1-1 前言

地籍圖係國家執行土地政策明訂土地界址位置之依據,記載著各宗土 地之方位、界址、形狀、面積等資訊,舉凡交通建設、國土規劃、土地開 發、水利設施、防災救災等等,均需使用地籍圖資料。

目前地籍測量所使用之坐標系統可概分為地籍坐標(日據時期及修測 地籍圖)、TM 三度分帶坐標(早期重測地籍圖)、TM 二度分帶坐標(69 年 內政部頒布)及 TWD97 坐標系統,且其成果計算方式又可分為改算、局部 平差、全面平差等多種成果,不同時期所採用之測量方法、測量儀器、坐 標系統、成果精度均不大相同,常造成部分測量人員辦理土地複丈未予查 覺而誤用,引起諸多困擾,因此在使用這些資料時如未經過化算,無法有 效發揮這些圖籍資料的效益。

理論上實地上同一點位於不同圖籍上,位置應相同,但由於不同圖籍 資料引用不同系統之控制點施測,且因使用圖紙之伸縮率不一致,導致各 類地籍圖間難以嚴密套合,因此如何將此等不同坐標系統、不同比例尺之 地籍圖利用數學模式,進而建立各系統間之轉換模式,予以整合應用,的 確是目前重要的課題。

1-2 研究動機與目的

早期重測、重劃區坐標系統又與都市計畫樁位系統不同,造成地籍測 量與都市計畫無法整合,形成施政規劃障礙及公務執行困難,導致人民權 益受損,糾紛案件不斷,隨著測量技術更新,臺灣地區亦將坐標系統重新 定義,並於民國 87 年公佈新的坐標系統 TWD97,新的坐標系統產生之後,

面臨到的問題就是不同坐標系統之間的轉換。

臺灣省自 78 年度起全面採用數值法辦理地籍圖重測工作,建立高精度 數值化之地籍圖資,對於後續土地複丈工作已發揮具體功效,惟當時採用 之坐標系統為 TWD67,因此吾人想利用坐標轉換方式將這些 TWD67 數值圖資 轉換成 TWD97。

一般坐標轉換的作法都採用簡單的多項式轉換,例如四參數、六參數轉 換到同一坐標系統內,但古典最小二乘法平差將兩坐標系之間視為僅含有 獨立的偶然誤差來處理,且每一個參考點在轉換後會產生剩餘誤差,即轉 換後參考點的坐標會因有改正數而改變,這在法律上和實務上是不允許的。

不同於傳統的平差法,最小二乘配置法(Least Squares Collocation) 是一種結合最小二乘法、內差與濾波平差的方法,傳統的測量平差法僅能 處理觀測量含有純粹的偶然誤差,而最小二乘配置法不但將之擴大到能處 理觀測量含有相關性的誤差以外且還能估計出未做觀測之處應有之觀測值 [1984,王蜀嘉],地籍坐標公告後,具有法律地位,無法任意更改,故為維 持坐標轉換後,每個控制點的坐標改正數為零,四、六、七參數、多項式 轉換均無法達到,本研究係以參數轉換結合最小二乘配置法來進行坐標轉 換作業,並探討轉換後之地籍坐標精度是否符合複丈作業需求。

1-3 文獻回顧

一般常用於坐標轉換之方法有四、六、七參數、多項式、最小二乘配 置法等模式,依區域大小有分全區、小區域等不同方式,以下針對坐標轉 換摘錄幾篇相關文章及其研究成果。

在[尤瑞哲,1998]中提及要解決不同坐標系統間的轉換問題,以選取 施測區域內具有同樣兩種坐標的參考點求取轉換參數,是目前最普遍採用 的方式,但一般只適用於較小的區域。

應用在「台北市地籍資料 TWD67 與 TWD97 坐標轉換之比較研究」[許皓 寧,2004],以台北市政府公告之三、四等衛星控制點當作共同點,以最小 二乘法平差為原則,進行不同區域大小與不同坐標轉換模式之地籍資料坐 標轉換轉換比較研究,結果顯示,以六參數坐標轉換為較佳的模式,實驗 成果顯示方位角誤差可控制在 10 秒內,距離誤差可控制在 3 公分內。

在「利用六參數平面轉換與最小二乘配置進行小區域 TWD67 與 TWD97 地籍資料坐標轉換-以台北市大安通化段為例」[戴翰國,2002],研究中透 過六參數轉換結合最小二乘配置法的方式,進行小區域的平面坐標轉換,

將 TWD67 的地籍資料坐標轉換至 TWD97 坐標系統下,以利土地複丈作業之 進行,並將複丈後的成果轉換為 TWD67 的系統下,以更新地籍資料庫。

「TWD97與TWD67二度TM坐標轉換之研究」[黃華尉,2001],文中利用本 文利用臺灣地區新公告之一、二等衛星控制點TWD97二度TM坐標及原有的 一、二、三等三角點TWD67二度TM坐標當作實驗資料,並將平面與高程資料 分開,僅採用平面坐標進行二維坐標轉換,研究結果顯示臺灣地區TWD97和 TWD67兩個坐標系統之間含有系統誤差,在N和E分量最大約30公分,使用最 小二乘配置法可以有效分配該系統誤差而得到較佳的轉換成果。

[李祺滄、高書屏,2005],文中應用地震誘發之地層錯動修正模式及 六參數坐標轉換將地籍圖TWD67轉成TWD97系統方法來進行地籍圖坐標轉 換,實驗結果發現研究區內各段轉換前後之面積總和比較分析,誤差比皆 小於0.012%,轉換前後之邊長及面積差異量、精度分析並且至現場實測檢 測比較,其誤差值皆符合地籍測量實施規則要求之精度在市地界址點誤差 應小於6公分的規範。

[Fritzensmeier et al.,Vincenty,1980]中提到GPS高精度相對定位,

野外快速作業、高可靠度、施測不易受天候影響的優點,若想將GPS資料加 入傳統大地網中,可考慮下列作法,以提升精度。

1. 以衛星測得到之坐標與原有地面坐標為觀測量,以混合平差進行平 差。

2. 以衛星測得之基線距離為觀測量,加入傳統大地往進行計算。

3. 將有三角網觀測量精確化算至衛星坐標基準,再針對網形叫弱的部 分進行衛星測量補強,再重新平差計算。

4. 以衛星測量所得之基線長度與方位角加入原有的大地網進行平差計 算。

1-4 研究方法

隨著新的坐標系統 TWD97 公佈後,解決不同坐標系統間的轉換問題已 成為目前常遭遇到的問題,常用之區域性坐標轉換方法為四參數及六參數 轉換,此類作法必須於區域內找到若干具有新舊兩組坐標之共同點,據以 解算該區域之轉換參數,再利用坐標轉換參數將舊的坐標系統轉換到新的 坐標系統上,四參數轉換模式需有二個共同點以上,六參數轉換模式則需 有三個共同點以上,才得以實施,此類坐標轉換方式之成果精度則視所用 共同點坐標精度而定。

一般常用基本控制點、圖根點、都市計畫樁等點位當做坐標轉換之共 同點,但這些控制點常因年代久遠,或遭人為破壞,尤其是圖根點,多已 遺失殆盡,因此要取得這些控制點當坐標轉換之共同點有其困難。

在實際應用上常需將上級網強制附合,即共同點點位改正數為零,而 最小二乘配置法在一定的條件下有可能使每一個共同點在轉換後都沒有改 正數的優點,所以利用最小二乘配置法來處理不同坐標系統之間的轉換是 相當合適的選擇;因此本實驗採用最小二乘配置法為坐標轉換之工具,並 以 90 年度宜蘭縣政府數值重測區為實驗區域,以當年重測區外圍之四等控 制點為共同點進行坐標轉換,獲得實驗區之界址點、圖根點、都市計劃樁

等點位之 TWD97 坐標,並以圖根點為檢核點,圖根點之 TWD97 坐標系利用 當年重測區之原始觀測資料經嚴密三角三邊程式重新計算得到,並與坐標 轉換之 TWD97 坐標比較,以探討坐標轉換模式之精度,最後並利用 GIS 軟 體,將轉換後之地籍圖、都市計畫圖、航測地形圖等三圖套疊,以瞭解轉 換後各種圖籍資料是否可以正確套合。

在文檔中 國立宜蘭大學土木工程學系(研究所) 碩士論文 Department of Civil Engineering National Ilan University Master Thesis (頁 15-19)