 代。

二、地理資訊系統的基本架構

地理資料的輸入、儲存、分析、輸出等工作除了要借助電腦軟體和硬體的幫助 外，還得依賴專業人員來操作電腦系統，因此，地理資訊系統不是單純一套軟體 了。完整的地理資訊系統結構應包含硬體設備、軟體設備、資料及專業的人員組 織，現在就對各個部分做細部討論：

（一）硬體設備：

1、輸入設備：把文字資料或者是圖紙上的資料輸入電腦的過程稱為數值化

（digitizing），例如數位板（Digiziter）、鍵盤、掃描器（Scanner）。

2、資料管理與分析的設備：地理資訊系統通常需要大量的運算來處理資 料，由於早期的電地理資訊腦效能不比現在，因此通常需要大型的主機 或者是工作站才有辦法應付，近年來因為個人電腦的工作效率大幅提 昇，因此以個人電腦為工作平台的地理資訊系統軟體也日漸備受重視 3、輸出設備：包含顯示器（Monitor）與顯示卡（Display adapter）、繪圖

機（Plotter）及光碟機（CD-ROM Driver）等，對地理資訊系統來說，

大尺寸以及高解析度的顯示器是最佳的選擇標準；而地理資訊系統對於 圖形運算速度的要求很高，加上顯示卡控制著顯示的顏色數、圖形的處 理速度，因此高階的顯示卡就缺少不得了；許多大範圍的區域測量工作 都需要 GIS 系統的輔助，因此連帶需要大型的出圖設備；而光碟機則是 可用來讀取容量較大的地理資訊資料。

（二）軟體設備：

最早期的地理資訊系統是由 ESRI 公司在 1980 年代初期所推出的 ARC/INFO 軟體，經過這些年的發展，各種功能強大的 GIS 軟體也紛紛推出，目前市面上普 遍 常 見 的 GIS 軟體有：ESRI 公司推出的 ARC/INFO、Arc View 系列軟體和 MapInfo 公司推出的 MapInfo 等等。

（三）資料：

資料是地理資訊系統的核心，缺乏數據資料的系統就只能算是個空殼子，GIS 的資料型態可分為兩種，即是與地理實體方面有關的空間資料（Spatial data）以及 描述地理實體性質的屬性資料（Attribute data），根據周天穎與周學政（2000）的 看法，這兩種資料分別如下：

1、空間資料的類型主要有三種：

（4）點圖貌：它沒有長度、寬度以及面積，有的只是在空間上的座標。

（5）線圖貌：只有長度沒有寬度的資料。

（6）面圖貌：通常是一個二維的封閉區域，有面積，也會有周長。

2、屬性資料：主要是用來說明空間資料的內容和性質，通常地理實體在圖 上只能看到形狀和樣式，無法得知更進一步的訊息，以災損點來說，光 從圖上是絕對無法知道這個災損點的破壞型式、破壞地點或者是其他方 面的訊息，這時候屬性資料就可以彌補這方面的不足，讓系統資料更具 完整性。

（四）專業人員與組織：

地理資訊系統的架構若是缺少專業人員這一環，就不能算是完整的結構，因為 專業人員以及有系統的組織也是地理資訊系統成敗的一個關鍵點，在完善的系統工 具之後，配合上專業人員的操作與組織有效率的運作，整套地理資訊系統才算是完 整。

三、地理資訊系統的功能

GIS 的主要功能大概有下列幾項：

（一）空間資料的收集：透過地面測量、航空測量、全球衛星定位系統（Global Position System，GPS）測量、影像掃描轉換及數化等方法。

（二）空間資料的編輯：可以針對圖形做編修、更新或是複製等功能。

（三）空間圖形的分析：利用空間圖形與屬性資料的連結來做分析的動作，還可以 做圖形分割與合併、圖形刪除及網路分析等功能。

（四）空間資料儲存：可利用磁碟、光碟或者是磁帶等儲存媒體來儲存資料，並可 以利用資料庫來管理所儲存的資料。

（五）空間資料處理：可利用空間資料庫管理配合統計分析的軟體以及程式語言

（SQL）來作為資料的運算、統計及分析。

（六）空間資料的展示：利用輸出設備及電腦螢幕將主題圖、統計圖表或者是有關 的簡報資料展現，如圖 2-6 所示是埔里鎮空間資料的展示。