2013年10月14日 星期一

102.10.3 Week4 上課心得與網站學習

一、上課筆記


  • 幾何校正(Georeferencer) 轉換演算法 分組測試

    上節課利用"幾何校正(Georeferencer)"工具,載入影像檔,置放控制點,再鍵入控制點座標,而學生們在練習過程中,在影像轉換階段,面臨"轉換演算法"的選擇,所以老師特別在本節課,將同學略分為下列8組以分別進行演算法測試:
    • 保角8點
    • 保角6點
    • 保角3點
    • 一階多項式8點
    • 一階多項式6點
    • 一階多項式3點
    • 二階多項式8點
    • 二階多項式6點
  • 為使各組的操作成果在老師端電腦中,圖資可以疊合,所以必須統一使用CRS座標系統,故我們先在google搜尋"GIS Tech: 在Quantum GIS 中台灣座標系統的用法",在QGIS中分別輸入了TWD97 -TM2、TWD67 -TM2 兩組座標系統,並且統一使用 TWD67 -TM2。
    要分別將專案屬性設定為TWD67 -TM2,而開啟的圖資則要右鍵另存方式,轉換為TWD67 -TM2。 下列為各組的成果:


    • 保角8點


    • 保角6點


    • 保角3點


    • 一階多項式8點


    • 一階多項式6點


    • 一階多項式3點


    • 二階多項式8點


    • 二階多項式6點



  • 由於第8個控制點的選址不好,未於較易辨識的銳角上,因此在本範例中,反而是2階6點的比2階8點的準確,另外在保角3點的部分,發現因為只有3點,且又集中於左上角,導致誤差較大,因此在選控制點時要讓點分布均勻,點越外圍越好,否則誤差會變大(而且路徑不可出現中文),在一階多項式3點、6點也分別得到印證。

    為了得知我們數化的圖,誤差有多少,我們用放大工具拉進來看,在誤差範圍內的10個pixel經測量,約為4公尺,等於1pixel約為0.4公尺的誤差,20個pixel為誤差8公尺,但我們的控制點本身即有2.5公尺的誤差,所以相對來說,以此控制點數化得出的8公尺誤差圖資,仍在可接受的範圍之內,重點還是要看使用的需求與目的。

    老師提供的掃描紙本影印地圖,已經決定他的精度,我們再次重描成數位檔的精度最多與其相等或更低,但紙本的地圖隨著時間可能誤差量變大、保存性也降低,相反的,數位檔可以保存於電腦中,但我們要記得製作此數位檔的原始圖資的精度為多少,如此才可以應用於適當的使用需求,而不會誤用。即繪圖者要記得是產自哪張圖,而使用人也要知道誤差有多少。
  • 關於重新取樣與最鄰近指定法(Resampling Methods & Nearest Neighbor)


    • 重新取樣:
      重新取樣是指影像的像素尺寸更改 (所以是顯示尺寸)。當您縮減取樣 (或減少像素的數目) 時,會從影像中刪除資訊。當您增加取樣 (或增加像素的數目) 時,會加入新的像素。您指定的內插補點方法會用來決定要如何增加或刪除像素。


    • 最鄰近指定法

      最鄰近指定法是使用最接近的像素資訊來輸出像素的值。




二、網站學習


1.Current Flood Information 即時洪患資訊

Active and recent events tracked by the USGS National Floods Specialist. Click the Past Floods link above for previous events. Streamflow data is vitally important for our partner agencies to forecast flood magnitude and timing, operate flood control systems, and manage emergency response. In addition, USGS also coordinates collection and dissemination of geospatial imagery and map products used for the flood response and evaluation.

本篇是由美國地質調查局及洪患相關研究人員,對近期的全國各處的洪水災害進行追蹤調查,透過逕流數據的建立,提供各地方政府相關機構了解降雨強度與河川洪峰強度及可能來臨的時間,以強化各地方政府防洪機制與緊急應變系統,此外,美國地質調查局亦協調各相關單位,將資料整理後,提供地理空間影像和地圖,提供各防災單位對洪災進行評估。


上圖所示網站,可即時查詢美國境內各河川的淹水情形。


2. Using GIS to Fight Crime

In the last decade, GIS has become a powerful crime prevention and investigation tool for mapping and analyzing crime patterns.

Maps have been part of the detective’s repertoire since the early 1900s. Yet until the 1980s, detectives were still analyzing crime patterns by positioning different colored pins on wall maps. Many crimes have been solved by representing and recognizing spatial patterns of crimes. But map boards had some major limitations.

在近十年,地理資訊系統已經成為強而有力的預防犯罪及調查工具,並且利用圖資分析犯罪行為模式。

二十世紀初,地圖儼然已經成為重要的調查使用工具,然而,直到二十世紀的80年代,調查人員仍透過將犯罪事件與空間地圖做結合來分析犯罪模式,透過不同顏色標示出犯罪的類別,透過犯罪事件與空間結合,已經成功解決了多起犯罪事件,但是未來仍有許多困難需要克服。







2013年9月29日 星期日

102.09.26 Week3 上課心得與網站學習

一、上課筆記

  • 前次作業回顧
    • 名詞釋義
      • City of Greenbay 格林貝: 綠灣(Green Bay)是位於美國威斯康星州布朗縣的一座城市。
      • parcel map: 地籍圖。
      • Aerial: 航照圖。
      • coordinate frame for earth: 指全球座標框架,地球因自轉軸的變化,而致地球大小也有些許變化,故須每年動態更新。
      • 麥卡托: 傑拉杜斯·麥卡托(1512年3月5日-1594年12月2日),佛蘭德地圖學家、數學家,生於佛蘭德伯國亞珀爾蒙德,佛萊明語(flemish)是比利時荷蘭語的舊名稱,他最廣為人知的貢獻就是發明了麥卡托投影法。
      • US EPA: Environmental Protection Agency 美國 國家環境保護局
      • CDC: Centers for Disease Control 疾管局
      • pixel: 像素,原是由英文picture element組成的新單字,為圖像顯示的基本單位,而單位面積內的像素越多代表解析度越高。個別像素並沒有長度,只有數量。
    • 網站學習資源選擇方向

      講解網站的選擇,可以小範圍卻具體的GIS相關文章,找尋有趣的主題,並試討論該對象使用目的;可以搭配圖片做說明。
  • 課程筆記

    自從石器時代,人類就已經開始製作地圖,根據考古資料,最早的地圖出現在公元前6200年的土耳其地區;而在近代,因為基地開發及規劃設計等需求,對於地圖的精度也因為目標需求不同而有不同的要求,因此必須將傳統紙本的地圖掃描入電腦,並透過已知測量之控制點來進行地圖的幾何校正,經過校正的地圖其精度雖無法超越原紙本地圖的精度,其精度最多僅能與原紙本地圖相同,但是經過此步驟即可開始進行圖資數化建置工作,往後即可於Gis中加以分析應用。

    今日的課程主題就是如何將紙本地圖轉變為可於Gis中應用的數位化圖資。

    首先必須先了解 Vector、Raster的差異
    • Vector: 向量圖檔,包含點、線、面的屬性資料(attribute),可於gis中應用。


    • Raster: 網格圖,如紙本地圖掃描後的圖檔即是,放大來看會發現是由數個網格組成,網格只紀錄顏色,無屬性資料。(請參見下圖)

                 
                                                                                                                       (引用圖片來源)

      開啟QGIS中的外掛工具,選擇Georeferencer,載入圖片檔後,依序鍵入控制點座標,透過此工具,能將底圖幾何變形,對齊、旋轉、比例調整,因為已經輸入座標,即重建圖上所有的大地座標,因此圖片上每個點都有其座標,如此一來即可於gis中進行數化建模(polygon)。(請參考下圖)





      其中的src X是指從左上角原點(0,0)往右x軸有幾個pixel,而dstX則代表輸入控制點座標後重建的大地座標。
      老師說明在建置控制點的時候,我們會透過放大鏡放大局部線條,來放入控制點,但是我們這樣做卻會發現新的問題,就是掃描後的圖檔是網格圖檔,而且該線條透過印表機印出後本身就帶有誤差,我們該選擇哪個點來放入控制點才對呢?其實答案是越接近尖角的該點應是較佳的選擇,此為無法避免的誤差,那既然選點會有誤差,該如何是好? 答案是輸入的控制點越多越好,雖然僅需兩點控制點即有架構出現,而其他數個控制點則是用來驗證此架構,可以讓其更為準確,如轉換演算法可以選擇3、6、10點的演算法。
      從圖檔轉成向量圖形,其精度最多只會跟原來的紙本地圖一樣,甚至會更差,那為何我們要將其轉成向量圖形呢? 因為紙本的地圖可能會隨時間、濕度等變化逐漸發生失準的情形,且數化後的圖資,能於gis中應用。
      圖資的精度高低可用於不同的工作用途,不一定低精度的圖就沒有使用價值,本次作業練習用的圖資精度雖然不高,但是用於校區規劃應是足夠的。

重要提醒: 下週將有大作業(一),須注意繳交上傳期限!

二、網站學習


  1. 狂犬病世界分布圖 (Essential rabies maps)

    在疾病防治部分,透過GIS可以直覺地呈現狂犬病於全球各國的分布情形,其中可以發現台灣於2008年時即被列為高風險區,果真於今年正式爆發狂犬病疫情,這讓於台灣匿跡50年的狂犬病捲土重來,台灣也重新被列為狂犬病疫區。下圖為世界衛生組織利用GIS製作的世界各國狂犬病風險圖,如此可以知道GIS的應用是非常廣泛的。

                                                                                                                                  原文網站
  2. 衣索比亞: 狂犬病對狼群的威脅 (Rabies Threat to Wolves- Ethiopia)

    A major threat to the survival of rare Ethiopian wolves comes from rabies transmitted from domestic dogs. In cooperation with other organisations the Ethiopian Conservation Program (EWCP) uses GIS technology to inform their rabies vaccination program targeting the best locations to vaccinate dogs and wolves to prevent the spread of the virus.

    對於原本就數量稀少的衣索比亞狼群,狂犬病對他們造成嚴重的威脅,狂犬病傳播的途徑是家犬。在與其他組織合作及衣索比亞保護計畫之下,運用了地理資訊系統,通知最需接種狂犬病疫苗的地區,針對狂犬病高風險地區讓家犬接種疫苗,可有效防止狼群的狂犬病病毒傳播。

    Despite a loss of many of these rare canids due to this outbreak the expertise of EWCP Combined with employment of GIS technologies led to an effective intervention which helped to ensure the continued survival of this rare species in Ethiopia, Africa.

    儘管此次的事件,造成這些遠本就較為罕見的狼群極大的生存威脅,但是衣索比亞保護計畫結合GIS應用技術,能達到有效的病毒散播控制管理,以確保這種珍稀的物種得以繼續生存。


                                                                                                                                                                              原文網站





2013年9月15日 星期日

102.09.12 Week1 上課心得與網站學習

一、上課筆記心得              

  • 課程大綱

    每次上課的課程筆記與心得,皆須寫在自己的部落格上,並且至少提供1~2個與GIS有關的英文網站之內容說明。
    本課程會有三次大作業及兩個報告,作業上傳至elearning.ntut.deu.tw。

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  • 上課軟體與學習資源
    本課程使用免費授權的GIS軟體,QGIS,雖然老師提供我們使用QGIS1.7.1版本以搭配已錄之操作影片,但老師推薦使用最新版本QGIS,雖與線上學習的錄影有一點差異,但透過摸索過程亦可增加熟練度與發現新功能。
    Google搜尋QGIS sinica,網站
    內容為中央研究院人社中心地理資訊研究專題中心人員編輯的教學資源網站,可供學生學習,應多加利用。
    -
  • 主題圖(Thematic Map)
    使用GIS之目的在於製作出主題圖,而製作主題圖的用意在於使用主題圖向別人表達與說明主題,因此主題圖須具有可識性、易讀性,而主題圖中的各種配色等設計是否美觀,則有主觀的成分存在。
    主題圖可以產生很多應用,例如用以分析圖面上加油站與學校的地下水汙染關係,原加油站與學校的相對位置圖及道路圖層,再透過地下水位高度的調查,製成等地下水位線,加以疊圖,即呈現具表達能力的主體圖。
    標準的主題圖應具備下列要素:
    • 可量測性(scale)
    • 方向性(指北針)
    • 圖名
    • 圖名接合表(若有多張圖時)
    • 圖號(若有多張圖時)
    • 圖例(具解說功能)
    • 製圖人
    • 座標系統
    • 製圖時間 : 相當重要,反映空間上各時間點的某值變化,(x,y,z)其中的z軸不僅可以是高程,也可以是空氣汙染值、噪音值、地下水位線、等雨量線等等。
    • 偏角圖-
  • 橫麥卡托投影
    所謂的投影(projection)即是把原地球上有曲度的線條,畫到平面上的過程。想像地球中心有一光源點,用紙捲橫向包住地球,紙捲會有一條經線與紙捲接觸,投射臺灣的形狀到紙上,距離中央接觸線越遠的兩側,地表圖形會放大愈加失真,變形也會越來越嚴重,為保持地圖上的精度誤差不致過大,因此有了二度分帶,即每隔二度切割為一帶

二、網站學習


  1. About Quantum GIS

    Quantum GIS (QGIS) is a powerful and user friendly Open Source Geographic Information System (GIS) that runs on Linux, Unix, Mac OSX, Windows and Android. QGIS supports vector, raster, and database formats. QGIS is licensed under the GNU Public License. The name Quantum GIS really has no significance, other than it starts with a Q and QGIS uses the excellent Qt Toolkit from Nokia (formerly trolltech).

    Quantum GIS(簡稱QGIS)是一款強大、實用又極為友善的開放來源地理資訊系統,並且具備跨平台之優勢,可被執行於常見之作業系統,包括有 Linux, Unix, Mac OSX, Windows 以及行動裝置平台Android。 QGIS支援向量、網格圖層以及各式資料庫格式。 QGIS是由GNU公用許可證授權,另外,命名為Quantum GIS 是真的沒有特別原因的,他開始於Q字母,QGIS使用了來自 Nokia (前為 trolltech公司) 優秀的Qt工具包。

  2. The World Geodetic System (WGS)

    The World Geodetic System (WGS) is a standard for use in cartographygeodesy, and navigation. It comprises a standard coordinate frame for the Earth, a standard spheroidal reference surface for rawaltitude data, and a gravitational equipotential surface that defines the nominal sea level.
    世界大地系統 (WGS) 是為製圖學、大地測量以及導航而建立的座標系統。他的內容包括了標準的地球座標系統,一個通用標準球形表面參考的海拔高程資料,以重力表面定義了海平面水準。