運用開放源碼軟體於地籍圖加值應用之研究 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學地政學系碩士在職專班論文. 運用開放源碼軟體於地籍圖加值應用之研究政治. 大. ‧. ‧ 國. 學. 立 on Cadastral Map Value-added The Research Application Using Open Source Software. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 研究生：陳祖瑜指導教授：詹進發. 中華民國一百年一月 I.

(2) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. II. i n U. v.

(3) 謝誌碩士在職專班 3 年多的就學期間，在工作與課業均須兼顧，以及體力與腦力均大不如前的狀況下，能通過論文的口試，順利完成學業，過程中充滿了奇蹟與感恩，感謝指導教授詹教授進發的諄諄教導，不僅在研究題目給予許多寶貴的建議，讓我在論文資料蒐集與撰寫過程省去許多摸索時間，同時在百忙之中對於論文給予許多指導與建議，讓我能順利完成論文，對於口試後老師給予論文許多明確的建議，我卻未能即時完成，對此深感歉意。此外，感謝口試委員江教授渾欽、林教授士淵給予許多寶貴的建議，讓論文內容更完備充實。感謝學長李景中在忙碌的工作中仍然抽空花費許多的時間與精力協助論文中程式的撰寫，以及同學陳志清在研究與口試期間給予許多寶貴的意見與協助。感謝學弟顏怡和、同事蔣門鑑、黃國瑛、李寶玲、顏進祥、徐積詳，感謝你們在研究期間所提供的協助。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 還有要感謝妻子芸三在職業婦女蠟燭兩頭燒的狀況下，仍然給予我充分的支持與包容，以及孩子們的體諒，讓我能專心而無後顧之憂的完成碩士學位，最後，感謝所有我愛與愛我的人。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. I. i n U. v.

(4) 摘要臺北市多目標地籍圖系統可提供查尋定位功能，惟並無分析、統計等一般地理資訊系統(GIS)具有的功能，使得地籍資料無法發揮更大功效，同時筆者服務機關既有之『縣市圖根管理系統』因開發較早，受限於原開發程式限制，無法與需高記體之其他軟體相容，另一方面，民眾申請多目標地籍圖，目前仍以紙本方式供應，亦無法發揮與其他政府機關或民間開發建置之地理資訊系統(GIS)圖資整合應用之功能，若能提供符合開放地理資訊編碼標準之地籍圖資，民眾可自行加值應用，將可大幅提升政府為民服務品質。由於臺北市多目標地籍圖系統功能不足，以及既有之『縣市圖根管理系統』無法正常使用，亟需開發新系統，然而，當欲增加功能時，又常受限於原開發廠商、預算編列及招標程序，導致緩不濟急。開放式地理資訊系統聯盟製定了開放式地理資料跨平台規格書，依此規格書開發之開放源碼軟體常具有免費、跨平台、資料模組化、資料交換方便等優點，讓使用者能免費的取得軟體；同時中央研究院亦提供了許多 GIS 應用軟體工具供人下載使用，因此若能藉由開放源碼軟體之輔助，將地籍圖資加值應用，提供地籍圖查詢定位、套圖展示以及產製符合開放地理資訊編碼標準之地籍圖、圖根點檔，將可提高地籍資料於 GIS 之應用。. 立. 政治大. ‧ 國. 學. ‧. 本研究蒐集臺北市信義區之地籍圖、圖根點及都市計畫中心樁位坐標成果，以開放源碼 GIS (Quantum GIS)進行地籍資料加值之建置及處理，建置完成後之成果，可於 Quantum GIS 中進行定位查詢、套圖展示等操作，並可依需求製作客製化地籍圖，產製地籍圖及圖根點成果 KML 檔，供民眾下載後加值應用，對提升為民服務有極大助益。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. i n U. v. 關鍵詞:地籍圖、開放源碼軟體、地理資訊系統、Quantum GIS. engchi. II.

(5) ABSTRACT The “Taipei City Multi-purpose Cadastral Map System” can be used to search and identify location. However, it lacks of functions provided by GIS (Geographic Information Systems) such as analysis and statistics, hence its utility is limited. Since the “Supplementary Control Point Management System for City and County Government” of the researcher's institute was developed in a very early year, due to its limitation, the software is incompatible with the other software which needs large memory. In addition, multi-purpose cadastral map is currently provided to the public in paper copy, thus it cannot be integrated with other GIS data established by government or private institutions. If the cadastral map conforms to the Open Geodata Interoperability Specification (OpenGIS), it can improve the quality of service provided by the government to the public because value-added applications can be developed. As both the aforementioned systems are not sufficient to meet the needs, there is great demand for developing a new system. However, the development of new functions or systems is often restricted by the original developer, budget, and procurement procedure, hence it is not efficient for the urgent need.. 立. 政治大. ‧ 國. 學. ‧. The Open Geospatial Consortium (OGC) has defined a set of open interfaces based on the OpenGIS. Most of the open source software that conforms to OpenGIS has the advantages of free of charge, cross platform, modulized data, and data interchangeability. It is free and easy for users to obtain open source software. Academia Sinica also provides several GIS application software for free download. By using open source GIS software to provide functions such as searching, identification, overlaying, and producing maps for cadastral maps and supplementary control points, it will enhance the value of cadastral map data in GIS applications.. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. This research collected data of the Xinyi District of Taipei City, including cadastral maps, supplementary control points, and central piles’ coordinates for urban planning. An open source GIS (Quantum GIS) was used to process cadastral maps, and the results can be used for location searching, and overlaying maps. Moreover, customized cadastral maps can be produced on demand, and the cadastral maps and supplementary control points can be converted to KML (Keyhole Markup Language) file format, which can be downloaded by the public for value-added applications. The results is expected to greatly improve services for the public. Keywords: Cadastral Map、Open Source Software、GIS、Quantum GIS III.

(6) 目錄第一章緒論 .......................................................................................................................... 2 第一節研究背景與動機 .......................................................................................................... 2 第二節研究目的 ...................................................................................................................... 3 第三節研究流程、內容及區域 .............................................................................................. 4 第二章文獻探討 .................................................................................................................. 7 第一節地理資訊系統 .............................................................................................................. 7 第二節自由軟體與開放式地理資料跨平台規格書 ............................................................. 10 第三節本研究使用之軟體簡介 ............................................................................................ 13 第四節地理資訊系統應用於地籍資料之相關論文 ............................................................. 20 第五節坐標系統 .................................................................................................................... 24 . 政治大第三章研究方法 ................................................................................................................ 32 立第六節臺北市多目標地籍圖與縣市圖根管理系統 ............................................................. 29 . 第一節資料蒐集、基本圖建置與處理 ................................................................................ 32 . ‧ 國. 學. 第二節撰寫 QGIS 附加元件「搜尋點位」 .......................................................................... 41 第四章成果應用與探討 ..................................................................................................... 43 . ‧. 第一節成果應用 .................................................................................................................... 43 . y. Nat. 第二節自製附加元件應用 .................................................................................................... 72 . sit. 第三節成果探討 .................................................................................................................... 75 . er. io. 第五章結論與建議 ............................................................................................................. 81 . al. n. v i n Ch 第二節後續研究建議 ............................................................................................................ 82 engchi U 第一節結論 ............................................................................................................................ 81 . 參考文獻 ............................................................................................................................. 83 . I.

(7) 圖目錄圖 1 研究流程圖 .................................................................................................................................... 5 圖 2 信義區地籍段界圖 ......................................................................................................................... 6 圖 3 GIS 之意義及 GISCIENCE 的 3 個面向 .............................................................................................. 7 圖 4 GIS 組合圖 ..................................................................................................................................... 8 圖 5 GIS 資料傳遞流程圖 ...................................................................................................................... 9 圖 6 GE 啟動介面 ................................................................................................................................. 15 圖 7 附加元件管理 .............................................................................................................................. 17 圖 8 啟用[PLUGIN INSTALLER]功能 ......................................................................................................... 17 圖 9 點選 PYTHON 附加元件 ................................................................................................................... 18 圖 10 連結及更新程式庫 ....................................................................................................................... 18 圖 11 點選附加元件頁面 ....................................................................................................................... 19 圖 12 選取安裝的 FTOOLS. QGIS ....................................................................................................... 19 . 政治大圖 14 主題圖套疊控制視窗 ................................................................................................................... 21 立圖 15 資料修改維護功能 ....................................................................................................................... 21 FOR. 圖 13 向量工具 ...................................................................................................................................... 20 . ‧ 國. 學. 圖 16 地籍圖加註門牌 .......................................................................................................................... 22 圖 17 臺北市地籍坐標系統分布圖 ....................................................................................................... 28 . ‧. 圖 18 多目標地籍圖 .............................................................................................................................. 30 圖 19 多目標地籍段界索引圖 ............................................................................................................... 31 . y. Nat. 圖 20 讀取.CSV 檔 ................................................................................................................................... 33 . sit. 圖 21 將 CSV 檔轉換為 SHAPEFILE ............................................................................................................. 33 . al. er. io. 圖 22 中研院轉換程式 SHPTRANS V2.2 ................................................................................................... 34 . v. n. 圖 23 多目標數值圖庫應用系統產製地籍圖之 DXF 檔 ....................................................................... 35 . Ch. i n U. 圖 24 地籍圖之 DXF 檔轉換為 SHAPEFILE ............................................................................................... 35 . engchi. 圖 25 不含屬性資料之地籍圖 SHAPEFILE ............................................................................................... 36 圖 26 讀取文字檔(1) ............................................................................................................................ 37 圖 27 讀取文字檔(2) ............................................................................................................................ 38 圖 28 讀取文字檔(3) ............................................................................................................................ 38 圖 29 讀取文字檔(4) ............................................................................................................................ 39 圖 30 地籍圖之地號與面積等文字檔轉換為 DBASE 檔 ....................................................................... 39 圖 31 選取圖徵(全部地號) ................................................................................................................... 40 圖 32 向量工具之結合(JOINT)屬性功能 ............................................................................................. 40 圖 33 附加元件之 TABLE 功能 ................................................................................................................ 40 圖 34 QGIS 附加元件 GEOCODING 進行定位(中文 STREET 圖 35 以 QGIS 附加元件 FIND. BY. LAYER) ............................................................. 44 . ATTRIBUTE 進行定位 ........................................................................... 45 II.

(8) 圖 36 地籍圖資網路便民服務系統以地號查詢 ................................................................................... 45 圖 37 檢視 GE 網頁的原始檔 ................................................................................................................. 46 圖 38 檢視 GE 網頁的原始檔 ................................................................................................................. 46 圖 39 以 QGIS 軟體加入 KML 向量圖層 ................................................................................................. 47 圖 40 以 QGIS 軟體加入 KML 向量圖層之結果 ..................................................................................... 47 圖 41 QGIS 附加元件 ZOOM TO. POINT..BB. 進行定位 .............................................................................. 48 . 圖 42 QGIS 附加元件 ZOOM TO. POINT..BB. 進行定位 .............................................................................. 48 . 圖 43 GE 以坐標進行定位 ...................................................................................................................... 49 圖 44 QGIS 加入 GE 另存之.KML 向量圖層 ............................................................................................ 49 圖 45 GE 查詢地標並另存為.KML 向量圖層 .......................................................................................... 50 圖 46 QGIS 讀取 GE 之地標查詢.KML 向量圖 ........................................................................................ 51 圖 47 QGIS 附加元件 GEOCODING 進行定位 ............................................................................................. 51 圖 48 QGIS 附加元件 PHYSICAL LAYER 套疊地籍圖 ................................................................................ 52 . 政治大 L 套疊地籍圖 ................................................................................... 53 立 L 套疊地籍圖 ............................................................................... 53 . 圖 49 QGIS 附加元件 STREETS LAYER 套疊地籍圖 .................................................................................. 52 圖 50 QGIS 附加元件 HYBRID. AYER. AYER. 圖 52 QGIS 附加元件 GEOCODING 進行定位(英文 STREET. 學. ‧ 國. 圖 51 QGIS 附加元件 SATELLITE. LAYER) ............................................................. 54 . 圖 53 多目標地籍圖 .............................................................................................................................. 55 . ‧. 圖 54 讀取控制點及圖根點之點坐標 CSV 檔 ....................................................................................... 56 圖 55 控制點及圖根點 SHP 檔 ............................................................................................................... 56 . y. Nat. 圖 56 地籍圖之屬性表格選取查詢之地號及環域分析 ....................................................................... 57 . sit. 圖 57 環域分析結果與控制點分佈圖之交集步驟 ............................................................................... 58 . al. er. io. 圖 58 以地號查詢控制點結果 ............................................................................................................... 58 . v. n. 圖 59 使用進階搜尋功能以坐標查詢 ................................................................................................... 59 . Ch. i n U. 圖 60 坐標搜尋結果圖 .......................................................................................................................... 60 . engchi. 圖 61 地標搜尋結果圖(套疊於地形圖) ............................................................................................... 61 圖 62 地標搜尋結果圖(套疊於衛星空拍圖) ....................................................................................... 61 圖 63 圖根點保存天數 .......................................................................................................................... 62 圖 64 地籍與都計坐標系統於 TWD97 坐標系統、TWD６7 坐標系統之關係 ...................................... 63 圖 65 TWD97 坐標系統 ........................................................................................................................... 63 圖 66 TWD67 坐標系統 ........................................................................................................................... 64 圖 67 登記面積與數值化面積公差查註圖(數值為虛擬) ................................................................... 65 圖 68 登記面積與數化面積註記圖 ....................................................................................................... 66 圖 69 地號及所有權人註記圖 ............................................................................................................... 66 圖 70 都市計畫中心樁之地籍與都計坐標系統差異分析圖 ............................................................... 66 圖 71 GE 輔助查詢圖根點點位成果圖 .................................................................................................. 67 III.

(9) 圖 72 GE 輔助地籍圖展示 ...................................................................................................................... 68 圖 73 2001 年圖根點位分布情形(點位及時間均為假設值) .............................................................. 69 圖 74 2005 年圖根點位分布情形(點位及時間均為假設值) .............................................................. 69 圖 75 地籍圖、徵收範圍圖、分區圖及航照圖套疊規劃圖 ............................................................... 70 圖 76 地號及所有權人註記圖 ............................................................................................................... 71 圖 77 重劃前後地號對照圖 ................................................................................................................... 72 圖 78 搜尋點位功能(1)......................................................................................................................... 73 圖 79 搜尋點位功能(2)......................................................................................................................... 73 圖 80 搜尋點位結果(1) .......................................................................................................................... 74 圖 81 搜尋點位結果(2)......................................................................................................................... 74 圖 82 地籍圖套疊舊地形圖 ................................................................................................................... 76 圖 83 樁位圖 .......................................................................................................................................... 77 圖 84 GEOCODING 以地標進行定位結果 ................................................................................................... 78 . 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. IV. i n U. v.

(10) 表目錄表 1 地理資訊系統功能分類表 ............................................................................................................. 9 表 2 開放原始碼 GIS 與商業軟體 GIS 比較 ....................................................................................... 11 表 3 OPEN SOURCE DESKTOP GIS 之比較表 ............................................................................................... 13 表 4 控制點檔格式 .............................................................................................................................. 32 表 5 將選取資料複製到剪貼簿 ........................................................................................................... 59 表 6 圖根點點位路線圖簡表 ............................................................................................................... 67 表 7 開放源碼軟體加值地籍圖與商業版多目標地籍圖作業系統比較表 ....................................... 79 . 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 1. i n U. v.

(11) 第一章第一節一、. 緒論. 研究背景與動機. 研究背景. 地理資訊系統(Geographic Information System，以下簡稱 GIS)係是經過整合電腦、地理學、地圖學等多門技術而成的學科，藉由統括了電腦科技、資料庫及空間資料處理分析的資訊系統，具有資料的輸入、儲存、處理、管理、統計及圖形展示的功能，其可應用項目相當廣泛，如土地規劃、土地開發、資源保育、污染防治、交通建設、災害防治、管線佈設等(周天穎、周學政，1997)。. 政治大如前文所述，近年來 GIS 已廣泛的應用於各個學科，然而建置 GIS 系統的軟立體卻差異甚大，在資料分享時，產生極大的困擾，而其主要問題包括了：（一） ‧. ‧ 國. 學. 使用不同系統所建置的資料，往往需要花費龐大經費進行資料的轉換。（二）不同資訊系統資料格式南轅北轍，不利於資料之分享。（三）不同坐標系統導致應用上的困難。為解決此一問題，開放式地理資訊系統聯盟(Open Geospatial Consortium，OGC)乃製定一系列開放式規格將地理空間資料及地理資訊軟體資源加以整合，此規格統稱開放式地理資料跨平台規格書〈 Open Geodata Interoperability Specification，以下簡稱 OpenGIS〉。而根據 OpenGIS 開發之軟體一般具有免費、跨平台、資料模組化、資料交換方便等優點 (張齡方，2009；柯景騰，2002)。. er. io. sit. y. Nat. al. n. v i n Ch 地籍資料包含文字資料與圖籍資料，兩者結合後可提供規劃參考及供民眾使 engchi U 用，傳統地籍資料採人工管理方式，無法滿足民眾之需求，此外傳統管理方式，. 需要耗費大量儲存空間，且易導致圖紙破損，影響民眾權益，現今地政單位已將大部分地籍資料數位化，土地行政引進 GIS 後，不但可解決以往地籍資料管理之困擾，同時也可提升政府於土地行政之效率(盧敬智，2005)。因土地複丈系統應用只能處理固定工作項目的土地複丈、登記等業務，無法充分利用地籍圖和地形圖、門牌等資料套繪顯示，進行空間分佈的分析。除此之外，使用者常無法即時得知每一地號土地之實地座落位置，如此對一般民眾申請地籍藍晒圖或政府機關辦理相關業務請地政單位會勘作業上，常造成人力之浪費。有鑑於此，筆者服務機關乃推動臺北市多目標地籍圖建置計畫，將地籍圖、地形圖、地標及門牌等數值資料加值發展成多目標地籍圖，如此，不僅可便利民眾查 2.

(12) 詢使用，提高為民服務品質，且可進一步減輕地政同仁工作負擔，增進行政效率、提昇施政品質(臺北市政府地政處測量大隊，2001)。近年來一些研究機構與大學紛紛依據 OGC 所製定之 OpenGIS 開發地理資訊系統，並放置於網路上供人免費下載，且開發後之系統因具有免費、跨平台、資料模組化、資料交換方便等優點，在其基本功能不遜於專業廠商所開發之套裝軟體狀態下，若能利用此類免費系統開發臺北市多目標地籍圖系統之查詢及套圖功能，則未來此一系統之功能擴充，以及相關地籍資料管理系統之開發，均將擺脫經費的限制，且能更方便的整合運用其他單位所建置之空間資料，將能加速推動相關系統之建置，進而提高政府為民服務品質及效率。各種此類採用 OpenGIS 開發之系統中，Quantum GIS（以下簡稱 QGIS）因已由中央研究院中文化，同時具備臺灣使用者多，以及網路上中文資訊多等因素，因而降低了未來地籍圖加值完成後之使用門檻，對於後續之推廣應用，亦將因其中文化使用者介面而吸引使用者樂於採用，因此本文乃計畫結合 QGIS 等開放源碼軟體來試驗研究，並將都市計畫樁位成果資料一併納入管理，以提升地籍測量整體作業成效。. 研究動機. ‧ 國. 學. 二、. 立. 政治大. ‧. 筆者服務的機關委外開發了臺北市多目標地籍圖作業系統，該系統結合了地籍圖、道路名稱、重要地標等資訊，可讓民眾透過道路名稱、地標等資訊查詢使用，提高為民服務品質，且可進一步減輕地政同仁工作負擔，增進行政效率，開發後甚獲民眾喜愛。惟該系統功能不足，不具備依需求製作主題圖、GIS 分析、統計及資料管理等功能，且無法滿足大多數民眾要求提供可加值應用之圖檔，然而，當欲增加功能時，又常受限於原開發廠商、預算編列及招標程序，導致緩不濟急；其次，現使用之「縣市圖根管理系統」因其原系統開發時，當時之電腦記憶體較低，新的電腦欲執行該軟體常須降低記憶體，且該系統易因監控網路流量等常駐程式之安裝，導致該系統無法運作，甚為不便；另一方面，採用 OpenGIS 開發之開放源碼軟體因具有免費、跨平台、資料模組化、資料交換方便等優點，其功能已逐漸成熟，且中央研究院等研究機構亦開發許多 GIS 相關應用程式免費供人下載使用，因此，本研究期望藉由開放源碼軟體加值地籍圖，並提供行政作業免費而實用之 GIS，及為民眾提供更便捷服務。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 第二節. i n U. v. 研究目的. 本研究之主要目的為分析臺北市多目標地籍圖之資料格式，以及相關圖籍資料之內容與格式，以開放源碼軟體輔助地籍資料加值，及地籍資料之查詢定 3.

(13) 位、套圖展示與列印功能。運用開放源碼 GIS 軟體加值後之地籍資料可依需求製作所有權人、數化面積等主題圖，以及資料分析、統計及管理等功能；並擴充增加縣市圖根管理系統圖根點位查詢功能，以利更有效管理及應用地籍空間與文字資料；另外，應可輸出符合開放地理資訊編碼標準之地籍圖與圖根點資料格式 (例如 Keyhole Markup Language, 以下簡稱 KML)，以提供符合開放地理資訊編碼標準之圖檔，供一般民眾加值應用，本研究具體目標如下:. 一、以開放源碼軟體建置具備查詢定位、套圖展示及列印等功能之作業系統開放源碼軟體工具加值後之地籍資料，應具備以道路、門牌、地號、坐標、地標等定位查詢、套圖展示及列印等功能。. 二、. 政治大. 增加既有『縣市圖根管理系統』之功能，以管理圖根成果. 立. ‧ 國. 能解決地籍圖檔資料格式轉檔及輸出問題. Nat. y. ‧. 三、. 學. 開放源碼 GIS 軟體加值後之地籍資料，除可以坐標查詢圖根點及套疊地形圖出圖外，另增加以地號、地址及地標查詢圖根點功能，同時能撰寫以地號查詢之介面於開放源碼 GIS 軟體中使用。. sit. n. al. er. io. 因視窗版之地籍圖重測處理系統所輸出之 DXF 格式，無法以 QGIS 讀取，應設法取得 QGIS 能讀取之圖檔。另外，隨著臺北市地理資訊 e 點通完成網路服務啟動，申請臺北市多目標地籍圖之數量已逐漸減少，但因目前臺北市地理資訊 e 點通僅能查詢，尚未提供下載其圖檔之服務，因此若能將地籍圖檔以 KML 格式提供申請者，讓民眾能自行套疊於 Google Earth(以下簡稱 GE)應用，將增加地籍圖成果之效能。. 四、. Ch. engchi. i n U. v. 具備地籍資料統計、分析及製作客製化地籍圖等功能. 原臺北市多目標地籍圖作業系統及縣市圖根管理系統功能均不具備資料統計、分析及製作客製化地籍圖等功能，為有效管理及應用地籍測量成果，應增加統計及分析之功能。. 第三節. 研究流程、內容及區域 4.

(14) 一、. 研究流程圖. 研究流程圖如下圖所示:. 政治大. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. 二、. er. io. sit. y. Nat. al. i n C h 圖1 研究流程圖 engchi U. v. 研究流程內容說明. (一)選定研究軟體，本研究以開放源碼 GIS 軟體進行地籍圖加值應用為主題，同時為利於後續使用者使用，選定以中文化之開放源碼軟體 QGIS 為核心軟體，並搭配 GE 及中研院提供之『KML_Edit』、『XY2SHP』、『ShpTra ns』等免費軟體組合運用。 (二)為發揮 QGIS 開放源碼之特色，針對既有『縣市圖根管理系統』之查詢功能，進行介面設計，及 QGIS 附加元件之撰寫。 (三)針對地籍資料加值成果，進行測試組合軟體之定位、套圖展示、列印功能，既有『縣市圖根管理系統』之功能，以及統計、分析、坐標轉換及不同資料之格式(.Cen、Shp、.Dxf)讀取與轉檔等其他功能。 5.

(15) (四)利用 QGIS 進行地籍測量為民服務功能應用測試，並製作地籍圖及圖根點 K ML 檔，提供民眾線上查詢，奠定地籍測量業務網路替代馬路之服務基礎。. 三、. 研究區域. 研究區域選定臺北市信義區:因本區商業繁榮，GE 使用者查詢頻率較高，因此其街道圖、空照圖等圖資較為完整且資料較新，且已取得信義區之地籍圖、圖根點及都市計畫中心樁位成果等圖資。本區地籍圖計有信義段等 11 個大段，小段共計 40 個；圖根管理系統內之圖根點共計 8675 點。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. 圖2 信義區地籍段界圖. 6. v.

(16) 第二章第一節一、. 文獻探討地理資訊系統. 地理資訊系統定義. 一般人均將 GIS 等同於地理資訊系統，在 1970 年代，地理資訊系統是很容易被定義的，他通常只是一臺電腦裡的一個軟體。在網際網路及軟體工程的演進下，GIS 已經變得更為複雜。所以有人建議應該將 GIS 的 S 給去除，因為 S 可同時代表系統(Systems)、科學(Science)及研究(Studies)。以 GIScience 面向來看，在著名的「Varenius 計畫」將地理資訊科學的發展，區分成 3 個主要的發展方向：個人、電腦和社群。與個人相關的地理資訊科學包含認知科學、空間概念、歸納地理資料等；電腦相關的地理資訊科學包含了新科技的採用、計算和視覺化；與社群相關的地理資訊科學則強調社群影響的議題 (Longley,Goodchild,Maguire,Rhind,2005)。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖3 GIS 之意義及 GIScience 的 3 個面向. GIS 它並不是一個獨立資訊系統，它是資料處理與其他應用到空間分析技術的各種不同領域之間的共同基礎，所以 GIS 是集電腦圖學、測繪技術、資料庫管理，以及電腦輔助設計等四個領域的技術組合而成，如由 D.J.Maguire 所提之 GIS 組合圖(如下圖)。所以 GIS 是一個整合性系統，這也就是為什麼地理資訊系統 Geographic Information Systems 的 Systems 為複數型的原因，它以電腦為基礎，進行空間資料的輸入、管理、分析、輸出及圖形展示，可進行統計、分析的模擬，以輔助規劃、支援決策的資訊系統。 7.

(17) 圖4. 學. ‧ 國. 立. 政治大 GIS 組合圖. ‧. 資料來源(http://www.scng .com.tw /gishomepage/ch2-2.htm). n. al. er. io. sit. y. Nat. GIS 是由地理學(Geographic)、資訊(Information)、系統 (Systems)三大部分組合而成，Geographic 建置實體空間物件，Information 則為空間物件的相關屬性資料，Systems 乃是利用電腦技術作為整合處理工具，因此，一般對地理空間資料加以分析、應用、處理、整合的各種系統皆可稱為 GIS，若嚴格視之， GIS 應具備輸入、輸出、分析、統計、資料整合、處理及圖形顯示與支援空間決策等功能，進而輔助不同領域的管理與規劃決策(楊欣樺，2002)。. Ch. engchi. i n U. v. GIS 為結合地理資訊與電腦的一門科學，除可製作地圖，且可將各領域的資料整合，提昇各項空間資料與環境資源的使用效益及效率，所謂地理資訊，係指地球表面上下之特徵，結合電腦是指利用軟體來完成的各項工作，如此可滿足不同使用者的需求，其結果並有助於解決問題方針之擬定，因此，GIS 是一種決策支援系統(周天穎，2008)。. 二、. 空間資料的概念. 空間資料可泛指由圖形所構成的資料，常用來描述真實或抽象世界的地形、 8.

(18) 地物，例如地形圖、地籍圖、街道圖等。空間資料可分為向量式及網格式。建置地理資料庫時，向量式及網格式資料其各有其特色，通常使用者依其目的與需求決定採向量式或網格式資料型態，向量式資料所呈現之成果較符合真實世界之形貌，比較容易被接受，且其精度一般較網格式資料高，但建置之時間較長且成本較高；網格式資料較易分析，且適合表現地理現像(如地形及地勢)，所以經常應用在自然資源方面的計劃及管理上(周天穎，2008)。. 三、. 地理資訊系統之架構與功能. (一)GIS 架構一般而言 GIS 必須具備資料取得、預為處理、資料處理、圖形展示與成果輸出以及操作與分析五大組成要件。(王瑞民，2001)系統架構圖如下圖所示:. 政治大. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch 圖5. engchi. i n U. v. GIS 資料傳遞流程圖資料來源(王瑞民，2001). (二)GIS 功能 GIS 的功能可分成四大項：1.空間資料的分析與管理 2.屬性資料的的分析與管理。3.綜合分析。4.圖形製作。此 4 大功能又可細分成數個子功能，如下表所示(林峰田，2000)。表 1. 地理資訊系統功能分類表 9.

(19) 主功能. 子功能. 空間資料管理與分析. 屬性資料管理與分析. 1. 格式轉換. 1. 編修功能. 2. 坐標登錄. 2. 查詢功能. 綜合分析. 圖形製作. 1.擷取、分類及 1.地圖註記度量 2.文字標示. 3. 坐標系統轉換. 2.疊合分析. 3.字型、線型. 4. 地圖校正. 3.近鄰分析. 4.圖示符號. 5. 圖邊接合. 4.連通分析. 6. 編修功能 7. 圖形資料簡化. 四、. 治政建置地理資訊系統之經費大立. 資料來源(林峰田，2000). ‧. ‧ 國. 學. GIS 系統之建置常需耗費龐大的經費，其經費主要花費在電腦硬體、軟體和資料建置上，比例大約為 1:10:100，因此 GIS 計畫在資料建置之花費占了總經費的百分之九十。然而，各組織辛苦建置之資料，常因作業系統不同導致無法與其他組織共享，若能克服此一限制， GIS 資料建置的經費將可大量地節省，並提昇 GIS 建置的效率，而應用 GIS 資料進行決策之成功與否，資料正確實為關鍵 (蔡雯怡，2002) 。. io. sit. y. Nat. n. al. er. 由蔡雯怡之論文中得之 GIS 計畫花費於硬體、軟體和資料上經費之比例，GIS 計畫經費比例最高為資料建置，其次是軟體，本研究將測試哪些現存之地籍空間、屬性資料可供開放源碼 GIS 軟體使用，以探討地籍測量業務以開放源碼 GIS 軟體取代商業軟體之可行性。. Ch. engchi. i n U. v. 第二節自由軟體與開放式地理資料跨平台規格書一、. 自由軟體. (一)自由軟體的源由「自由軟體基金會」(Free Software Foundation，FSF)的創辦人 Richard M. 10.

(20) Stallman 認為軟體應該自由拷貝使用，以促進科技發展，因此，他開發之軟體提供下載使用，並稱為「自由軟體」。同時「自由軟體」亦允許使用者拷貝流傳，並鼓勵任何人以提供自由軟體的光碟片或售後服務等服務營利。而對自由軟體使用者主要限制為不得限制下游使用者的任何自由，例如必須將軟體程式原始碼提供下游使用者等等（善用自由軟體提升企業競爭力，1998）。後來，為避免使用者誤解自由軟體為「免費」，而逐漸與 FSF 的理念不同，於是，Eric S.Raymond 先生在 1998 年開始推動開放源碼軟體（Open Source Software,OSS），並推廣開放源碼軟體的基本理念。OSS 與 FSF 的共同理念為: （黃永忠，2003） 1.所謂「版權」並非限制使用者對於軟體之權利，而且賦予使用者拷貝、使用、修改、研究軟體，甚至可以從事商業行為的權利。 2.任何接受 OSS 與 FSF 理念的軟體都應將原始碼程式（Source Code）提供給使用者。. 政治大 3.開放源碼軟體與自由軟體之使用者所修改之軟體，應將修改後的軟體使用、立修改權釋放出來。. ‧ 國. 學. (二)自由軟體的優勢. ‧. 一直以來企業界對於共享軟體的刻板印象是缺乏售後服務，軟體的穩定性不足，僅適用於一般使用者。這裡有許多的誤解，才會產生與事實不符結論。實際上成功的案例相當多，在在顯示自由軟體的優越性。洪朝貴根據他的使用經驗及 Raymond 的論文，從理論角度說明由於共享軟體的研發模式使其品質優於私有版權。同時洪朝貴進一步說明自由軟體不同於共享軟體，自由軟體與共享軟體最大的不同是其不僅具備共享軟體運用網路人力資源的優點，同時它將程式原始碼予以公開，因此自由軟體較共享軟體多了以下的優點:(1) 程式設計師的服務品質優於商業軟體。(2) 技術支援市場較多元。 (3) 硬體使用效率高。 (4)穩定性與安全性高。 (5)符合使用者長期利益（洪朝貴，1998）。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. (三)開放原始碼 GIS 與商業軟體 GIS 比較 GIS 使用者常因經費與功能之考量，而選擇採用開放原始碼 GIS 或商業軟體 GIS，下表為 2 者之優缺點比較: 表 2. 開放原始碼 GIS 與商業軟體 GIS 比較開放原始碼 GIS. 11. 商業軟體 GIS.

(21) 免費(對於只需少數功能使用者，不用再花大筆鈔票). 經費. 資料庫開發. 功能較少，限制較多. 容易建置與開發. 簡單，不夠細膩(只能提美觀，細膩，精緻(較多供簡單功能) 複雜的功能). 出圖訓練與技術支援. 無. 維護與更新. 完整. 1.更新頻率不一定. 1.定期. 2.但擁有全球使用者與開發者提供擴充功能. 2.提供完善的服務. 立. 政治大. OpenGIS. 資料來源(張齡芳，2009). ‧ 國. 學. 二、. 昂貴. ‧. (一)OpenGIS 的源由. er. io. sit. y. Nat. 使用空間決策支援系統常需跨資料庫使用不同組織建置的資料，但是不同組織的資料格式不盡相同，且不同組織間的資料互通時，資料格式與坐標系統的轉換常讓人傷透腦筋，經常需耗費龐大的人力與經費，若要保持資料的即時性，資料的更新更是沉重的負擔。. al. n. v i n C h GIS 標準化，OGC 因此，全世界有許多組織致力於 U 在這方面獲得許多業界的 i e h n c g 支持。OGC 是於 1994 年由軟體廠商、政府機關和民間機構所共同成立的國際性組織，其成立之宗旨在於推動 OpenGIS 與 GIS 的標準化 (Open GIS 的源由， 2010) 。 (二)系統架構. 開放式地理資訊系統協會(OGC)為將空間地理資料及地理資訊處理資源整合到主流電腦，乃製定了相關規格，這些包括了：開放式地理資料模組(Open Geodata Model)、開放式地理資訊系統服務(OpenGIS Services)與資訊社群模組 (Information Communities Model)，統稱為開放式地理資料跨平台規格書(Open Geodata Interoperability Specifications)，簡稱 OpenGIS。經由 OGC 提供的規格，不同的 GIS 系統可以進行資料的交換，達成 OGC 開放式系統架構的目標(黃 12.

(22) 永忠，2003)。 (三) Open Source Desktop GIS 之比較表常見之 Open Source Desktop GIS 有 7 種，依其主要功能、介面、操作文件、中文化等特色比較詳如下表:. Open Source Desktop GIS 之比較表. 表 3. 軟體. 適用使用者程度. 主要功能. QGIS. 初/中/ 高. 瀏覽、編輯、分析. 治有政圖形化大. 瀏覽、編輯、分析. 圖形+指令式. 有. 初/中/ 高. 瀏覽、編輯、分析. 圖形化. 有. 瀏覽、編輯圖形化. 有. ‧ 國. 初/中/ 高. GMT. 初/中/ 高. GIS. sit. 初/中/ 高. 有. er. OpenEV. io. 初/中. 與空間資料庫連結. GIS. GIS. y. Nat. Thuban. 中文化. ‧. uDig. 操作文件. 學. GRASS. 立. 介面. n. 圖形化有 v a 瀏覽、編 i l輯、分析 n Ch engchi U Mapping( 指令式地球物理資料處理). 有. GIS -. -. 資料來源(張齡方，2009). 第三節一、. 本研究使用之軟體簡介. 中研院開發之 GIS 應用軟體簡介(中央研究院，2010). 13.

(23) (一)中研院 GIS 坐標轉換應用支援工具中研院之 GIS 應用支援工具集可分為數值圖與影像處理、數值地形分析、空間屬性資料庫處理、檔案處理等類別，目前共有 50 種，『KML_Edit』功能為批次將坐標轉換為 KML 檔，其使用方法說明如下: 1.開啟程式後，選擇『Start』載入資料檔。 2.資料格式如下『編號 1』, 『經度』,『緯度』,『KML 中說明』『編號 2』, 『經度』,『緯度』,『KML 中說明』 3.結束後自動存成 KML 檔案 (二)中研院 GIS 應用支援工具集 XY2SHP. 政治大. 1.程式說明：讀取 CSV 檔，將 X、Y 坐標轉換成 SHAPE-FILE 格式(*.shp)。. 立. ‧ 國. 學. 2.操作方法：(1)執行 XY2SHP.exe。(2)讀取 CSV 檔。(3)選擇 X 坐標欄位及 Y 坐標欄位。(4)轉換成 SHP 檔。 (三)中研院 GIS 應用支援工具集 ShpTrans. ‧. 1.程式說明：針對 SHP 格式之向量檔進行坐標轉換，各種不同的坐標可透過 ShpTrans 進行批次大量處理. sit. n. al. er. GE 簡介. io. 二、. y. Nat. 2.操作方法：(1)選擇坐標轉換方式。(2)選擇檔案之路徑。(3)選取待轉換的 SHP 檔。(4)執行。. (一)GE 背景介紹. Ch. engchi. i n U. v. GE 是 Google 推出的 GIS 3D Viewer 軟體，提供一般大眾分享空間資訊平台，譬如:點位、歷史圖像、日光照射效果、旅遊照片、路徑分析、衛星影像以及地圖等，降低使用 GIS 的門檻，突破以往使用 GIS 軟體諸多限制，例如: 軟體金額高、圖資取得不易等。讓使用者經由簡單的操作即可輕易的上手 (Google Earth & Google Map 操作與應用， 2010)。 (二)GE 簡介 GE 將航拍照片、衛星圖像和 GIS 資料整合在一起，形成一個地球的三維模型，讓使用者可快速瀏覽該公司所提供的全球影像資訊。豐富的資料以及所提供資料分析功能，GE 讓旅遊資訊的收集更為便利。(江寬，龔小鵬，2008) 14.

(24) (三)GE 資料來源 GE 資料大部分來自於美國國家航空暨太空總署（The National Aeronautics and Space Administration，NASA）的衛星圖像， GE 根據地理位置的重要性，決定其提供的資料量大小，以及衛星影像的解析度，最高解析度可達 0.6 公尺，航空影像則更高， GE 並支援向量資料的下載與應用，使用者可以從 GE 下載向量資料並進行分析(江寬，龔小鵬，2008)。 (四)GE 功能 GE 之功能強大，吸引眾多使用者，本研究則主要應用其以下功能: 1.. 位置搜尋 GE 可以目的地、尋找商家、路線等方式搜尋(如下圖)。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 圖6 GE 啟動介面. 2.. 歷史圖像使用者將資料加入時間欄後，即可透過歷史圖像功能讀取不同的時間的影像。. 3.. GE 介面擴充. 15.

(25) GE 所提供的服務，一般使用者已能滿足，對於特殊需求的使用者，GE 則提供 KML 檔及元件(COM)API 形式等 2 種擴充介面，。(江寬，龔小鵬，2008) (五)小結 GE 之資料格式 KML 在 2008 年 4 月 14 日被 OGC 宣布為開放地理資訊編碼標準(OGC KML, OpenGIS KML Encoding Standard)，而 Goolge 同時也在網站 Blog 上宣布不再控制 KML 標準，而移交給 OGC 去維護發展，KML 被採用為開放地理資訊編碼標準(OpenGIS KML 2.2 Encoding Standard)(KML， 2010)，同時，GE 具有查詢速度快、圖資豐富、功能多、免費及使用者眾多等優點，另一方面，本研究使用之 QGIS 可讀取及輸出 KML 格式之資料，因此本研究採用免費軟體 GE，提供使用者地籍圖及圖根點之 KML 檔，供使用者應用。. 三、. QGIS 簡介. 政治大 QGIS 是一套開放源碼地理資訊系統軟體，具有 GIS 一般的基本功能，適合立於教學與一般使用者。由於開放原始碼的關係，讓使用者可以自行擴充元件，因. ‧ 國. 學. ‧. 使用者多，因此，使用者與開發者可透過網路社群互相交流。對於經費不足無法購買商業 GIS 軟體的使用者而言，是一大福音，而對於有興趣於 GIS 的開發者，更是一個不容錯過的軟體。以下為主要功能： (1)跨平台，適用 Linux、 Windows XP 等。 (2) 可載入各種資料：向量資料 (Shapefiles,GRASS vectors,PostgreSQL/PostGIS...) 、網格資料 (TIFF,ERDAS Img,GRASS...) 、 OGC(WMS,WFS)、CSV 純文字檔、GPS 航跡。 (3) 圖層基本操作：瀏覽、編輯、面積測量、投影設定、圖層透明化。(4)附加元件：空間查詢、幾何校正、Dxf 轉 shp、載入與展示 GPS 資料、OGR 檔案轉換、匯入 CSV 純文字、新增 WFS 圖層、擷取並顯示坐標資訊。(5)可透過 C++或 Python 客製化 GIS 應用程式及 QGIS 核心資料庫。 (張齡方，2009)。. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v. 因鑒於 QGIS 已由中央研究院將其中文化，並製作了部分中文操作手冊，同時亦設立交流平台，降低初學者的使用門檻，且使用者可運用 Python 或 C++開發，自行擴充其功能，同時臺北市政府亦針對市府同仁辦理 QGIS 教育訓練，正積極推廣市府員工使用，因此本次研究乃選擇 QGIS 為工具，進行地籍圖加值應用之研究。其下載及安裝說明如下: (一)下載 QGIS QGIS 下載網址為: http://www.qgis.org/wiki/Download (二)安裝成功後開啟 QGIS (張齡方，2009) 16.

(26) QGIS 之附加元件提供了許多的功能，其功能包含資料格式轉檔、套圖(加入 GE 圖層)、資料搜尋實用的功能，其安裝步驟如下: 1. 加入[Plugin Installer]功能(如下圖) (1) 點選[附加元件]=> [附加元件管理]. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖7. 附加元件管理. y. Nat. n. er. io. al. 圖8. sit. (2) 勾選[Plugin Installer]功能(如下圖). Ch. engchi. i n U. v. 啟用[Plugin Installer]功能 17.

(27) (3) [附加元件] 中可產生 2.. [Fetch Python Plugins…]、. [Python 主控臺]. 增加 python 附加元件:. (1) 點選[附加元件] \ [Fetch Python Plugins]. 立. 政治大. ‧ 國. 學. 點選 Python 附加元件. 圖9. ‧. (2) 連結及更新程式庫. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖10. i n U. v. 連結及更新程式庫. 18.

(28) (3) 點選附加元件頁面. 政治大. 立. 點選附加元件頁面. 學. ‧ 國. 圖11. (4) 選取安裝的 fTools for QGIS. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. 圖12. engchi. i n U. v. 選取安裝的 fTools for QGIS. (5) 完成後下拉式選單中可出現 Tools，內含空間分析(結合 joint 屬性)等功能 19.

(29) 圖13. 一個應用於地籍圖之地理資訊系統雛型. 學. 一、. 政治大地理資訊系統應用於地籍資料之相關論文立. ‧ 國. 第四節. 向量工具. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. 此一研究提出一個建置於個人電腦上的地理資訊系統雛型來處理地籍資料，希望能藉由地理資訊系統提高處理地籍資料的效率，所開發之系統是以線段為單位進行輸入，無須在意其順序或方向性，程式會自動處理，接著系統建構各地號間之相對關係，並檢查資料的正確性，當錯誤發生系統會自動提醒，地籍圖資料輸入後，接著是輸入地號、所有權、住址及面積等屬性資料，完成後，即可進行各種分析及查詢工作(洪志和，1993)。. Ch. engchi. i n U. v. 本研究所使用之地籍圖、地形圖及門牌界址坐標等圖層資料均已建置完成，其中所取得之地籍圖格式為.DXF(內政部開發之多目標數值圖庫應用系統產製.DXF 格式資料)，再以 QGIS 附加元件將.DXF 轉換為.SHP，另地形圖及門牌界址則已取得.SHP 格式之檔案，均無須另行建置。. 二、. 地理資訊系統應用於地籍資料庫管理之探討. 此一研究將大量地籍圖、屬性資料與土地使用分區圖結合，並以 ARCMAP 呈現(如圖 14、15)，藉由中文化操作介面讓使用者易於學習，系統可即時提供地籍圖或地籍資料，可節省資料查詢時間，導入 GIS 後可改善維護及更新的速度。完成後之系統有五大功能:(1)地籍資料管理功能。(2)主題圖套疊查詢、分析功能。 20.

(30) (3)圖徵視景控制功能。(4)土地屬性資料查詢功能。(5)地籍資料修改維護功能(盧敬智，2005)。. 主題圖套疊控制視窗. 學. ‧ 國. 立. 政治大圖14. 資料來源(盧敬智，2005). ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖15. i n U. v. 資料修改維護功能資料來源(盧敬智，2005). 21.

(31) 此一研究係採用商業軟體 ARCMAP 進行研究，所完成之系統除可進行都市計畫樁位圖、使用分區圖、地形圖與地籍圖之套疊分析，並具有查詢、管理及更新之功能。本研究則採用自由軟體 QGIS 進行研究，本次研究之目標，亦期望能具備套疊分析、查詢、管理及更新之功能。. 三、. 導入 OpenGis 模組實例研究-以自由軟體架構地政地籍資料. 快速發展的 GIS 軟體，在各家廠商努力下，各自發展出不同的資料結構，造成地理空間資料在軟體間無法相容，阻礙了機構間的資料流通，增加了發展 GIS 的成本，與建置 GIS 時提升資訊效用的目的背道而馳，大幅減低了發展 GIS 的效能。這項研究以開放式地理資訊系統聯盟(OGC)建立的標準與以往主要的地理空間資訊格式標準進行探討；最後以自由軟體(Map Server)對地籍資料進行實作，計畫從基礎的空間資訊為出發，進而對國內架構於地籍資料上的各地理資訊決策系統，例如：防災、消防通報系統、交通運輸規劃、自來水管線、都市設計等等，提供各機關架設 GIS 系統之參考。(黃永忠，2003). 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 圖16. i n U. v. 地籍圖加註門牌資料來源(黃永忠，2003). 此一研究係以符合開放式地理空間資料跨平台規格之開放源碼軟體為工具，將現存的地籍資料予以轉換，將原先以文數字資料型態儲存之幾何資料轉換為空間資料庫的幾何形態(point、line、polygon、‥‥)再存入資料 22.

(32) 庫中，完成架構一套 WebGIS 來供查詢及顯示地籍圖之地理資訊系統。. 四、. 基礎於開放式地名資料描述之歷史時空資訊展示研究. 藉由探討歷史變遷資料，可以追溯歷史發展的過程，並重建過往時空的狀態，然而各機關建制之歷史資料，經常以不同的資料結構建置，造成機關間資料無法互通，針對上述問題，此一研究由 OpenGIS 之觀點切入，建立開放與標準架構，以利整合不同機關間資料，達到資料共享之目的，並加速 GIS 於地名、事件與時間觀點之應用發展 (廖宜真，2009) 。地籍資料之正確性對民眾權益影響甚大，土地標示因複丈而變更，其複丈成果圖雖永久保存，但複丈成果圖與宗地變動之歷史檔並未建立完整資料庫，導致歷史資料之查調困難，另一方面，控制測量為戶地測量及土地複丈之基礎，控制測量之歷史資料龐大，其保存方式與複丈成果圖相似，亦欠缺完整之歷史資料庫，為保障民眾權益，將土地複丈成果圖及控制測量成果之歷史資料，以開放與標準架構重新建置，將可藉由資料庫的輔助，提升處理土地紛爭之效能，對土地時空資料之管理亦有長足之進步。. 開放式架構之網路主題地圖服務研究. 學. 五、. ‧ 國. 立. 政治大. ‧. er. io. sit. y. Nat. 此一研究建置一套整合 GIS 智能、主題地圖製圖知識及空間資訊處理的主題地圖，並發展網路主題地圖之成圖機制，協助 GIS 使用者依需求建置主題的渴望，同時突破目前主題地圖受程式之限制，讓使用者能透過網際網路連結，將主題資料與網路上之空間資料建立對應關係(林士裕，2005)。. al. n. v i n 在地籍測量作業常需製作各類分析圖，以往以人工繪製於地籍圖上，耗費人 Ch engchi U 力且易產生錯誤，若能借助 GIS 的輔助將可事半功倍，惟因 GIS 軟體價格昂貴，. 導致無法推廣應用 GIS 於地籍測量業務，QGIS 等目前免費下載之自由軟體，提供了良好之工具，讓 GIS 輔助地籍測量業務不再僅是夢想。. 六、. 小結. 林士裕的開放式架構之網路主題地圖服務研究之成果，規劃網路主題地圖之成圖機制，輔助不具備 GIS 背景的使用者完成製圖的需求，本研究希望達到的目標，則為提供地政從業人員簡易之 GIS 工具，可以自行依需求製作含地號及所有權人等各類主題地籍圖；廖宜真的基礎於開放式地名資料描述之歷史時空資訊展示研究之目標，係藉由歷史變遷資料之研究，追溯歷史發展的軌跡，並重建 23.

(33) 過去時空的狀態，本研究希望達到的目標則為將土地複丈成果圖及控制測量成果之歷史資料，以開放與標準架構重新建置，藉由歷史資料的輔助，提升處理土地紛爭之效能。另一方面，本研究亦希望參考黃永忠之研究，利用符合開放式地理空間資料跨平台規格之開放源碼軟體為工具，將地籍資料予以加值應用；同時加值後之地籍圖，應用者則界定於地政專業從業人員、土地相關產業從業人員及一般民眾，研究成果因考量一般民眾之需求，以能轉換為由 GE 開啟之檔案格式為目標。. 第五節一、. 坐標系統. 地圖投影. (一)橫麥卡托投影(Transverse Mercator Projection). 學. ‧ 國. 政治大地圖投影是將地球橢球體繪製於平面，繪製時保持橢球體上某些特性，例如: 立保持方向不變、保持面積不變、距離與方向於小面積保持不變。 ‧. 橫麥卡托投影也稱為高斯克魯格投影，此一投影方法，投影後原球面上一個微小圓與投影後微小圓相似，投影後中央經度線九十度的經度線與赤道在投影面為直線，其他經緯線則在投影面為曲線。(尹鍾奇，1979). sit. y. Nat. io. er. (二)UTM（Universal Transverse Mercator Projection）. 美國利用橫麥卡托投影將地球橢球體介於 84 度 N 與 80 度 S 間區域繪製成地圖，並自西經 180 度起每隔 6 度為一分帶，此一橫麥卡托坐標系統稱為 UTM。臺灣地區南北狹長，因而適合採用橫麥卡托投影方式，臺灣採用的地圖投影坐標為二度 TM 投影坐標，係以每二度經度為一帶，中央子午線為 121 度，其尺度因子為 0.9999，一般稱為 TM 二度分帶坐標系統。(尤瑞哲，2003). n. al. 二、. Ch. engchi. i n U. v. 臺北市常用之坐標系統. (一)地籍坐標系統臺北市自 64 年開始辦理地籍圖重測，當時內政部實施之臺灣地區三等以上三角點檢測工作尚未完成，因此臺北市辦理地籍圖重測之坐標系統計有「舊地籍坐標系統」、「三度改算二度 TM 分帶坐標系統」、「TM 二度分帶北部平差坐標系統」、「TM 二度分帶全臺平差坐標系統」等 4 種（臺北市政府地政處測量大隊，2002）， 24.

(34) 分別說明如下: 1.舊地籍坐標系統臺灣地區之控制點係於日據時期開始布設，於日據時期布設之控制點至 1920 年共計完成 7903 點，其坐標系統稱為舊地籍坐標系統，所布設點位分別為一等三角點 101 點、二等三角點 320 點、三等三角點 1615 點、四等三角點 5867 點。(李瑞清，2000)臺北市辦理之地籍圖重測作業計有中山區榮星段七小段等 13 個小段為舊地籍坐標系統。 2.三度改算二度 TM 分帶坐標系統臺北市計有中山區吉林段一小段等 162 個小段為三度改算二度 TM 分帶坐標系統。. 政治大臺北市計有中山區德惠段一小段等 274 個小段為 TM 二度分帶北部平差坐標立系統。. 3.TM 二度分帶北部平差坐標系統. ‧ 國. 學. 4.TM 二度分帶全臺平差坐標系統（TWD67 坐標系統）. ‧. 我國之 TWD67 虎子山坐標系統(即以 GRS67 國際橢球體為依據之區域性基準，並於虎子山天文點為坐標起算點)，係內政部於 1970 年代實施臺灣地區控制點檢測工作所測設，共計完成一、二、三等控制點 2662 點。(沈三齊，2005) 臺北市計有內湖區大湖段一小段等 95 個小段為 TM 二度分帶北部平差坐標系統。其內容如下：. n. er. io. sit. y. Nat. al. i n U. (1) 參考橢球體採用 1967 年新國際地球原子如下：. Ch. 長半徑: a =6378160 公尺. engchi. 短半徑: b =6356774.7192 公尺扁率: f =(a-b)/a=1/298.25 (2) 大地基準點以南投埔里之虎子山起算：經度 λ＝120° 58′ 25. 975〞緯度 φ＝23° 58′ 32. 340〞. 25. v.

(35) 對頭拒山之方位角 α＝323° 57′ 23. 135〞. (3) 高程基準面：臺灣本島以基隆平均海水面起算。澎湖以馬公平均海水面起算。 (4) 地圖投影：有關地籍測量及大比例尺測圖所應用之坐標系統，係採用橫麥卡托投影經差二度分帶，臺灣本島之中央子午線為 121。坐標原點為中央子午線與赤道交點，且橫坐標西移 250,000 公尺，中央子午線之尺度比率為 0.9999。. 政治大. 立. 5.TWD 97 坐標系統. ‧. ‧ 國. 學. 內政部基於臺灣地區之 TWD67 地籍坐標系統基本三角點坐標成果不佳，且 GPS 衛星定位測量技術之精度高、野外作業快速等特色，乃於 84 至 87 年陸續辦理一、二等衛星控制點之測量工作，依此作業架構所公佈之國家新坐標系統稱為 1997 臺灣大地機制準，簡稱 TWD 97。其正式公告之定義如下:. Nat. y. sit. n. al. er. io. (1)新國家坐標系統之名稱命名為 1997 臺灣大地基準(TWD97)，其建構係採用國際地球參考框架(International Terrestrial Reference Frame 簡稱為 ITRF)。ITRF 為利用全球測站網之觀測資料成果推算所得之地心坐標系統，其方位採國際時間局(Bureau International de l`Heure，簡稱為 BIH)定義在 1984.0 時刻之方位。. Ch. engchi. i n U. v. (2)新國家坐標系統之參考橢球體採用 1980 年國際大地測量學與地球物理學協會（International Union of Geodesy and geophysics 簡稱為 IUGG）公布之參考橢球體 (GRS80)，其橢球參數如下：長半徑 a=6378137 公尺扁率 f=1/298.257222101 (3)高程基準面：內政部已完成臺灣一等水準網，計 2065 個一等水準點測量工作，並於基隆設置水準原點及副點，高程系統以基隆港平均海水面為高 26.

(36) 程基準面，據此訂定二○○一年臺灣高程基準（簡稱 TWVD2001），作為臺灣高程測量控制系統之基準。 (4)臺灣、琉球嶼、綠島、蘭嶼及龜山島等地區之投影方式採用橫麥卡托投影經差二度分帶，其中央子午線為東經 121 度，投影原點向西平移 250,000 公尺，中央子午線尺度比為 0.9999；另澎湖、金門及馬祖等地區之投影方式，亦採用橫麥卡托投影經差二度分帶，其中央子午線定於東經 119 度，投影原點向西平移 250,000 公尺，中央子午線尺度比為 0.9999。臺北市各行政區之坐標系統如下圖所示. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 27. i n U. v.

(37) 圖17. 臺北市地籍坐標系統分布圖. (二)臺北市都計坐標系統臺北市之都市計畫地形圖前後共測量 4 次，民國四十六、七年及五十七、八年以航測法測設一千二百分之一地形圖。民國六十八年至七十年，全部用航測法測設一千分之一地形圖。臺北市都市計畫樁之測釘，民國六十七年以前，係採用地籍測量坐標系統，但因逐年分區測釘，六十八年時擬改算為二度分帶 TM 坐標系，結果不佳，乃於民國七十五、六年將全市三萬六千餘樁位委託中正理工學院測量系實施導線網整體平差，精度尚稱理想(劉延猷, 1992)。. 立. 政治大. ‧ 國. 坐標系統轉換. ‧. 三、. 學. 臺北市政府都市發展局自 95 年起辦理都市計畫樁位 TWD67 及 TWD97 兩套坐標系統補建作業，自 97 年開始公告，並至 99 年辦理完竣。另該局於 99 年起辦理臺北市 3D 航測數值地形圖重置工作案，預計 101 年完成。. Nat. sit. y. (一)臺北市不同地籍坐標系統轉換. al. er. io. 臺北市重測時採用之地籍坐標計有「舊地籍」、「三度改算二度ＴＭ分帶」、「Ｔ. n. Ｍ二度分帶北部平差」、「ＴＭ二度分帶全臺平差」等 4 種坐標系統，因常發生坐標. Ch. i n U. v. 系統誤用，且不利於 GIS 推廣，因此，前臺北市政府地政處測量大隊乃將 4 種坐標. engchi. 系統整合，坐標系統之轉換作業，其共同點坐標必須具備有轉換前後 2 組坐標系. 統之坐標值作為轉換之依據，方可進行。臺北市辦理不同地籍坐標系統轉換作業，係以地籍圖重測時之圖根點為主要轉換共同點，並以聯測都市計畫樁作為輔助。將臺北市非「TWD67 坐標系統」之其他 3 種坐標系統之圖根點，以經緯儀實測之精幹點坐標為基礎，將圖根點或樁位逐條導線改算為「TWD67 坐標系統」。（董倩琪，2005）。「臺北市不同地籍坐標系統整合作業工作計畫」完成後之臺北市地籍坐標系統與都市計畫坐標系統均為 TWD67 坐標系統（TM 二度分帶全臺平差坐標系統），雖然兩坐標系統均聯測自內政部一、二等三角點，惟各自施測之導線並無聯測，導致兩者之間仍有系統差存在，因此在建置臺北市多目標地籍圖時，其街廓圖層並非以地形圖之街廓圖層轉檔而來，當時係以人工方式逐筆比對地形圖與地籍圖 28.

(38) 後，將各街廓道路地之臨道路側地籍線連線後建置街廓圖層。 (二)臺北市 TWD67 地籍坐標系統轉換 TWD 97 坐標系統作業臺北市 4 種不同地籍坐標系統整合作業至九十年十二月底全部完成，整合後之坐標系統均為「TWD67 坐標系統」。而後，因「TWD97 坐標系統」精度及可靠度均優於「TWD67 坐標系統」，且內政部亦於九十年五月二日臺內地字第九○六○ 八五六號令規定，地籍測量基準改以一九九七年臺灣地區大地基準（TWD97）為原則，前臺北市政府地政處測量大隊遂於民國九十一年二月四日推動「臺北市 TWD67 地籍坐標系統轉換為 TWD97 坐標系統作業計畫」，並自民國九十一年七月起至九十三年三月底止辦理全市地籍坐標系統轉換為「TWD97 坐標系統」作業（臺北市政府地政處測量大隊，2004）。. 四、. 小結. 政治大本研究之坐標系統主要採用臺北市現行使用之 TWD97 坐標系統，進行查詢、立定位等作業，需應用 GE 圖資時，則配合 GE 轉換為 WGS84 坐標系統，以利與 GE. ‧ 國. 學. 提供之圖資相結合。. y. Nat. io. al. sit. 臺北市多目標地籍圖. er. 一、. ‧. 第六節臺北市多目標地籍圖與縣市圖根管理系統. v. n. 為加值利用全臺北市數值（化）地籍圖，將地籍圖套疊地形圖之街廓、重要地標及路名註記等圖層，讓民眾可以輕易的查詢地籍圖，提高使用效率。前臺北市政府地政處測量大隊乃推動臺北市多目標地籍圖(如圖 18、19)之建置作業，建置完成之多目標地籍資料庫包含之資料項目為：(1)數值地籍圖檔(含宗地資料檔、地號界址檔、界址點坐標檔等)(2)路名註記檔(3)重要地標檔(4)道路街廓圖檔 (5)控制點資料檔(6)地籍藍晒圖分幅檔等。系統功能則包含了轉檔、定位查詢、套圖、顯圖及繪圖等功能。(臺北市政府地政處測量大隊，2001)，本研究期望以 QGIS 建置臺北市多目標地籍圖之查詢定位、套圖展示及列印功能。. Ch. engchi. 29. i n U.

(39) 立. 政治大. ‧ 國. 學. 圖18. 多目標地籍圖. ‧. 資料來源(臺北市政府地政處測量大隊，2001). n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 30. i n U. v.

(40) 多目標地籍段界索引圖. 圖19. 資料來源(臺北市政府地政處測量大隊，2001). 二、. 縣市圖根管理系統. 縣市圖根管理系統因開發時電腦之記憶體較新推出之電腦記憶體小，疑似因定址問題，經測試該作業系統僅能在記憶體較低(約 1G)之電腦始能操作，而新購置之軟體要求較高之記憶體，例如 AutoCAD Architecture 2010 須在 2 GB RAM 始能運行，同時該系統不具備顯圖之功能，使用者無法由坐標判斷其確切之位置，因此，必須開發一套新的圖根管理系統加以替代，原系統所具備的功能如下:(1) 圖根點更新及維護(2)圖根點查詢:可依坐標及範圍、行政區及圖幅號進行查詢。本研究期望以 QGIS 進行圖根點更新、維護，以及圖根點之查詢。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 31. i n U. v.

(41) 第三章研究方法本研究利用 QGIS 處理地籍及樁位之圖形及屬性資料，並以 Python 撰寫 QGIS 圖根查詢附加元件。透過多目標數值圖庫應用系統指令轉換數值(化)地籍圖圖層屬性資料為 QGIS 可接受之資料格式，建立地籍基本圖；以 QGIS 指令轉換圖根點及中心樁之 CSV 檔為 QGIS 之資料格式，建立圖根點及中心樁基本圖；以中研院 ShpTrans 等軟體進行圖根點、中心樁、地籍圖等基本圖之坐標轉換及資料格式轉換；以 QGIS 及 GE 進行定位查詢，及製作地號、面積、所有權人等客製化註記圖等應用功能測試。. 第一節資料蒐集、基本圖建置與處理. 學. (一)控制點檔. ‧ 國. 一、. 政治大點(POINT)資料之蒐集與處理立. 1.以縣市圖根點管理系統產生各行政區控制點檔. ‧. io. x. y. n. al. HG23 BG23. sit. 控制點檔格式. 表 4. er. Nat point. y. 將縣市圖根點管理系統產生各行政區控制點檔格式整理如下表. C h 310133.8 engchi 310133.8. iv n U 2766696 2766696. 2.將控制點檔整理並儲存為.csv 檔 3.以 QGIS 讀取.csv 檔並儲存為 shapefile(如圖 20、21) 讀取.csv 檔時，應注意其幾何欄位選取是否正確。. 32.

(42) 治政圖20 讀取.csv 大檔. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. 圖21. engchi. i n U. v. 將 csv 檔轉換為 shapefile. 4.坐標轉換將控制點檔之 shapefile 坐標系統以中研院於網路上提供免費下載之轉換程式(Shptrans V2.2，如下圖)，將控制點檔之坐標系統轉換為所需之坐標系統。 33.

(43) 圖22. 立. (二)中心樁. 治政中研院轉換程式 Shptrans 大 V2.2. ‧ 國. 學. 1.將臺北市政府都市發展局之都市計畫樁位坐標表整理並另存為.csv 檔 2.以 QGIS 讀取.csv 檔並儲存為 shapefile. ‧. 3.坐標轉換. Nat. sit. er. io. 二、. y. 將都市計畫樁位坐標表 shapefile 檔之坐標系統以中研院於網路上提供免費下載之轉換程式(Shptrans V2.2)，將其坐標系統轉換為所需之坐標系統。. 面資料之蒐集與處理 a. n. iv l C n hengchi U (一)地籍圖之各筆土地地號與面積等資料之 Shapefile 與 dBASE 屬性表之建置. 1.地籍圖 DXF 檔之產製以多目標數值圖庫應用系統之決策支援產製地籍圖 DXF 檔(如下圖)，產生地籍圖 DXF 檔，同時產生了 3 個文字檔(分別為面積、所有權、界址坐標等檔案). 34.

(44) 治政圖23 多目標數值圖庫應用系統產製地籍圖之 DXF 檔大立 2.將地籍圖之 DXF 檔轉換為 Shapefile ‧ 國. 學. 利用 QGIS 附加元件之 DXF 轉 SHP 檔(Dxf2Shp converter) 功能將地籍圖之 DXF 檔轉換為 Shapefile(如圖 24、25)。. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖24. Ch. engchi. i n U. v. 地籍圖之 DXF 檔轉換為 Shapefile. 35.

(45) 政治大. 立不含屬性資料之地籍圖 Shapefile. 圖25. 學. ‧ 國. 3.加入各筆土地地號、面積等屬性資料. (1) 方法一:以 Office Access 讀取地號、面積等資料之屬性表. ‧. n. al. er. io. sit. y. Nat. 以 Office Access 將多目標數值圖庫應用系統之決策支援產製之地籍圖地號、面積等文字檔轉換 dBASE 檔(如圖 26、27、28、29、30). Ch. engchi. 36. i n U. v.

(46) 圖26. 讀取文字檔(1). 學. ‧ 國. 立. 政治大. ‧. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 37. i n U. v.

(47) 圖27. 立. 讀取文字檔(2). 政治大. 讀取文字檔(3). Nat. n. al. er. io. sit. y. ‧. ‧ 國. 學. 圖28. Ch. engchi. 38. i n U. v.

(48) 圖29. 立. 讀取文字檔(4). 政治大. ‧. ‧ 國. 學地籍圖之地號與面積等文字檔轉換為 dBASE 檔. 圖30. sit. y. Nat. io. n. al. er. (2) 方法二:以 QGIS 向量工具之結合(JOINT)屬性功能(如圖 31、32、33). Ch. engchi. 39. i n U. v.

(49) 圖31. 立. 圖32. 選取圖徵(全部地號). 政治大. 向量工具之結合(JOINT)屬性功能. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. 圖33. engchi. i n U. v. 附加元件之 Table 功能. 4.坐標轉換將地籍圖之 shapefile 檔之坐標系統以中研院於網路上提供免費下載之轉換程式(Shptrans V2.2)，將其坐標系統轉換為所需之坐標系統。 40.