WEB-GIS

本次作業為利用Google map 製作旅遊路線(軌跡)，並附上照片：

2011年暑假我和家人到台南旅遊，行程如下：
新營→台南官田葫蘆埤→八田與一紀念園區→烏山頭水庫
成果如下：


在較大的地圖上查看烏山頭一日遊

LiDAR-2

第十六週筆記

LiDAR

本週作業要分別使用Terrascan 及Surfer 二種軟體之DEM及DSM陰影圖。

 數值地形模型（DTM）乃以數值化方式來展現三度空間地形起伏變化情形，有時又稱 DEM。係指除去植物覆蓋及人工建物後，由地球表面礦物質最上層所形成的天然表面。但是以土石構築之人工構造物，如堤、塹、壩、溝渠、道路等土方結構物，雖非地表天然表面，但若其尺寸大過DEM解析力所能明確表達者，則其上層表面亦屬於DEM。
數值地表模型（DSM）為地表(如建築物、植被)之三度空間數值模型。代表地球上固定物體最上層表面，包含人工永久性建物及植物覆蓋。受解析力之限制，最上層表面之長、寬皆大於網格間距二倍，且高度亦大於DSM規範精度三倍者，始視為覆蓋面之一部份，此面僅以網格離散點近似圓滑表示。
(資料來源：內政部地政司衛星測量中心 http://www.gps.moi.gov.tw/SSCenter/Introduce/InfoPage.aspx)

有關空載光達除了上課講義，內政部於94年擬訂「LiDAR 測製數值高程模型及數值地表模型標準作業程序」，也有詳盡資料。其中應用空載光達技術產製數值地形模型之標準作業流程如下：

另依據內政部地政司衛星測量中心網站，數值地形模型的效益如下：

數值地形模型之效益

一、 測製全臺灣高精度及高解析度數值地形模型，作為國家建設之基礎，以利於國土永續發展。 二、 提供生態旅遊、水土保持、河川整治、防洪、海岸、林業等方面快速自動化應用所需之基礎資訊。 三、 提供衛星影像之糾正（製成正射影像），並可協助建立精確之國土資訊系統等相關資料庫。 四、 提供第三代行動通訊（3G）之無線電波遮蔽分析，模擬出架設基地台之最佳方案。 五、 提供輸配電工程、科學園區之規劃開發、水庫工程及變形監測所需之基礎資訊。 六、 提供都市規劃、更新、污水下水道、排水設施、強化農村發展規劃及建設所需之基礎資訊。 七、 提供將臺灣豐富地勢、地貌資訊配合淺山、河川、沿海遊憩、國家風景區建設、文化生態旅遊來呈現高品質的觀光資訊。 八、 避免各機關辦理各項建設時零星補測精度不一之數值地形資料，節省國家大量經費、人力與時間，提升國家競爭力。 九、 提供防災與救災方面應用，如洪水淹沒區評估、土石流地區土方量估計。 十、 落實高精度及高解析度之空載雷射掃瞄儀測繪工作之推廣，提升國家之防災及救災能力。 十一、 建立現代化之數值地形(表)模型資料查詢系統，經由網際網路，提供精密之數值地形(表)模型資料，以利各界使用。 十二、 提供購置引進空載LIDAR測繪系統，進行常態性國土監測任務之評估參酌。

國外GIS相關網站

USGS Center for LIDAR Information Coordination and Knowledge (CLICK)
http://lidar.cr.usgs.gov/

有鑑於LiDAR 遙測資料是提供數值地形模型(DEM)及數值地表模型(DSM)很好方式，但蒐集LidDAR 資料需要高額經費，且使用點雲資料的知識尚未普遍。因此USDS(The United States Geological Survey )建置本網頁-CLICK。

本網頁之目的在協助有LiDAR資料需求之相關研究者取得資料，並提供教育功能。

LiDAR-1

第十五週筆記
LiDAR (Light Detection and Ranging)

光達技術（LiDAR，Light Detection And Ranging）的廣義定義是指以雷射光對目標

物進行量測的技術，而目前所稱的光達是指利用雷射光，對目標物進行高密度的掃瞄

以獲取目標物三維形貌的技術。

大致可分為三種：空載光達（Airborne LiDAR）、測深光達（Bathymetric LiDAR）及地面型光達（Terrestrial LiDAR）。其中發展最快用途最廣的是以飛機為載具進行地表之掃描測繪之空載光達技術

空載光達主要包含：定位定向系統（POS，Position and Orientation System）、雷射掃瞄儀（Laser Scanner）及控制器（System Controller）三個部份，其中的定位定向系統以“直接幾何對位（Direct Georeferencing）”技術，整合動態 GPS 定位技術求得之三維座標，與精密慣性姿態儀（IMU，Inertial Measurement Unit）測得之三軸偏轉角及加速度等資訊，直接提供在飛航過程 200Hz 頻率的精密航跡定位；而雷射掃瞄儀則是以每秒高達 60,000~150,000Hz 的頻率，紀錄脈衝雷射之發射角度及接收之時間差與回波，並轉換為量測之距離與反射之強度；控制器除了作為操作者的人機介面外，並且紀錄上述二項設備之時間標記（time stamp），以精確連結定位定向與雷射量測資訊。

LiDAR 訊號具有一項非常特殊的“多重反射（multiple echoes）”能力，即發射單一脈衝而能接收最多達四個反射回波訊號，因此有機會可同時量測到地表及樹頂甚至樹幹的點位，或是電力的輸配線路，其原理為：LiDAR發射之雷射光為圓錐狀，當接近地表時單一光束投影在地表之涵蓋範圍（footprint）約為 50 公分直徑之圓形，而所獲取的資料有部分落在樹木表層，有些為樹幹位置，而有些則為地面反射點，因此可同時測得上述之資訊。根據LiDAR雷射光反射回波的情形，也可藉此了解地面物體對於雷射光的穿透情形。

空載光達掃描獲取之大量座標點，由於分布密集而稱為點雲（Point Cloud），點雲資料除點位本身具備精確之三維座標外，並同時紀錄原始雷射脈衝之反射強度（intensity），部分機種甚至可記錄類似數位影像的 RGB 三波段灰度值，因此隨著地表之不72同反射特性得以呈現類似航空照片之影像特徵；經過軟體與人工之處理，可將各雷射點進行過濾（filter），將屬於地面點的數據分離。
地面點可產製數值高程模型（DEM，Digital Elevation Model），即面狀之地表起伏資訊，這也是空載光達的基本成果，可應用於地圖測繪、洪災模擬、地質分析、災害調查等應用。而其餘的數據可進一步再區分為植被、建築物等類別，可作為後續森林資源估算、房屋模型建置等應用。
(資料來源:徐偉城，LIDAR 與環境調查／監測／災害防救應用)

利用光達技術執行步驟包括：

1.任務規劃

2.瞭解測區地形、植被

3.決定航帶重覆區比率、飛航速度、航線規劃

資料處理部分：點雲解算 Terra Match

1.消除錯誤點

2.資料分幅，例如依1/5000相片基本圖分類

3.回波分類

4.點雲分類編修

GIS相關網站

GISuser.com  

http://www.gisuser.com/component/option,com_frontpage/Itemid,1/

GISuser.com (GIS/Geospatial)網站是由Spatial Media LLC, Frederick, MD, (founded by Allen Cheves & Glenn Letham) 所成立，該公司同時還有許多線上領導科技資源，包括  Amerisurv.com (Surveyors), LiDARnews.com (LiDAR and LAser Scanning), MachineControlOnline.com (3D positioning) and LBSzone.com (mobile & location-based services). 

GISuser.com 成立於 2004年2月.其目標是提供地理空間專業人員及企業最新發展及資訊。該網站也提供GIS資料、教育訓練與各式相關產品。

遙感探測二

第十四週筆記
遙感探測二--LPS實務練習

繼上次作業完成內方位、外方位及空中三角運算，平差結果RMSE為0.1945<0.2 位可接受範圍。

}
本次接續進行設定及產生DTM，網格大小選擇5 x5 m 進行影像正射

輸出之影像存放於ortho 資料夾 }
利用’EARDS’  DataPrep.項下，Mosaic image 功能，將8張已完成正射之影像進行鑲嵌。 成果如下：

正射校正後鑲嵌成果圖：

















近景成果圖：

利用此圖數化埔里道路交通路線圖：

與未經校正之航照圖比較：

校正後之像片，數化結果幾與Google map 道路重疊。未經校正之像片數化結果，整條道路偏移情形，最大偏移約25公尺。兩條道路交叉點向西偏宜約20公尺。

基本航空攝影測量一

第十三周筆記
基本航空攝影測量—LPS實務操作一

壹、本週課堂上練習操作LPS軟體，利用8張埔里航空照片，有15個控制點，進行校正。

一、作業過程：

1.設定資料夾

2.建立本次作業之 block檔。接著設定坐標系統及載入相機參數檔案

3.先將8張埔里航空照片存放於image 資料夾，再輸入LPS.

4.進行內方位設定。

5.進行外方位設定，15個控制點完成。 

6.自動增加共軛點(Tie point)及進行空中三角運算。

二、成果圖

(一)空中三角運算成果：

誤差範圍小於0.2m，為可接受範圍。

但Triangulation Iteration Convergence 為No

(二)航區影像與控制點分布位置

    內方位、外方位的完成指示出現（變綠燈）

三、問題討論

(一)本次作業最耗時部分為將15個控制點進行外方位設定。心得是先以明顯易找的控制點進行設定，接下來就可以順利完成。

(二) 空中三角運算成果，RMSE為0.1945<0.2，但Triangulation Iteration Convergence 為No

     目前尚未查到相關資料，待下次上課請教老師或學長。

貳、GIS相關網站
本週造訪LPS網站：http://geospatial.intergraph.com/products/LPS/LPS/Details.aspx

Leica Photogrammetry Suite (LPS) 是航空攝影測量及遙感影像處理軟體系列，為影像處理及攝影測量提供了高精度及高效能的生產工具。
  LPS能將航空攝影測量和遙感圖像處理完全流程化管理，簡單方便。包括︰

1、Image Viewer(影像瀏覽器) 
2、Image Imports and Exports（影像輸入/輸出） 
3、Color Balancing（色彩平衡） 
4、Ortho-mosaicking（正射影像鑲嵌） 
5、3D Surfacing（數值高程數據的轉換） 
6、Map Composition（地圖製作） 
1、Image Viewer(影像瀏覽器) 
2、Image Imports and Exports（影像輸入/輸出） 
3、Color Balancing（色彩平衡） 
4、Ortho-mosaicking（正射影像鑲嵌） 
5、3D Surfacing（數值高程數據的轉換） 
6、Map Composition（地圖製作） 
7、Image Processing Tools（影像處理工具） 
8、Automatic Interior Orientation（自動內方位量測） 
9、Manual and Automatic Point Measurement（人工和自
      動的點位量測） 
10、Triangulation（空中三角測量） 
11、ERDAS IMAGINE advanImage Processing Tools
      （影像處理工具)

以上資料來源：http://www.surveying-tech.com.tw/GoodsDescr.asp?category_id=91&parent_id=0&prod_id=LPS

圖形與資料庫連結

第十二週筆記

本周上課對於GIS課程再進行統整複習。
課堂上再練習作業九，圖形與資料庫連結。
回家後也再練習操作：

• 完成之彰化縣區域排水幹線主題圖如下：

• 在QGIS進行基本計算：選擇"計畫費用"欄位，利用QGIS 分析工具→基本統計，可算出計畫總經費、最大值與最小值等，詳如下

• 進一步計算逐年計畫經費：

         在QGIS屬性資料表中SQL似乎只有查詢功能，因此就分年查詢，這樣也可以繪出各年度進行之排水幹線情形如下圖：

然後將各年之查詢結果，利用Excel進行運算，成果如下：

GIS相關網站：

 本週造訪香港政府一運用GIS網站：

香港地政總署利用地理資訊地圖建置之便民網站

http://www1.map.gov.hk/gih3/view/index.jsp

依照此網站介紹： 

     此網站目的是方便市民搜尋和了解香港的地理位置、建築和自然環境，以及公共設施等資訊， 將各部門建立之弟李空間資訊加以整合。 
        「地理資訊地圖」內的地圖資料、建築物資料和影像地圖，均由香港地政總署測繪處提供；公共設施及各政府部門的資料，則由相關的政府部門提供；支援「地理資訊地圖」的網路和伺服器則由政府資訊科技總監辦公室提供和管理。 
         在「地理資訊地圖」平台上，可以通過各種地圖工具瀏覽不同比例的香港地圖，或將地圖移動縮放至香港的任何位置。除了一般的地圖外，你亦可以檢視影像地圖，以了解香港各地方的實地情況。此外也提供強大的地理資訊搜尋功能，支援多種搜尋模式，你可以輸入全球衛星定位坐標、地方名稱、地址、建築物或大廈名稱、道路名稱、社區及公共設施名稱等以進行搜尋。為了方便使用，「地理資訊地圖」已經把各公共設施分門別類，你可以在資料分類標籤內，按不同設施的類別和性質，尋找你需要的資料，例如: 有關「教育及培訓」的設施資料、「文化、康樂及運動」的設施資料等。 
         更方便的是提供多種實用的地圖工具，包括地圖量度工具和瀏覽器外掛工具等。使用量度工具，可以簡單地在地圖上量度距離和面積；將本平台提供的外掛工具或附加元件安裝到個人的瀏覽器。 

跨軟體應用及圖形與資料庫連結

第十一周筆記

本週學習跨軟體綜合應用、圖形與資料庫連結

壹、跨軟體綜合應用--QGIS與Mapinfo 綜合應用 
(因家用電腦無Mapinfo軟體，爰整理操作步驟如下)
一、在 QGIS學習利用內插，繪製等濕度曲線圖。
二、為得到濕度在75%~85%區域範圍圖，利用Mapinfo 將圖形線段轉為區域圖塊。
    1.首先必須將QGIS之.shp檔轉檔為Mapinfo 可編輯之 Mapinfo Table 檔，其方法如下：
        利用Mapinfo Tools 選項下  Universal Translator ，Source 選擇ESRI Shape ; Destination選擇Mapinfo TAB 。路徑必須為英文。
    2.在Mapinfo 打開.tab檔，按滑鼠右鑑，選擇Layer Control，勾選「編輯」。再利用「Objects」、Convert to Regions、Reshape、Add Node、Set Target、Marquee Select、Erase 編修出想要的等濕度範圍。
    3.於QGIS中，打開上述已編修之.tab檔，但須利用Lines to  Polygons ，選取想要圖徵，存成.shp，再與先前處理的人口、高速公路Buffer等利用Intersect完成。


 貳、圖形與資料庫連結 
      本項主要係利用不同屬性表中，相同欄位作結合(Join)
      在區域排水練習案例，就是利用各排水幹線之「索引號」進行結合。
      這也是前課堂上學習資料庫建立時，老師提醒的重要觀念。

叁、國外GIS相關網站


       本週造訪 GRASS GIS網站 http://grass.osgeo.org/

GRASS為Geographic Resources Analysis Support System 簡稱，是一免費GIS軟體，為Open Source Geospatial Foundation (OSGeo)發行，可用於地理空間資料管理及分析、影像處理、繪製地圖、空間模擬等。其強項在空間分析上，在QGIS的最新版本中已經此好用的分析工具併入安裝檔中，使用者安裝完QGIS即可在工具列上看到並使用此一模組。
QGIS與GRASS關係如下：

資料來源：中央研究院人社中心地理資訊科學研究專題中心

在Quantum GIS資源網@Sinica 網站有文章詳細介紹「在QGIS中使用GRASS模組進行地形分析」http://gis.rchss.sinica.edu.tw/qgis/