GIS-圖資數化-1

第二週 2012.09.27 建立電腦數值圖籍與資料-1

一、筆記
  本週學習圖資數化，如何將一張Scan地圖載入QGIS，並進行幾何校正(Georeferencer),輸入控制點座標、並進行數化。
  
   重點：

1.GIS資料格式：可分為向量與網格資料
(1)Raster data :影像資料  

在網格式資料中，有Grid與Raster資料兩種。
通常作為GIS的底圖，套用在向量式資料下方，常用於現地的顯示(如:空照圖、衛星影像)。其中最簡單的區分，只要可以清楚的看見真實世界的地形、地物的網格資料，都可以稱之為Raster Image(如空照圖、衛星影像)。反之，套繪在地圖中，需要輔助判識或專業解讀者，都可以稱為Grid資料(如:地形分析DEM網格、坡度、坡向、空間分析成果、淹水區域格網等)。

 

(2)Vector  data：向量式資料

    向量式資料格式主要由點、線、面(Polygon)等幾何物件組成。真實世界中的地理資料，經過測量、調查、校正、定位、數化等過程，大多以「向量」格式的方式記錄儲存，利用點、線、面的方式描述地理現象，特別適合展現於不連續(discontinuous)的地理現象，如地標、建築物、縣市界等。

點資料是使用一組X和Y坐標來呈現該圖徵之位置，可呈現像是地標、消防栓等位置，線是由連續點所構成，可呈現如地下管線、道路路網等分佈狀況，面則是由一群線段所形成的封閉區域，可呈現如建物形狀、街廓、地籍等一定範圍。

 兩者資料格式之比較如下表所示：

	向量格式(Vector)	網格格式(Raster)
資料結構	點(Point)、線(polyline)、 面(Polygon)	網柵(Grid)
圖形精緻度	較好	受細胞大小限制，同一面積下由越小的 細胞組成，其精細度也越高
傳統繪圖	較好	不易
儲存容量	較小	較大
分析計算能力	難使用	較好
易使用性	較容易	不易
適用資料	非連續性資料	連續性資料

　
    網格資料與象量資料兩者間存在著互相轉換的問題。
   (1)向量轉換成網格：較為簡單，在向量轉換網格過程中，網格中的細胞通常會以其存在最大面積的屬性作為其網格的值。
  (2)網格轉換成向量：較為複雜，目前並無普遍公認的準則可供轉換。轉換的過程中會因不同的轉換方式而有不同結果，故皆有其誤差存在。

以上資料來源：國土資訊系統網站   http://ngis.moea.gov.tw/moeaweb/Rinfo/KMSubItem.aspx?ID=21

2.幾何校正  (Georeferencer)

遙測衛星或空載航攝對不規則地表感測拍得的影像，會因感測器瞬時拍攝位

置的幾何性質、地球曲率與地形起伏等因素的影響而產生像點位移及影像扭曲等

幾何變形，故在進行任何加值應用前，宜先進行幾何校正以確保幾何精度，利用

已知點位座標的控制點資料消除影像中的像點位移。


3.地面控制點(Ground Control Point, GCP)
地面控制點是指影像上的一種特殊的像元，此像元的影像座標作為幾何校正時，轉換成地圖座標系統的參考點位座標。
控制點的選取對校正精度的影響主要表現在控制點本身分佈均勻性、位置的明確性與足夠
的數量。對轉換參數之計算而言，適當數量分佈均勻的點位可以提高校正的精
度，故選擇控制點時，需在影像中均勻的在四個角落與中間選取地物特徵明顯的
點位，如道路交叉點、操場與屋角等地面的點。
一般常用之二維座標轉換校正模式，依據轉換參數的不同，採用不同的校正
方法。理論上，轉換參數越多，精度越高，所選取的控制點也就越多，所花費的
時間也就越多，但在實際處理的過程中，經常發現，只要選取均勻分佈且精確的
控制點，通常只要選取均勻分佈足夠二階(6 個)之控制點數，其誤差成果和很多
控制點之成果相比，相距不遠。

以上資料來源：丁亞中等，高解析度衛星影像加值應用前處理技術之探討，第二屆數為地球國際研討會, 2004

4. 轉換演算：
           (1) Vector-to- Raster:以Vector為點、線或多邊形的界線來填入Raster PIXELS之方式 

1)    點：是在點的位置（x,y）的對應pixel上填實（加入ID 或屬性）

2)    線：是在線段經過的對應pixel上填實（加入ID 或屬性）

3)    面：是在界線段經過的對應pixel上填實（加入ID 或屬性）即其包圍的內部填實。若有多邊形共用弧線，則需有雙邊界PIXEL來表達邊界狀況。

(2) Raster-to-Vector:將點、線、面的網格式資料，依標的的類別（點、線、面）轉換。

1)    點：孤立的PIXEL的對應位置(R,C)即為向量點的位置 (x,y)。

2)    線：需先將網格式資料細化（Thinning）,在進行細線PIXEL中心點line tracing，其可為自動或半自動法的方法。

3)    面：要線找到邊界後，在進行串聯（line tracing），但其串聯的是各PIXEL的邊界格線，而非中心點。
資料來源：台大地理資源學系網站http://lab.geog.ntu.edu.tw/course/gistech/

二、課後練習

 1.開啟影像檔並進行幾何校正

2.完成Shapefile檔，並數化多邊形，包括練習處理中空圖形及共邊建築物。

3.進行增加屬性欄及面積計算...但不幸的事情發生了

   我下載QGIS1.8.0，在屬性面積計算時，沒有"面積"選項，經嘗試改以鍵入"$area"，可以進行計算，但結束後卻呈現Error，再叫出屬性表格時，竟然ID的中文都變亂碼....
   上網查詢，是中文Big5編碼問題，好像1.8.0版都有此問題。
   

在Quantum 資源網@Sinica http://gis.rchss.sinica.edu.tw/qgis/網站指出：
QGIS處理的方法，是在加入向量圖層時，即可以選擇編碼的種類，之後就可以正常開啟。目前QGIS支援正體中文(BIG5-HKSCS)、簡體中文(GB2312)、日文…等的編碼。當然最重要的Unicode(UTF-8)也支援。所以使用QGIS您可以減少缺字問題的發生，且可以支援多國語言的圖資。

下一節課我再來試試!



三、國外GIS相關網站

本週查詢Natural Earth 網站 ，http://www.naturalearthdata.com/

本網站是由北美地圖資訊學會((North American Cartographic Information Society))所支持的公益網站，
主要是提供小比例尺(包括1:10m, 1:50m, and 1:110m)全球GIS資料，包含向量及影像資料。

不像其他科學性或軍方地圖，本網站提供方便且可滿足多數軟體所需圖資。主要提供研究者或教師繪製小比例尺地圖的便利性以及免費的資源。

以下是該網站對資料之介紹：

Natural Earth Vector comes in ESRI shapefile format, the de facto standard for vector geodata. Character encoding is Windows-1252.

Natural Earth Raster comes in TIFF format with a TFW world file.

All Natural Earth data use the Geographic coordinate system (projection), WGS84 datum +proj=longlat +ellps=WGS84 +datum=WGS84 +no_defs

Maximum flexibility  是本網站之目標，這也是網站自許其對GIS的貢獻。