地理資訊系統概論

第三章 地理資訊系統之組成架構

本章學習重點

• 地理資訊系統之組成成分有哪些？•地理資訊系統的硬體發展如何？•地理資訊系統的軟體發展如何？•地理資訊系統的資料種類及形態有哪些？

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (1)

地理資訊系統中讓人們最易感受到的是電腦硬體，它負責地理資料之輸入、儲存、運算、展示之物理實體裝置，包括電腦主機、輸出裝置、輸入裝置、輔助儲存裝置等組成。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (2)

在電腦主機的選擇上，端賴使用者之功能需求牽涉到資料種類、資料量規模、處理時效、資料傳播分享、精度、速度、形式、使用方法、作業系統及軟體種類而選用工作站級、主從式架構級、桌上型個人電腦、筆記型電腦或嵌入式系統如 PDA （可供野外調繪或工程查報用或汽車導航用）。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (3)

•數位轉換器–將量度值轉換成數位值的裝置，數位轉換器有助於原始資料自動化，因他們可以直接用機器判讀的形式來蒐集資料。

– 最常見的數位轉換器有滑鼠、光筆、搖桿、軌跡球、十字游標以及數位板。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (3.1)

• 在輸入方面，具備有十字游標（ Crosshair cursor ）的數位板（ Digitizing tablet ）。

• 十字游標可用以描繪現有的地圖（紙本）或照片（航照圖）以及大型的草圖（如藍曬圖）。

• 數位板則可想像成一個含有數千個小點（ Dot）的矩陣。其中每一點都有一個機器位址，當你要在平板上描繪一條直線時，則可用十字游標橫越過平板上的這些點而使得它們在主記憶體中的狀態值由 0變成 1 。

• 數化地圖，就是將地圖圖形轉化成一點一點數位化向量座標資料。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (4)

• 影像掃描儀（ Image scanner ）用以將類比的照片或地圖轉換為數值的影像的設備，以供將傳統類比地圖或影像轉換為電腦可接受的數值資料格式。

• 解析測圖儀為將類比立體航照相片資料轉換為數值資料，可與電腦連線輸入。測繪儀器如全方位經緯儀直接測得數位資料輸入電腦。

• 文字辨識器 (OCR) ，掃描後資料轉換為讓機器能了解之文字。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (5)

在輸出方面，常用的特定設備包括：圖形顯示器、高解析度的印表機、繪圖機（ Plotter ）等，以供輸出彩色地圖或幻燈片、統計圖表和文件報告。繪圖機對地理資訊系統的使用者及管理人員非常重要。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (6)

•在儲存方面，對地理資訊系統而言，也是非常重要，因為地理資料量非常龐大，一旦損毀，損失將是非常非常大。因此，資料備份是需要經常執行的。常用的特定設備包括：磁帶機、磁碟機、光碟機（ Optical disk）、燒錄器、隨身碟等用以儲存大量資料。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (7)

• 在網路方面，發展極為迅速。由於地理資料庫之獲得與建立十分費時費力，如能夠將地理資料與相關單位共享，則能提高其資料價值及效用，於是分散式地理資訊系統（ Distributed GIS, DGIS）概念興起。而其所憑藉的是網路技術。

• DGIS將傳統桌上型單機作業之 GIS概念延伸至網際網路 (Web) 之解決方案上，以符合現行系統圖資處理之需求。稱之為網際網路地理資訊系統 (WebGIS或 InternetGIS) 。

3.1 地理資訊系統之組成架構—電腦硬體 (8)

ClientViewer

WebBrowser

Application

ServerMap

ServerData

Server

圖 3.2 簡單的分散式地理資訊系統架構

3.2 地理資訊系統之組成架構—電腦軟體 (1)

•對於 GIS 應用而言，電腦軟體包括：•電腦系統軟體

•為提供方便的處理系統，通常包括作業系統如 UNIX、 LINUX、 WINDOWS等，內含編輯處理、編譯處理、診斷處理、維護等功能。

•地理資訊系統軟體和其他支援軟體•應用分析處理軟體

3.2 地理資訊系統之組成架構—電腦軟體 (2)

電腦系統軟體（作業系統）

一般應用軟體

GIS人機介面輸入 編輯處理 查詢 分析

輸出

地理資料庫

• GIS的軟體關係到 GIS的功能

3.2 地理資訊系統之組成架構—電腦軟體 (3)

•常見地裡資訊系統軟體– ESRI 系列產品 (ArcGIS)– Intergraph公司產品 (GeoMedia)– MapInfo 系列產品

3.2 地理資訊系統之組成架構—電腦軟體 (4)

ArcInfo ArcEditor ArcViewMapObjects

ArcIMS Viewer

ArcSDE ArcIMS

DBMS FILES

客戶端

伺服端

資料庫

TCP/IPHTTP

ArcGIS 系列在客戶端及伺服器端的產品

3.2 地理資訊系統之組成架構—電腦軟體 (5)

伺服端

客户端

超圖空間資料倉庫GDO（ Geographic Date Object） Server

結果顯示

結果顯示

空間查詢、分析請求

結果返回

客户端（參考吳小鋒、張潤朋，基於 GeoMedia WebMap的 WebGIS 研究與開發，中山大學城市與資源規劃系，廣東 廣州 510275）

3.3 地理資料庫 (1)

一般資料庫皆是描述一事件、一物件或一筆交易的屬性資料或屬性之間之關係。然而，地理資料庫之構成也類似於一般資料庫，但是其包含了描述空間位置圖形資料（ Spatial graphic data ）及屬性（ Attribute ）等二部分。

3.3 地理資料庫 (2)

向量式地理資料庫按資料型態分：

1.點：代表某些點狀的地理現象。

2.線：一維的資料，例如河川、道路 系統，公共設施管線，都是一維的 線性資料。

3.3 地理資料庫 (3)

3. 面：二維的資料，例如各種土地利用的範圍、行政區域、地籍資料等，是一種平面的資料。

4. 體積：三度空間的資料，用來表現如地質、大氣、海洋等現象，這種資料除了具有 X、 Y位置之外，在垂直方向也有不同屬性。

3.3 地理資料庫 (4)

地理現象的屬性可分為以下類別：

1.識別資料：用來描述空間物件的識別名稱，如街道名、鄉鎮名等。

2.類別資料：如土地利用型態、土壤的類別、電話線和電力線的區分。這種資料只有種類的區分，而沒有數量、大小或等級的差別。

3.3 地理資料庫 (5)

3. 級序資料：資料具有等級大小的關係。例如：國道、省道、縣道的分級，院轄市、縣、市、鄉、鎮等不同層次的行政單位。

4. 數量資料：例如交通流量、人口數量、高度、溫度等可以量度的資料。

3.4人員