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第一章地理資訊系統概論

農田水利灌溉管理地理資訊系統基礎環境建置初級教材基礎篇

地圖是圖形資料中的一環，地圖一直是描述地球表面空間事物的工具，然而隨著科技的進步，資訊的交流與傳遞突飛猛進，人類在地球表面的活動越顯複雜與廣泛，對於地圖的意義與展現則更加要求完美。人類利用智慧創造了地圖的新生命，地理資訊系統則是這些智慧下的產物。地理資訊系統（Geogrphic Information Systems；GIS）為結合地理資訊與科技的一門新興學科，除於製作地圖之助益外，更將真實世界的資料相連結，可改善各項空間事物與提昇環境資源的使用效率與效果。地理資訊系統可以簡單定義為具有整合空間資訊及協助解決真實世界問題的決策支援系統。它的的主要目的是透過疊圖及空間分析功能，將原始地理資料轉變為可支援空間決策的資訊。 GIS 是可以利用一般電腦為基礎來處理與分析地理資料的系統，其包含硬、軟體週邊相關製圖及交流設備。地理資訊系統是一套整合型的系統，其可以電腦為輔助基礎，進行空間資料的建立、存取、管理、分析及展示等，並可依特殊用途與其它資料相連結，而作更廣泛的應用。

1.1 地理空間資料之基本概念

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GIS 之資料可分為兩個部分來探討，一為空間資料（spatial data）；另一為屬性資料（attribute data）。所謂空間即其地理區位（geograph

location），是指地理空間上的相對位置，藉由點、線、面地形變化來描述地表和地球本身的形狀、位置及彼此間的空間相對位置關係，通常都以地圖的方式來表示如圖 1-1；屬性資料是指描述性的資料，描述空間的特徵，由文字、數字構成如圖 1-2 所示。

圖 1-1 圖形資料圖 1-2 屬性資料

所謂地理資訊，廣義而言，泛指地表上下之可見特徵及解釋空間特徵的現象或事件。GIS 之定義：GIS 是對地理空間資料可進行輸入（Input)、儲存（Store)、檢索（Retrieve)、處理（Manipulate)、分析（Analyze)及輸出（Output)之資訊系統。與普通的資訊系統類似，一個完整的 GIS 系統主要由四個部分構成，

1.2 GIS 之構成要素

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及電腦硬體系統、電腦軟體系統、地理空間資料和系統管理操作人員。（一）電腦硬體系統：電腦硬體系統是電腦系統中的實際實體裝置的總

稱，構成電腦硬體系統的基本組件包括輸入/輸出設備、中央處理單元、記憶體等。

（二）電腦軟體系統：電腦軟體系統是指必須的各種程式，對於 GIS 的應用而言通常包括：電腦系統軟體以及 GIS 軟體和其他支援軟體。

（三）空間資料：是指以地球表面空間位置為參照的自然、社會和人文經濟資料，可以是圖形、圖像、文數字等。

（四）系統管理操作人員：一個周密規劃的 GIS 項目應包括負責系統設計和執行的項目經理、資訊管理的技術人員、系統客製化的應用工程師以及最後執行系統的使用者。

GIS 系統所處理的資料，稱為地理資料。所謂地理資料乃是指在本質上、內涵上、外觀上與地理位置有關的資料。一般來說地理資料可分成兩大部分，一為常以圖形方式來描述的空間資料，另一為屬性資料如圖 1-3。

（一）空間資料：藉由點、線、面、地形變化描述地表和地球本身的形狀、位置及彼此間的空間相對位置關係如圖 1-4。

1.3 地理資料（空間資料與屬性資料）及資料來源

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（二）屬性資料：記錄點、線、面和地形變化等地理元素特性的文、數字資料。

資料來源可以大致分為原始資料（第一手資料）或處理加工後的資料（第二手資料），又可將資料來源分為非電子資料和電子資料兩類。大多數 GIS 中的資料是第二手資料，當然它們都是電子資料。第二手資料主要包括地圖、圖書和圖像等（Bonham-Cartr，1994）。表 1-1列出了第一手資料和第二手資料來源。

圖 1-3 地理資料-圖形資料與屬性資料

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點（Points）

線（Lines）

面（Polygon）

地形變化（Surface）

圖 1-4 空間資料的點、線、面

表 1-1不同資料種類及其來源項目第一手資料第二手資料非電子資料野外測量

筆記航空相片人口普查

地圖統計圖表

電子資料全測站儀、全球定位系資料庫

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統、遙測資料

屬性資料亦稱為統計資料或主題式資料。屬性資料是對目標空間特徵以外的目標特性做詳細描述。屬性資料包含了對目標類型的描述和目標的具體說明描述。有些地理目標的屬性很多，如在地籍資訊中，一個地籍坵塊的屬性可能有 30~40 項，包括地籍坵塊的面積、地段名稱、地號、所有權人、地目等。圖 1-5 為屬性資料之來源。屬性資料一般採用鍵盤輸入，輸入的方式有兩種：一種是對照圖形直接輸入；另一種是預先建立屬性表輸入屬性，或從其他統計資料庫中導入屬性，然後依據關鍵字與圖形資料自動聯結。

圖 1-5 屬性資料來源

Report

始終65

流量圖

公路湖泊林地

報表報告量度地圖

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第二章空間資料


描述地理實體的資料本身的組織方法，稱為內部資料結構，在地理資訊系統中，主要的資料結構有兩種，一是向量式資料結構（vector data

structure）；一是網格式資料結構（raster data structure。）如圖 2-1 與圖 2-

2。

網格模型(Raster

Model)

向量模型(Vector

Model)

真實世界(Real World)

圖 2-1 地理資料之模型向量在數學上的定義是指具有大小及方向的量度單位；也就是指一

條可以計算其數量與方向性的直線。在地理資訊系統中的向量模式，則是

2.1 資料結構向量與網格

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建構在個別的點和座標上，由點連結成線，線連結成閉合的面。

向量資料的點線面

網格資料的點線面圖 2-2向量資料與網格資料的點、線、面模型

向量式地理資訊系統是使用點、線、面等幾何圖元來表現地形、地物如圖 2-3。向量式地理資訊系統以地形地物為主體、儲存各地形、地物的位置及屬性資料。向量系統又可分為有位相關係（topological relation）及無位相關係（non-topological）兩大類。通常無位相關係的向量系統指的是電腦繪圖系統（CAD），如 Autocad、Microstation 等設計製圖軟體，純粹為圖形之展現而無須分析點、線、面之間的關係，而採用無位相的向量結構表現空間資料。反之，有位相關係的向量系統通常使用有位相關係的向量結構儲存地理資料，透過位相，可以表達空間中物體的相鄰關係。例如在灌溉坵塊圖中，有位相關係的系統可以很容易的分辨甲坵塊的鄰居為乙坵塊而不是丙坵塊；或是甲渠道和乙渠道及丁渠道連接而不與丙渠道相連接等等。

2.2 向量式資料模型

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圖 2-3向量式圖形資料

GIS 中最常見的圖形資料結構為向量結構，即透過紀錄座標的方式儘可能精確地表點、線、多邊形等地理實體，座標空間紀錄為連續，允許任意位置、長度和面積的精確定義，事實上，其精度僅受數字化設備的精度和數值紀錄位元的限制，在一般狀況下，比網格結構精度高很多。向量結構的特點是：定位明顯、屬性隱含，其定位是根據座標直接儲存的，而屬性則是一般存於檔案夾或資料結構中某些特定的位置上，這種特點使得其圖形運算的算法總體上比網格資料結構複雜的多，有些甚至難以執行，當然有些地方也有便利和獨到之處，在計算長度、面積、形狀和圖形編輯、幾何變化作業中向量結構有很高的效率和精度，而在疊加運算、鄰域插索等作業時則比較困難。

2.3 網格式資料模型

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網格結構是最簡單、最直接的空間資料結構，是指將地球表面劃分為大小均緊密相鄰的網格陣列，每個格作為一個像元或像素由行、列定義，並包含一個代碼表示該像素的屬性類型或量值。在網格模型中，空間被規則的劃分為網格（通常為正方形）。地理實體的位置和狀態適用他們所佔據的網格的行、列來定義的。每個網格的大小代表了定義的空間解析度。網格式地理資訊系統將研究區域分為規則的網格（grid），每一網格

均有一座標位置，相鄰的網格其座標差即為此網格系統之解析度。系統於每一個網格內儲存相對於該座標位置的特徵值，此特徵值可以是土地利用型態、土壤質地、種植作物或任何相關於那一個格子的性質如圖 2-4。網格式地理資訊系統的展現常被視為主題圖像，它可與向量式地理資訊系統共同展示以發揮不同的特性。

網格資料

圖 2-4影像網格

建置地理資料庫時，時常面臨向量式或網格式的選擇問題，其實向量與網格各有優缺點，需依使用者之目的與需求來選擇。向量資料由於符合真實世界之形貌，比較容易被接受，雖建立資料的時間與成本較高，但

2.4 向量資料與網格式資料之優缺點比較

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SPOT XS 12.5m*12.5m band G, R, IR

SPOT XS 12.5m*12.5m 牡丹水庫band G, R, IR


卻符合事實之需求。網格式資料則易於分析，且比向量資料更容易表現地理

現象（如地形及地勢等），所以被廣泛地應用於自然資源方面的研究計畫與管理，但近年來網格資料的解析度大幅提昇，所以其應用領域亦日漸擴展中。

(一)向量式資料之優點：1.能精確的表示位置，可用於大比例尺地圖。

2.便於儲存水工構造物、農作生產等屬性資料或地籍資料。

3.可以表達物體間等各種關係。例如可建立渠道、田間道路、輸水管線等網路以進行各種網路分析。

(二)向量式資料之缺點：1.表達地形、溫度等連續變化現象較困難。

2.建立檔案需要較高的技術，費用較高。

3.系統的維護及使用較為複雜。

(三)網格式資料之優點：1.適於表達地形高程、土壤、土地利用等覆蓋全地表類型的資料。2.資料製作簡單，經過簡單的訓練就可以進行。

3.網格式結構簡單明瞭，觀念易懂、容易學習。

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2.5.1 空載影像


4.遙感探測資料為網格式，容易納入網格式地理資訊系統使用。

5.空間結構單純，適合於環境模型的表達。

(四)網格式資料之缺點：1.精確度受方格大小限制、需要高精確度資料時、資料量增加得很快，不適合表達位置要求精確的資料。

2.繪圖時容易出現鋸尺狀邊緣，較不美觀。

3.不容易儲存各行政區人口、統計值等類型資料。

4.不利於表達有複雜關係的資料。例如交通網路、電信、電力管線、自來水管路資料。

遙測影像依不同之觀點而有不同之分類方式，依探測器之載台可分為空載之遙測影像與衛載之衛星影像，二者飛行高度不同，故具有不同之地面解析力及涵蓋之範圍。依探測能源而言，遙測影像包括主動式與被動式之探測系統。依探測之光譜，則具有多光譜之影像。此外，遙測影像之多時性（重覆觀測性）亦是地表變遷偵測之動態資料之考慮。雖然分類方式可依載具、探測能源之主/被動性、多光譜性，及多時性辦理。本單元將以載具為主要分類，並以之介紹遙測影像。

2.5 遙測影像簡介

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空載影像之載具為飛機。其影像之主要來源有三，即空照相片、空載多譜掃描儀影像及雷達影像。空照相機以中心投影之方式，為將物體空間目標之反射能量記錄於影像平面上。其光譜資訊視其所使用之底片而異。在台灣地區以使用全色態（panchromatic）底片為主。空載多譜掃描儀則以一定之瞬間視場角（IFOV）進行地面目標物之掃描。空載多譜掃描儀影像與空照相片相比較，前者具較佳之光譜解析力，但其掃描時之扭曲，造成影像幾何變形，校正過程較為困難。雷達影像之全天候特性，無論日夜以及雲層狀況，並可裝置於飛機上增強機動性，進而提升其應用性。一、正射相片

在照相時，以垂直地面的方法拍攝，所拍出的相片中每一個地點的比例尺都近似，稱為正射相片。正射相片經處理後，可以用來製成地圖，節省許多地面調查及測量的時間及經費。如果用一系列相同比例尺正射相片來函蓋整個地區（如圖 2-5，2-6），再將這些鑲嵌成一張大圖，就能夠展現出一個地區的全貌。台灣的五千分之一相片基本圖（如圖 2-7），就是由正射相片加工製作出來的一套圖。

圖 2-5航空照片拍照示意圖圖 2-6未鑲嵌之影像

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圖 2-7台灣的五千分之一相片基本圖（圖中為雲林縣四湖鄉水

田）二、航空照相

航空照相是最普及、用途最廣且最經濟的遙測技術之一，也是使用最早的遙測技術。航空照相係利用光學攝影系統，將地面的景物以照片形式記錄下來。藉著照片，我們可以同時「鳥瞰」廣大地區的地表現象。由於航空照相同時將所有的地表現象記錄在照片上，不同的照片，使用人可能自照片上獲得完全不同的資料如圖 2-8。

圖 2-8彩色航空攝影照片桃園縣石門水庫

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2.5.2 衛載影像農田水利灌溉管理地理資訊系統

基礎環境建置初級教材基礎篇

衛星影像具有之特性有：(1)涵蓋面積廣，(2)資料量大，(3)具多光譜之特性，(4)具重覆觀測之能力，因此，適於區域性及全球性之環境監視之用。資源衛星的目的是觀察地形地貌、環境污染、森林植被，生態環境等現象。常見之資源衛星包括美國 Landsat大地衛星、法國 SPOT 資源衛星、歐洲太空總署歐洲資源衛星（ ERS-1 ）以及商業性高解析度衛星IKONOS、QuickBird 等。圖 2-9 為各種常見的資源衛星外觀，圖 2-10~圖 2-14 為各種資源衛星影像。

圖 2-9 各種資源衛星外觀

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圖 2-10 以色列 Eros-a衛星影像圖 2-11Quick-Bird衛星影像

圖 2-12IKONOS band pan 圓山飯店圖 2-13印度 IRS衛星影像

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第三章座標系統

3.1 台灣地區國家大地基準

3.2 地圖投影


任何具空間特性之地理資料均應配合紀錄其座標參考系統，以便建立與地球空間的正確對應關係。座標參考系統之描述應包括其座標系統與基準（Dauym）之內容，且不同座標參考系統須引用不同的描述參數及項目，例如經緯度不涉及地圖投影，而我國橫麥卡托投影後之二度分帶平面座標參數需額外說明投影相關參數。

台灣地區原有大地基準，係根據民國 69年完成之基本控制網大地觀測量，採用 1967年國際大地測量暨物理聯合學會所公佈之參考橢球體，（a=6378160m，f=1/298.25），稱為 GRS67座標系統（Geodetic Reference System，1967），或稱為台灣大地基準（Taiwan Datum1967）。由於自民國 69年完成台灣全省控制點檢測後，歷經二十多年，部分控制點已遭破壞或滅失，內政部為建立完整及高精度控制點，於82年起實施衛星定位測量建立台閩地區一致的基本控制點系統，於台閩地區建立 8 個衛星追蹤站、一等衛星控制點 105 個及二等衛星控制點 621 個。並於 90年公佈新國家座標系統，新系統採用 1980年國際大地測量暨物理聯合學會所公佈之 GRS80參考橢球體，（a=6378137m，f=1/298.257222101）命名為 1997台灣大地基準（Taiwan Datum1997）。並訂定台灣、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，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，中央子午線為東經 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。

地圖投影係將地球橢球體上之地形，描繪至平面紙上。即是將地球上17


由子午圈及平行圈組成之經緯網，展繪於平面圖上，成為座標格，以便描繪地形。目前世界上大多數國家採用之投影為橫麥卡托（Mercator）投影。我國自民國 38年起採用國際橫麥卡托投影座標系統（Universal Transverse

Mercator Projection Grid System），簡稱為 U.T.M.。U.T.M.：將南北緯 80度間之區域，按經度每 6度為一帶，全球分為 60帶。如圖 3-1

台灣本島地形中央大部分區分為高山，東、西部為人口稠密處，國際上常用之 UTM投影並不適用台灣，為配合台灣地區之要求，將其帶寬縮為二度，並針對台灣地理位置將中央標準經線移至東經 121°，左右各跨一度，中央標準經線比例縮尺為 0.9999，原點向左橫移 25萬公尺，其他離島地區之中央經線分別敘述下：中央子午線：　　東經 121°(台灣、琉球嶼、綠島、蘭嶼及龜山島等地區)

　　東經 119°(澎湖、金門及馬祖等地區)

　　東經 117°(東沙地區)

　　東經 115°(南沙地區)

　中央子午線尺度比：0.9999

　橫坐標西移量：250,000公尺

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第四章空間分析


120 E̊ 121 E̊ 122 E̊ 26˚N

24˚N

22˚N

120 E̊ 121 E̊ 122 E̊ 26˚N

24˚N

22˚N

圖 3-1臺灣地區 TWD67坐標系統原點

圖 3-2 橫麥卡托投影示意圖

地理資訊系統中較常使用的基本空間資料分析有以下幾種：重分類（Classification）、疊合分析（overlay）以及空間相互分析等，於決策支援(Decision Support)之應用中執行對空間資料及其屬性之分析之能力，為GIS 中最重要之功能及技術，空間分析結果將回答有關”特定區域之屬性

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南投縣埔里鎮“虎子山”一等三角點

4.1重分類（ Reclassification ）


現狀”、“狀況之改變”、“趨勢“及”使用套疊技術對模式應用之可行性評估及預測“之問題，空間分析之範圍可從簡易的算術及邏輯運算至複雜之模式(Model)分析。

重分類分析是指為了獲得簡潔性、而以圖徵的屬性和屬性的值加以排列次序、分等級、與分組，以利運算。當我們在建地理資料檔時，均有依據將來可能的用途，而收集其資料，放入資料庫中。然而，這些考慮並不能涵蓋將來可能的所有需求，換言之，屬性原先之分類並不見得能完全適合後來的分析工作。重分類分析可以將相似的值或屬性資料歸類為相同的範疇，如闊葉林、針葉林均歸類為森林，住、商、工業區加以集成歸併為市區。

Dissolve 分析：可將相同之屬性類別歸併成同一類。如圖 4-1 所示。

圖 4-1 Dissolve 分析

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4.2 疊合分析 (Overlay)


疊合是地理資訊系統中相當重要的技術，主要為空間物件的交集、聯集與差集運算分析，即布林（Boolean）運算的 AND、OR、NOT 以及NOR；

（一）Merge 分析：可將兩個以上相同型態的資料合併為同一資料層。如圖 4-2 所示。

圖 4-2 Merge 分析示意圖（二）Clip 分析：為依據資料層的特定範圍來產生新的資料層。如圖 4-3 所示。

圖 4-3 Clip 分析示意圖（三）Intersect 分析：

為將兩個資料圖層套疊，攫取的共同部分進行幾何交集運算，在

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4.3 空間相互關係分析


原來兩個資料層中的所有屬性資料均會保留在結果資料層中。例如：我們可以將洪水氾濫區（Overlay Layer）及地籍資料（Input Layer）進行intersect 分析，以獲知洪水氾濫區內的土地資訊。如圖 4-4 所示。

圖 4-4 intersect 分析示意圖（四）Union 分析為將兩個資料層套疊，保留所有的部分進行幾何交集運算，使原來兩

個資料層中的所有屬性資料均會保留在結果資料層中。如圖 4-5 所示。

圖 4-5 Union 分析示意圖

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進行空間相互關係分析為點、線、面之空間物件間的交互套疊技術，這是 GIS 中經常用到的分析功能，相同組成成分如點對點，線對線，面對面的關係分析較為單純，利用兩張具有位相關係的向量與屬性資料，將所需要結合的圖形與屬性進行連結。此種分析可應用於下列數種情形：1.那些多邊形地物被特定的線地物所穿越，例如：尋找高速公路所經過的縣市，或某水路所經過的地籍坵塊。

2.那些線地物被特定的線地物所穿越，例如：尋找被鐵路所穿越的省道，或被某支渠所穿越的水路。

3.那些多邊形地物的邊界穿越另一資料層的多邊形地物邊界，如自然生態保留區涵蓋那些鄉鎮。

4.那些線地物穿越特定的多邊形地物，例如：尋找那些路段穿越不同的集水區。那些水路穿越那個工作站轄區範圍。

5.尋找位於特定距離內的地物，例如尋找位於學校 500公尺內的網路咖啡店。

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第五章 GPS衛星全球定位系統

5.1 緒論


全球定位系統(Global Positioning System，簡稱GPS)原為美國空軍為軍事上定位及導航目的而發展，後經國防部接管並擴大計畫使其應用於民間定位測量。從 1978年發射第一顆試驗衛星以來，利用該系統導航與定位的研究和實驗工作發展非常迅速。GPS 人造衛星發射電波信號以提供定時、定位及導航之用，其精確度極高，且不受時間、地點、測站間通視之限制和天候的影響，給測量及其他使用者提供了全天候、即時的位置與時間資訊，且擁有極高的定位精度。整個系統共有 24顆衛星均勻分布於 6軌道面上，衛星軌道近乎圓形，衛星高度為 20200公里，繞行地球一週約 12小時，如此可確保在世界上任何時間任何地點皆可同時觀測到 4至 7顆衛星，以利導航及精確定位測量之應用。

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5.2 全球衛星定位系統架構

5.2.1 太空單元 (SPACE SEGMENT)


GPS 的系統架構一般可分為太空單元(Space Segment)，控制單元(Control Segment)及使用者單元 (User Segment)等三部份。

太空單元係指太空中的 GPS衛星，雖然目前有 26顆衛星，事實上只要 24顆衛星即可達任何時、地皆可收到 4～8顆衛星的 3D 定位需求，另 2顆作為預備衛星用。任一衛星在軌道上的運行週期為約 12小時，即每一天繞行地球二圈。每顆GPS衛星上皆裝置有 4 個非常精準的原子鐘，其亦為備用的設計，其中二個為銣（Rubidium,Rb)原子鐘，另二個則為銫（Cesium,Cs)原子鐘，每個原子鐘的造價約在 10萬美金左右，其精準度若以誤差一秒鐘來量度，銣原子鐘約為 3萬年，銫原子鐘則為 30萬年左右(Leick,1990)。

原子鐘的基本頻率為 10.23MHz，依其不同的倍數值所組成的 C/A

電碼(頻率 1.023MHz)及 P 電碼(10.23MHz)的隨機電碼 PRN (Pseudo Random

Noise)，並調製在 Ll載波(頻率為 154*10.23MHz，波長約為 l9cm)及L2載波(頻率為 120*10.23MHz，波長約為 24cm)上, 最後皆調成

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5.2.2 控制單元 (CONTROL SEGMENT)


50BPS（bits per-second）的無線電雙頻訊號持續向地面廣播，如圖5-1。

圖 5-1 GPS衛星訊號構成圖

在載波上調製這些電碼的目的是： 1. 藉量測電碼之時間差而獲得衛星與接收器間之距離。2. 辨識各類衛星。3. 可管制所使用之對象。4. 可消除非幾何性因素之影響。

GPS 之操作控制系統已於 1985年 9月完成。整個系統包括一個主控站，三個地面天線及五個監視站(如圖 5-2)；每個監視站均擁有一個 GPS雙頻接收站、標準原子鐘、感測器及資料處理機，且其 WGS 84座標均經美國國防製圖局精密測量而得。每個監視站，每天 24小時不停地追蹤觀測每

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÷10

×120

×154

基本頻率10.23 MHz

L1 C/A 電碼 P 電碼1575.42 MHz 1.023MHz 10.23 MHz mMHz

L2 P 電碼1227.60 MHz 10.23 MHz

50 BPS 衛星訊息

×1

5.2.3 使用者單元 (USER SEGMENT)


一顆衛星，並將每 1.5秒之虛擬距離觀測量及觀測所得之氣象資料及電離層資料聯合求解得每 15 分鐘一組之勻化數據 (Smoothed Data)，然後將數據再傳送至主控站。主控站位於美國科羅拉多州春田市的聯合太空控制中心，其功能為接收由五個監測站傳輸來的各種數據，並計算出衛星星曆資料、衛星時錶修正量參數及電離層延遲之改正參數，給地面天線再發射給衛星，以更新衛星內之資料。主控站同時對衛星做軌道修正的計算，再發出控制命令，或取消功能不良之衛星由預備衛星取代。地面天線利用 S

頻道之無線電波傳送資料到衛星。正常情形下每隔八小時就會傳回一次資料到衛星上。整個控制單元的任務係維持衛星運行於精確的軌道位置，回饋更新資訊給衛星，以及監視每顆衛星以確認皆正常的運作。

圖 5-2 GPS衛星控制單元分佈圖

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使用者單元所指的是能夠接收GPS衛星訊號之接收器(如圖 5-3)。由於GPS 用途甚廣，使用者可依目的之不同而採用不同功能及精度的接收器。

例如應用於測量上則至少應包括一部接收器、記錄器、顯示器、天線或外接天線、資料處理器(PC 電腦)及電力供應設備等。

圖 5-3 GPS衛星訊號接收器

每種接收器視其如何應用 GPS 訊號內之資料而有不同之設計方法；有些可接收電碼內所隱含資料及衛星訊息 (所謂電碼接收器) ，而有些則不需要用到電碼 (無電碼接收器) ; 前者可直接由衛星信息及電碼資料從事即時性導航定位，而後者則需要利用後處理之星曆來做為輔助，故無法應用於即時性定位測量。另外若接收器可同時接收雙頻(Ll 及 L2)之資料，則可用於消除電離層折射影響。早期由於美國國防部不公開 P 電碼，許多

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5.3 GPS觀測量

5.3.1 虛擬距離觀測量


衛星接收器廠商在設計上皆刻意避開 P 電碼之使用而發展出僅利用 C/A

電碼或不需電碼之接收器，以突破缺乏 P 電碼之限制，同樣擴大了許多GPS 可應用之領域 ; 如今美國國防部已開放 P 電碼給民間應用，其定位能力將更為快速而精確。

GPS衛星所播送之訊號內容主要可分為虛擬距離(pseudo range)及載波(carrier phase)兩類：虛擬距離訊號可即時定位，主要應用在飛機、船隻等運動器具之導航

上，其精度僅約 50~100公尺，惟近年來差分導航定位(DGPS)技術發展快速，其精度已可達 1公尺以內。載波訊號須事後處理計算，主要應用在高精度點位測量上，其點位

精度可達公分級以上。

前面述及 GPS衛星上裝置有非常精準的原子鐘，其上之振盪器（oscillator）產生之頻率藉由無線電波（radio wave）以光速

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5.3.2 載波觀測量


（186,000哩/秒，3×108公尺/秒）傳送到地面，地面接收器（receiver）雖無類似 GPS衛星上所具備的精準原子鐘，但多數的接收器皆能量測達十億分之一秒的準確度，於是接收器便同步的在同一時間產生同樣的碼，接收器接收到GPS衛星的訊號後往前推，加以比對即可比對出相同的碼為多久前產生，而此段時間延遲即為 GPS衛星無線電波傳達到地面所需的時間（如圖 5-4），此時間差與光速的相乘積即為GPS衛星與地面接收器間的距離，亦稱虛擬距離。

圖 5-4 虛擬距離時間延遲示意圖

由於美國對Ｐ電碼保密，民間必須另闢途徑以達到精密定位的效果，載波相位觀測即為一個有效的方法。衛星訊號是以 L1、L2 兩種載波（電磁波）傳送，而載波可以用相位的觀點來看待，每一個載波波長相當於一個完整的相位週波，若利用其波長來量測衛星至接收儀的空間距離，便

30

5.4 全球衛星定位系統基本原理


相當於利用高精度的尺來量距，每一個波長相當於一整尺長，最後非一整尺長的部分再以相位差的量測得知，如此便能獲得空間距離。所謂載波相位觀測便如上述藉由衛星到接收儀之間的相位週波數來求得空間距離。其過程類似 E.D.M.，只是電磁波並不在傳送回衛星而已。

遺憾的是，接收儀只能量測最後一個接收到的衛星載波相位與接收所產生的參考相位之間的相位差，亦即只能得知空間距離的非整週波部分，而自衛星到接收儀傳遞過程中的整週波數卻無法由接收儀得知，此部份稱為週波未定值。幸運的是，週波未定值卻可以用數學方式獲得，如此便能精密定位了。在不考慮系統的各種誤差下，載波相位觀測可以用下式簡單說明：

式中：Ｒ＝衛星至接收儀的空間距離，但是是以直角坐標表示。Ｎ＝載波訊號自衛星到接收儀之間完整的整週波數，即週波未定值。＝最後一個載波的相位差＝載波波長

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5.4.1 衛星定位原理


GPS 之原理，是以衛星為已知控制(參考)點來進行地面上的三角交會測量 (空間後方交會)，並增加一些技術細節的設計，使得測距的處理更簡易且準確(如圖 5-5)。GPS衛星在太空軌道上運行，使用者持接收器，位於某一位置開始接收衛星訊號，當收到第一顆GPS衛星訊號時，假設已知該顆衛星離使用者的距離（如圖 5-5a 為 11,000miles），則使用者所在之位置必落於以衛星距離為半徑的球體上（如圖 5-5a，箭頭所指處)，繼續接收第二顆GPS衛星訊號時，使用者位置則落於兩球體交集的範圍內（如圖 5-5b，箭頭所指處)，繼續接收第三顆GPS衛星訊號時，則使用者位置已縮小至三球體交集的二點上，（如圖 5-5c，箭頭所指處),

因此當繼續接收第四顆GPS衛星訊號時即可定出使用者確切的所在位置。

圖 5-5 GPS衛星定位示意圖

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5.4.2 衛星定位測量方法


GPS 系統中，其衛星點的位置皆是由星曆所提供的，而星曆依其來源的不同又可分為精確星曆與廣播星曆。在導航定位中，所使用之星曆為廣播星曆。

這些星曆參數及其它的改正參數，是由 GPS 的地面監視站，將觀測衛星所得之數據及所蒐集到之大氣資料傳送到主控站，再由主控站進行軌道計算並推算時錶同步誤差及電離層改正等。之後，由主控站傳回衛星之內以更新導航訊息內的資料。

GPS野外測量的方式大體來說，可以分成單點定位及相對定位兩種：單點定位：

通常是僅用一部導航接收儀設備進行定位工作，定位方式是利用電碼所得到的虛擬距離值解算點為坐標，故精度較差，約為百公尺左右，適用於精度要求不高的海上船隻導航或空中飛行器的導航。相對定位：

指兩部以上的接收儀同時進行定位測量，因可消除多項誤差，故精度較高，但不同的測量方式而能達到的精度也不同，若採電碼定位，應可達數公尺精度，若採載波相位定位，至少也有公分級的精度。

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相對定位有下列各種測法：1.靜態測量（Static Survey）測法：兩部以上接收儀同時觀測四顆以上的衛星訊號，且至少一部接收

儀安置於已知點上，觀測時間至少一小時。換站時，已知點上的接收儀移動至其他未知點，而原來未知點上的接收儀則不動，如此循序漸進。

精度：（５㎜＋１ ppm×基線長度）應用：高精度控制網之建立，全球性或區域性地體動力學研究，變形監

測等。2.快速靜態測量（Rapid Static Survey）測法：類似靜態測量，差別只是已知點的接收儀於觀測過程中固定不動，

其他移動站接收儀則依照規劃之路線依序於未知點上擺站觀測，且每站的觀測時間縮短成 8到 20 分鐘。

精度：（１０㎜＋１ ppm×基線長度）應用：短基線之加密控制測量，如導線測量等。3.動態測量（Kinematic Survey）測法：需二部以上的接收儀。觀測之初需先於已知點上進行週波未定值得

率定工作。接著將一部接收儀固定於已知點上不動，稱為『基站（ Base ）』，其他接收儀則一站一站的移動，稱為『移動站

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（Rover）』，每站擺置時間約數秒鐘。但是在觀測過程中，至少觀測四顆以上的衛星訊號，且移動站衛星訊號的接收不能中斷，否則要重新率定週波未定值。

精度：（１０㎜＋１ ppm×基線長度）應用：地形測量，水文測量，結構體放樣，輔助航測製圖控制，即時的

土方作業。4.虛擬動態測量（Pseudo Kinematic Survey）測法：類似動態測量，先進行週波未定值之率定工作，但整個觀測過程

中，移動站無須連續接收衛星訊號，每個移動站的擺置時間３至５分鐘，但相同測站再一小時以內要重複擺設觀測一次。

精度：（１０㎜＋１ ppm×基線長度）應用：導線測量，土地界址點測量等。5.即時動態測量（Real-Time Kinematic Survey，RTK）測法：前述四種測法都是將觀測資料儲存於接收儀，待回到室內再進行

後處理計算。RTK測量除了需二部以上接收儀外，另外需要一套無線電數據機，一台置於基站，另一台置於移動站，觀測過程如動態測量，但是基站的觀測資料會即時地透過無線電數據機傳送到移動站接收，移動站便可結合本身的觀測資料進行即時處理計算，於現

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5.4.3 觀測量差分應用


場便能獲得移動站的位置資料。精度：（１０㎜＋１ ppm×基線長度）應用：結構體即時變形監測，地形圖測繪，土地界址點測量，工程測量，

車輛即時導航等。

於載波相位測量的相對定位中，為能消除一些系統誤差，以及減少平差計算中未知數的數目，通常將相位觀測方程式進行線性組合，以消去不必要的參數。常用的線性組合有一次差（Single Differencing）、二次差（Double Differencing）、三次差（Triple Differencing）三種。

一次差（Single Differencing）：可分為下列兩種：

1.空中一次差：由一部接收儀同時觀測兩顆衛星，如圖 5-6。可以消除接收儀的時錶誤差影響。

2.地面一次差：由兩部接收儀同時觀測一顆衛星，如圖 5-7。可以消除衛星的時錶誤差。

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二次差（Double Differencing）：由兩部接收儀同時觀測兩顆衛星，如圖 5-8。可以組成的兩個一

次差方程式，再由兩個一次差方程式相減所得到的方程式，稱為二次差方程式。可以消除大部分的系統誤差。

三次差（Triple Differencing）：由兩部接收儀同時對兩顆衛星在兩個時間的觀測，如圖 5-9。可

以組成的兩個二次差方程式，再由兩個二次差方程式相減所得到的方程式，稱為三次差方程式。除了可以消除大部分的系統誤差外，也消除了週波未定值的影響。

圖 5-6 圖 5-7

ｔ 1ｔ 1 ｔ 2

ｔ 2

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5.4.4 灌、排渠道空間資料的編輯


圖 5-8 圖 5-9

DGPS 的基本原理為利用一個已知的 GPS固定站，先計算出此固定站之量測值與正確值的誤差值，再利用這些誤差值做為其他GPS接收器的修正量，如此一來，這些 GPS接收器的訊號誤差值便可以相對減少。在下表中我們列出使用單一 GPS接收器與使用 DGPS 技術之間的差異性：

Error Sources

Predicted Error(m)

GPS DGPS

P code C/A code P code C/A code

Satellite ephemeris error 2.62 2.62 0 0

Satellite clock error 3.48 3.48 0 0

Multipath error 1.22 3.48 1.22 3.48

Ionospheric delay 0.4 6.4 0.15 0.15

Tropospheric delay 0.4 0.4 0.15 0.6

Receiver error 0.24 2.45 0.24 2.45

User ranging error (RMS) 4.25 8.54 1.28 3.96

由上表可以看出 DGPS 技術確實可以減低誤差，但DGPS 在使用上有項限制，那就是已知的 GPS固定站與其他的 GPS接收器距離必須在 100

公里以內，各種誤差的校正才有意義。

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5.5 GPS誤差分析

5.5.1 衛星相關誤差

5.5.2 信號傳遞相關誤差


GPS誤差來源可分為下列幾類：衛星相關誤差，信號傳遞相關誤差

1.軌道誤差：一般 GPS衛星所輸出的軌道定位導航參數，經由數學模式運算所解算之後，仍會有部分的偏差。

2.衛星時鐘誤差：每顆GPS衛星上各配有高精度的原子鐘，但是原子鐘的時間並非完全與 GPS時間同步，而且由地面站所傳送的修正值亦並非完全正確，故每顆衛星均存在一時間偏差。

1.電離層延遲：衛星訊號在傳播過程中,經過大氣層時會受到電離層及對流層折射之影響而產生傳播延遲。電離層約在高度 100公里到1000公里之大氣範圍,在此範圍內充滿了離子化微粒子與電子,因電子性質不穩定,對無線電信號造成很大的影響。電離層延遲修正的大

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5.5.3 接收儀相關誤差


小與衛星的高度即使用者的緯度有關,亦會受到電子密度的影響；而電子密度則會因日期、季節及太陽黑子週期而定。

2.對流層延遲：對流層乃是由地表起算到約 40公里處之大氣範圍,至於 40公里~80公里之大氣部分其影響量可以忽略。對流層為一中性大氣範圍,它對電磁波的影響與訊號之頻率無關,因此無法藉著同時對不同頻率訊號接收的方式加以消除。只能以數學模式來推算其影響量而加以改正。對流層之影響會隨衛星高度,測點緯度及測點位置高而異。

3.多路徑效應：當接收機的天線附近有大型反射物體時，衛星發送的電波訊號就容易被反射，造成訊號干涉的現象，使得觀測之虛擬距離產生誤差，一般可達 10~20公尺。

1.週波脫落：當衛星訊號被遮蔽時，接收器便無法追蹤到衛星訊號，待訊號再被接收到時，相位訊號的小數部分，因為是由鎖相迴路所計算得出，所以並不會受到影響，但是相位的週波整數部分，則無法得到正確值，此整數部分的不正確稱為週波脫落。

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5.5.4 美國國防部政策性的措施

5.6 全球衛星定位之應用

5.6.1 一般應用


2.時鐘誤差：GPS 地面接收站因為時鐘的誤差，以致所傳送至衛星的時間無法同步，導致訊號計算之後產生距離上的誤差。

3.相位中心位移：在天線接收定位訊號時，所定位的位置與其相位的中心並不一定重合，此定位偏差稱為相位中心位移。

1.選擇式供應(Selective Availability， SA)為針對 CA 電碼所附加之人工誤差，其目的在使非美國軍方之使用者無法在即時狀態下達成原系統所提供的定位精度。SA已於西元 2000年 5月 1日午夜停止。

2.反愚效應（Anti Spoofing，AS）將精確的 P 電碼皆鎖碼成 Y 電碼，一般用戶已無法獲得，為接收機製造廠商仍能以特殊技術（例如Ashtech Z-tracking）取得較高精度的電碼觀測量。

GPS 的應用可是說是非常廣泛，因為 GPS 可提供三度空間中點的位置、對地速度和準確的時間..等，所以舉凡：

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(一)、陸上之應用1. 在測量及大地測量方面，可從事地球動力學之研究、地殼變動之監測

及大地控制網測量等應用。

2. 陸地運輸導航方面，可從事救護車、巡邏車之導航及卡車、貨車、計程車隊之監控等應用。

(二)、海上之應用1. 在海上測量製圖方面，可從事探油平台定位、海上重力點位置測量、浮標位置測量、魚群位置測量、港灣及碼頭測量等應用。

2. 在海上運輸導航方面，可從事輪船在河流及海上導航、海洋科學研究、海難搜巡與救護等應用。

(三)、空中之應用1. 在空中測量製圖方面，可從事航空攝影測量內方位之測定及空中重力點位置測量等應用。

2. 在空中運輸導航方面，可從事飛機飛行導航、著陸導航及空中噴灑農藥控制等應用。

(四)、太空之應用可從事低空衛星（GPS 為高空衛星）或其他太空飛行體之定位及導航、等高測量應用。

(五)、休閒娛樂之應用

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5.6.2 應用於地籍測量


可應用於登山、探險之定位及湖泊遊樂區遊艇之導航等用途。

(一)、GPS 與 GIS 系統之整合GPS 與 GIS 系統可整合成為一套攜帶式即時定位、即時分析之

GPS＋GIS 系統，為具有現場即時定位、即時輸入、即時處理、即時分析之資訊系統，可應用於自然資源、環境監測、農業應用、設備管理、緊急救護、控制測量、細部測量及地籍測量。

(二)、臺北市三等 GPS衛星控制點測量臺北市政府地政處於臺北市進行三等 GPS衛星控制點之加密工

作，聯測內政部公佈臺北地區 TWD97坐標系統之一等衛星控制點四點，二等衛星控制點十五點，及本處設置之控制點七百餘點。一方面檢測本處之控制點，一方面作為內政部 GPS衛星控制點 TWD97坐標與民國六十九年公布之 TWD67坐標之間轉換計算及不同坐標系統整合之最主要依據。

(三)、圖根測量圖根點測量因為點位密集、距離短，且顧及日後檢測方便及有效增加鄰

近點位之相關性，須採取快速靜態測量方法。由於 GPS衛星定位測量所得之 TWD97 新國家坐標系統與民國六十九年內政部公佈之 TWD67坐標系統之坐標基準及參考橢球都不一致，因此須利用現行三角點、精密導線點及圖

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第六章地籍測量6.1 地籍測量的演進


根點與一、二等衛星控制點聯合進行 GPS衛星定位測量，求得 TWD97坐標並利用坐標轉換方式，將新補設圖根點之 TWD97坐標轉換成現行地籍坐標由此可以消除圖根點因導線測量誤差傳播所產生的誤差，提升圖根點的精度，解決圖根點保存及補建不易之問題，提升測量成果品質；亦可做為整合不同地籍坐標系統之基本控制。

(四)、土地複丈1. 利用 GPS衛星定位測量方式補設圖根點，再使用新補設之圖根點

以傳統地籍測量方式辦理土地複丈。2. 於透空度良好之空曠地區，衛星接收儀能同時接收五顆以上之衛星

訊號，例如重劃地區、區段徵收地區，使用 GPS 即時動態測量RTK 方式，可即時解算求得點位坐標，進行界址測量及協助指界工作。

孟子曾說：「夫行仁政必自經界始，經界不正，井地不均，穀祿不平，是故暴君污史，必漫其經界。經界既正，分田制祿，可坐而定也。」；國父

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孫中山先生在建國大綱中，明確指出「全縣土地測量完竣為實行地方自治之先決條件。」，足以說明地籍測量的重要性。臺灣實施地籍測量始於鄭成功治臺時期，當時為賦稅需要，配合土地

開墾轉耕，每三年實施概略清丈一次。至於在臺灣實施較完整土地丈量，可分為清光緒年間、日據時期及臺灣光復後三個時期。清光緒年間清朝劉銘傳擔任臺灣巡撫期間，為丈量田畝、清查賦稅，經清廷核准

設立清丈總局，展開全臺清丈工作，首先革新紛亂的土地制度，力行清賦事業，先實施戶口調查後，按戶就田賦實施土地清丈，使戶籍與地籍資料結合，為本省地籍管理之開端。當時清丈之圖冊包括堡圖、縣圖、庄圖、總圖、散圖及八筐魚鱗冊（圖一），丈量面積為 361,447甲，其中田地面積計 214,734甲；旱地面積計 146,713甲。這些圖冊、於日本據台後經兵亂多遭毀損。

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http://www.lsb.gov.tw/lsb/web/03_change/01_pic01.php


（圖一）日據時期(1895-1945)

日據時期，日本政府為詳查地形、區分土地種類及使用情形、分明土地之權利，同時辦理地租改正及大租權之整理，遂頒發「臺灣地籍章程及土地調查章程」，成立臺灣臨時土地調查局，採用德國、瑞士、法國之土地測量技術及方法，自民國前十三年起實施土地調查，至民國前八年止計完成庄圖(圖二、圖三)37、891幅，地籍調查筆數 1,647,374筆，面積777,850甲，其中田地面積計 313,693甲；旱地面積計 305,594甲；建地計36,395甲；其他土地計 122,168甲（含山林地 9,316甲），為臺灣地區首次較為完整之地籍測量成果。嗣於民國前二年至民國三年間，就公有土地及未經測量致公私區分不明土地實施林野調查，計完成地籍圖 19,395幅

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（含官有林野圖 964幅）；實測面積 973,736甲，計 381,863筆。另為徹底整理林野地以利管理，自民國三年起至民國十四年止，繼續進行整理官有林野地，計完成縮繪一萬二千分之一官有林野圖 2,078幅；面積717,994甲，其中土地台帳登錄地 31,547筆，面積 94,738甲；未登錄地面積 623,256甲。

圖二圖三

臺灣光復後

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6.2 地籍之坐標系統


臺灣光復初期，政府限於人力、物力，未重新測繪地籍圖，而沿用日據時期測量成果，已測量土地面積計約 1,288,000公頃（占台灣地區面積 36%），並辦理土地總登記。

光復後配合土地開發、經濟建設等需要，政府陸續辦理各項未登記土地測量，包括民國三十八年至五十二年間辦理公有山坡地及國有林班解除地測量登記約 41,600公頃、民國四十八年至八十四年間辦理山地(原住民)保留地測量登記約 246,336公頃、民國五十三年至八十年間辦理國有原野地與保安林解除地測量登記約 168,980公頃、民國七十四年至七十八年間辦理臺灣海岸土地測量登記約 12,091公頃…等，光復後至民國八十七年，完成清理測量登記之土地計約 580,000公頃（占臺灣地區面積16%），八十七年度起依據「臺灣省國有林班地地籍測量及土地登記第一期三年計畫」，利用林區像片基本圖數化轉繪為地籍圖，預定完成約一百萬公頃（占臺灣地區面積 28%）國有林班地測量登記。

所謂的坐標系統即用來描述點位在空間的位置，由坐標原點的位置、坐標軸的方位、坐標參數等三要素構成。台灣目前常用之坐標系統有以下幾種：舊地籍坐標系統、TWD67 坐標系統、TWD97 坐標系統。

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http://www.lsb.gov.tw/lsb/web/04_knowledge/01_list.php#3%233



6.2.1 舊地籍坐標系統

6.2.2 TWD67坐標系統


以台中公園內之主三等三角點八九號為原點，並以對葫蘆墩主三等三角點三 0號的方向為原方位，採用平面直角坐標系，單位為“間”，間為日尺，約等 1.8公尺；澎湖則自成一個系統，未與臺灣本島聯測，以馬公主三等三角點八八一號為原點。早期地籍、水利、農林等機關採用此系統。

內政部於民國六十九年完成三角點檢測，並公布「中華民國臺灣地區三角點成果表」，其測量原點為位於南投縣埔里鎮虎子山一等三角點，採用二度分帶橫麥卡托投影坐標系統，稱為 TWD67坐標系統。相關資料如下：

參考橢球體：採用 1967年國際大地測量及地球物理學會（International

Union of Geodesy and Geophysics 簡稱 IUGG）公布之參考橢球體(Geodetic Reference System 1967 簡稱GRS67)，其橢球參數為：長半徑： a = 6378160公尺扁率： f = 1/298.25

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6.2.3 TWD97坐標系統


測量原點：虎子山一等三角點經度 λ＝120°58' 25.975"

緯度 φ＝ 23°58' 32.340"

對頭拒山之方位角 α=323°57' 23.135"

地圖投影：二度分帶橫麥卡托投影

內政部自民國八十二年起，採用 GPS衛星定位測量技術，辦理衛星追蹤站及一、二等衛星控制點測量，並於民國八十七年公佈新的國家坐標系統（TWD97）。

國家坐標系統為各項測量之根本，內政部為建立統一之國家坐標系統，並配合目前衛星定位測量廣泛應用之潮流趨勢，經邀請產、官、學界代表召開二次研討會及二次會議共同討論，訂定新的國家坐標系統，其定義如下：

1. 新國家坐標系統之名稱命名為 1997台灣大地基準（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

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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。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. 台灣、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。

GPS 1997台灣大地基準 ( TWD97 ) TWD67

參考橢圓體

WGS84

GRS80(International Union of Geodesy and

Geophysics 1980年制定)GRS67

長半徑 6378137.000 6378137.000 6378160.000

短半徑 6356752.3142 6356752.3141 6356774.7192

扁率 1/298.257223563 1/298.257222101 1/298.25

投影方式橫麥卡托投影經差二度分帶

適用地區台灣,琉球嶼,綠島,

澎湖,金門,馬祖

東沙地區

南沙地區

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6.3 地籍圖的種類

6.3.1 圖解地籍圖


蘭嶼,龜山島

中央子午線(東經)

121度 119度 117度 115度 121度原點向西平移值 250000

中央子午線尺度比 0.9999

地籍圖為標明各宗（筆）土地之形狀、權利四至範圍、土地使用狀況（地目）並編有地號之平面圖。係於地籍測量後，依實地測繪結果，按一定比例尺展繪而成之圖籍。

以固定比例尺方式在圖上記錄保存地籍經界原貌，目前常見的比例尺為 1/500 ， 1/600 ， 1/1000 ，1/1200 ，1/3000，而其中 1/500，1/600，1/1000 , 1/1200(部份) 比例尺為早期經重測/重劃/修測過後的地籍圖，圖框大小為 30x40 cm ，而 1/1200，1/3000 為日據時代留下之

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6.3.2 數值地籍圖


地籍圖，圖框大小為 400X500 間 ( 1 間 = 1.8181818 公尺，換算圖廓大小約為 60.6x75.75 cm)，測量方法為平板測量。

圖解法戶地測量精度一、戶地測量採圖解法測繪者，其圖根點至界址點之圖上位置誤差不得超過零點三公釐。

二、戶地測量採圖解法測繪者，圖上邊長與實測邊長之差，不得超過下列限制：1.市地：4 公分＋1 公分√S ＋0.02公分 M (S 係邊長，以公尺為單

位， M 係地籍圖比例尺之分母)

2.農地：8 公分＋2 公分√S ＋0.02公分 M

3.山地：13公分＋4 公分√S ＋0.02公分 M 。

以坐標方式保存地籍圖，而將地籍經界依下列原則編碼儲存：界址坐標：每一個界址轉折點均給一號碼(點號)，並記錄其坐標地號界址：

每一地均有一範圍，其是以界址點號串號串成宗地資料：每一筆地的基本屬性，如地目...等

1. 狹義言之：以測量儀器及測量方法測算各宗土地界址點坐標，據

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以計算面積及繪製地籍圖。

2. 廣義言之：是將地籍調查的資料以及三角點、圖根點、都市計畫樁、界址點等觀測結果輸入電腦，建立各種基本檔，完成繪圖、計算面積、列出報表等自動化作業，提高測量之精度，健全地政資料。

數值地籍圖取代圖解地籍圖原因如下：1. 人們對測量精度之要求日漸提高，圖解法測量已難以適應高地價需

求。

2. 電子計算機的發展普及，使得數值圖籍資料與文件資料連繫在一起，同時處理可提高行政效率，並加強服務的功能

3. 為促進各類土地合理有效管理與利用，必需提高地籍測量精度及健全地政資料，以建立多目標土地資訊系統，實施數值地籍測量可作為其基礎工作。

數值法戶地測量精度一、戶地測量採數值法測繪者，其圖根點至界址點之位置誤差不得超過下列限制：1.市地：標準誤差二公分，最大誤差六公分。2.農地：標準誤差七公分，最大誤差二十公分。

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6.3.3 圖解地籍圖數值化

6.3.4 圖解地籍圖數值化的主要目的


3.山地：標準誤差十五公分，最大誤差四十五公分。二、戶地測量採數值法測繪者，其界址點間坐標計算邊長與實測邊長之差不得超過下列限制：1.市地：2 公分＋0.3 公分√S (S 係邊長，以公尺為單位)。2.農地：4 公分＋1 公分√S。3.山地：8 公分＋2 公分√S。

傳統地籍圖是由測量員利用平板儀至實地繪製而成，戶地資料則以圖形方式紀錄在圖紙上，故稱為圖解地籍圖。為使這些圖形資料能夠利用電腦技術予以永久保存，進而加值利用，於是利用數位板、坐標讀取儀或掃描儀將地籍圖上之界址坐標以數值方法紀錄起來，稱為「圖解地籍圖數值化」。

以數值資料保存現有圖解地籍圖，以保存圖解地籍圖的既有精度，使其不再惡化，在數值化過程中，必需保持圖紙內容之形狀，而不參考圖框坐標，因圖框在理論上應為正方形，但真正的地籍圖圖框可能僅是四邊形而己，而地政事務所是依據比例尺量得地籍圖上的距離去鑑界，

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6.3.5 圖解地籍圖數值化作業流程

6.4 地籍圖重測


因此是以圖上的距離為準，而不參考圖廓坐標，因此在數化的過程中主要的是保存同一張地籍圖上的任一點間的相對坐標

1. 掃瞄圖解地籍圖成影像檔。2. 影像資料轉成向量資料。

3. 向量資料糾正，使其與圖解地籍圖一致。4. 向量資料轉成地籍資料檔。

臺灣地區之地籍原圖於第二次世界大戰時炸燬，目前本省各縣市地政事務所使用之地籍圖，大部分係日據時期依據地籍原圖描繪裱裝而成之副圖，使用迄今已逾九十餘年，因年代久遠，致圖紙伸縮、破損，多數地區已達不堪使用程度，且近二十年來，經濟快速發達，隨著都市建設發展，土地分割頻繁，坵塊日益細分，致天然地形變遷，人為界址異動，使得土地使用情形與地籍圖上所記載不盡相符，且原圖施測當時，因技術及設備所限，誤謬在所難免，及比例尺過小，還原於實地之精度差，據以複丈結果，每有前後結果不同之情形發生，實無法因應當前高精度地籍測量需求，因此政府為了建立新地籍測量成果，以切實釐整地籍，保障人民合法產權及配合今後經濟建設規劃種種需要，即採用最新測量

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6.4.1 地籍圖重測法令依據

6.4.2 地籍圖重測的作業程序

6.4.3 地籍圖重測的效益


儀器，配合高科技的技術，正確的方法辦理地籍圖重測，重新測製地籍圖，計算面積，以使每宗土地的位置、形狀、地號、地目、面積等與地籍圖、登記簿記載內容一致。

根據土地法第四十六條之一、之二之三暨內政部八十四年修正發佈的「地籍測量實施規則」之規定：已辦地籍測量之地區，因地籍原圖破損、滅失、比例尺變更或其他重大原因，得重新實施地籍測量。

因為地籍圖重測結果，對人民權益有直接利害關係，辦理時必須特別慎重，作業程序分十項如下：　　(一)劃定重測地區。 (二)地籍調查。 (三)地籍測量。 (四)成果檢查。　(五)異動整理及造冊。 (六)繪製公告圖。 (七)公告通知。 (八)異議處理。 (九)土地標示變更登記。 (十)複(繪)製地籍圖。

　一、確定土地界址，杜絕經界糾紛。　　二、提供完整土地資訊，健全土地規劃。　　三、同時清理都市計畫樁，便利都市建設。

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第七章農田水利會地理資訊系統的發展與技術

7.1 前言


　　四、地籍資料數值化，擴大地籍圖使用功能。　　五、清理登記未登錄地，便利公地清理。

GIS for Irrigation Management in Irrigation Associations蘇明道

國立台灣大學生物環境系統工程學系教授本文曾發表於農業資訊協會

雖然台灣降雨量相當豐沛，但在時空上分佈不均，又因地形特殊，不易攔截儲存利用，故需要做好節流、合理分配與管理的工作; 而農業佔用水之大宗，尤其灌溉用水更佔總用水量的 59%，因此農業灌溉用水的有效經營與管理便成為區域水資源規劃管理的重要課題。目前台灣共有十七個農田水利會負責各農業灌區的灌溉用水管理，但因為影響農業灌溉用水之因子大都具有空間分佈之特性，例如渠道、土壤、作物及灌溉管理分區等等，以往雖然可以利用地圖來處理這類的資料，但效率低且遭遇相當多的困難，在地理資訊系統成熟發展之後，因為其強大的空間資料處理能力，十分適合作為水利會業務管理之工具。為提升其管理效率，在過去二十餘年來水利會對其業務電腦化投入許多心力，本文乃就農田水

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利會建立地理資訊系統之相關過程與技術進行介紹。台灣水資源供應豐沛，全年降雨量約 2500公釐，但因地形南北成狹

長形狀且高山多於平地，河流多東西走向，源短流急，雨水不易攔截儲存利用，再加上降雨受季節性影響，降雨量在時空上分配極不平均，豐水期（五至十月）與枯水期（十一至次年四月）之區隔至為明顯。雖然台灣面積不大，但人口相當稠密，近年來更因工商業蓬勃發展，人口快速成長，各用水標的之合理用水分配，開始成為各方爭論之議題，而水資源之有效調配與管理，長期以來均為重要之課題之一，農業灌溉用水目前仍佔總用水量約 60%左右，因此農業用水的有效經營管理更成為區域水資源經營的重要課題。台灣目前共有十七個農田水利會從事農業灌溉用水之經營與管理，

但是由於灌溉區域廣大、作物種類繁雜、土壤物理性掌握不易，再加上輸配水渠道錯綜複雜，其營運管理相當困難，為能對農業用水進行有效的管理，水利會必須整合大量的空間分佈資料，如土壤、作物、水源、氣象及輸水網絡等等，以往水利會是使用紙圖來處理這類型的空間資料。地圖是人類用來記錄具有空間分佈資料的傳統工具，在數千年前，便開始有簡單的地圖出現，雖然地圖製作技術不斷的進步，地圖的精確性也大大的提升，但地圖的原理基本上仍一樣是透過等比例縮放及投影方式，將地

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7.2 地理資訊系統概念


球表面的地理分佈資料繪製在平面的紙上。雖然今日的地圖藉由複雜的符號及色彩在一張圖上已能夠儲存相當多之空間資料，但是紙圖使用與保存上的缺點卻使空間資訊的利用遇到瓶頸；紙圖的主要問題不僅在於保存複製、更新、搜尋等工作的困難，尤其在圖籍上不易進行較複雜的複合式空間查詢，以及不同比例的圖籍無法進行套疊分析等問題，均使紙圖之使用無法滿足現今時代的資訊需求。由於地理資訊系統技術日趨成熟，軟硬體的成本快速下滑，地理資訊系統已經逐漸的使用於自然資源規劃管理與都會發展相關業務，因其強大的空間資料管理與分析能力，地理資訊系統十分適合水利會用以有效提升其業務之經營效率。由於其他農業經營與管理業務如農會、漁會及林務管理，均和水利會一樣具有涉及大量空間資料之特性，本文將就水利會近年來建立其業務所需之地理資料以及開發相關的應用系統的過程做一敘述，提供其他農業業務發展的參考，文中將分水利會電子圖籍系統的建立、灌溉計畫的編定、渠道系統的管理、現地查報業務、會有財產管理等項目做通盤性的介紹。

除了紙圖之外，人類一直在尋求較有效率之方式來收集及管理資訊，隨著科技之快速發展，資訊系統（Information System）之概念開始萌芽，

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早期電腦技術以處理文字或數字型態資料為主，如目前已經成熟應用之管理資訊系統（Management Information System，MIS），但由於空間資料與各領域均息息相關，所以逐漸有結合傳統的文數字資料與具空間分佈特性資料之需求，有必要發展出一種結合資料庫與空間圖面的技術，地理資訊系統（Geographic Information System，GIS）乃因應而產生，其不僅結合電腦輔助繪圖和管理資訊系統兩大技術，提供使用者擷取、儲存、顯示及分析地理資料與查詢空間位相相關資訊的能力，能有效處理與空間分佈相關的問題。一般認為地理資訊系統並不是一個獨立的研究領域，它是資訊處理與其他利用到空間分析技術的各個不同領域之間的共同基礎，地理資訊系統可以定位為一套以電腦為基礎的系統，透過結合資料庫及空間分析之能力，可以儲存、管理、分析及展示空間資料。

地理資訊系統是結合各種具有空間分佈特性之地理資料庫，如交通、人文、土地利用、土壤、雨量、地質、地形、水源等，經處理、分析及整合後，提供資源規劃、位置或區位勘選…等參考，以期達到更準確、更有效率之決策與評估。GIS 為一項結合現代電腦科技、繪圖、遙測技術、資料庫管理、地理空間資料分析的高科技產品，能有效掌握各種自然地理環境及人為之開發情形，以作為資源規劃及相關決策之用。近年來由於電腦軟硬體技術之快速發展，國內外已經成功的建立許多地理資料庫，並應用於土地

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利用規劃、自然資源經營管理、都市發展以及區域規劃等各方面，在學術研究上之發展亦有相當之成就。一般地理資訊系統軟體的功能可分為：空間資料之輸入與編輯、屬性資料之管理與分析、地理資料之分析、地理資料之展示等。其中地理資料之分析功能是地理資訊系統軟體中最重要的一項，能有效的處理及分析相關之地理資料，並由其中擷取出有用的資料訊息提供決策支援之用。

地理資訊系統軟體功能之適切性常是影響計畫或研究成敗之主要因素，而其擴充性、與其他GIS 之資料交換、與其他應用系統之連結、使用者親和性、市場佔有率等亦影響計畫之發展，故宜審慎評估選用適當之地理資訊系統軟體以因應各計畫目標之需求。除了軟體發展公司外，軟體所使用的格式也是必須注意的問題，一般 GIS 所使用的資料格式分為向量式(Vector)及網格式(Raster)等兩大類，網格式資料是將研討區域分成等大小的網格，並賦予每一個網格相對應之屬性值（如高程、土地利用、降雨量等等），網格的大小代表資料的解析度，網格越小所表示的空間資料越詳盡；向量式資料是以非連續的點、線、面等空間物件來代表空間資料，並建立位相關係(Topology)來紀錄各物件的空間位置與空間關係。兩種資料格式各有其優缺點及其適用對象，網格資料適合用來記錄如地形、地表植被或降雨等具有連續變化特性的空間資料；而向量資料較適於表示有

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確切空間邊界或位置的空間資料，一般人為訂定或設置的資料如行政邊界建物及道路等即屬於此類型的資料。由於水利會所涉及的資料如管理區域邊界、田坵地籍、水路及水工結構物等均為人為設置的空間物件，具有明確的位置或邊界，十分適合利用向量式資料格式來處理，因此本文中所介紹之水利會地理資訊系統主要是採用向量式為主的資料格式作為系統發展的基礎。

經過三十多年的發展，現今的地理資訊系統已廣泛應用在自然資源開發（如水資源或土地利用的規劃與管理），以及都市規劃中之道路選徑商圈分析、都市計畫等，其中以國土資訊系統最具代表性，其所包含的九大資料庫即是具體而微的全國社經自然環境資料。目前研究發展的重點除建立基本的地理資訊資料庫外，已朝向地理資訊系統與各學科的應用模式相結合，以發揮空間分析的功能，並且亦積極結合目前的全球資訊網路系統，製作動態的查詢與即時資料連結。從資訊管理的角度而言，資訊是從廣大的資料中去蕪存菁後焠取對解決問題有幫助的資料，空間資料除有一般資料之多樣性及複雜性外，更具有空間分佈之位向關係，龐雜的空間資料往往使得決策者無法從所其中理出頭緒，建立地理資訊系統的目的即在有效儲存管理龐大的空間資料，並由其中找出對使用者有意義的資料提供決策之參考。

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7.3 水利會電子圖籍


空間決策支援系統（Spatial Decision Support System，SDSS）的目的即在從資料庫中擷取對問題分析模式有用的資訊，並就可能的各種替代方案進行分析並列出相關的影響與可供評估的資訊，讓決策者選擇，具以輔助決策的制訂。空間決策支援系統之概念在嘗試結合地理資訊系統與決策支援系統兩大電腦技術，當決策的過程中有關空間資料的處理時，可以藉助地理資訊系統之空間分析功能，擷取、整合出輔助決策之有用資訊。此類系統的發展除應包括使用者介面、模式庫、資料庫管理等模組外，還需要整合相關之地理資訊，此種以地理資料為基礎所建立之空間決策支援系統，有助於提供決策者預測或推演未來之空間分佈狀態。本文中亦以水利會的灌溉用水規劃為例，展現結合空間資料庫、用水推估模式庫與圖形化介面所建立的區域灌溉用水規劃空間決策支援模式。

目前台灣的十七個農田水利會中，除了灌溉面積較小屬於都市型態的七星及瑠公農田水利會之外，其他十五個農田水利會之管轄面積約四十萬公頃，所掌管之灌溉排水渠道約七萬餘條，總長度約六萬公里，其中尚包括水庫、渠首工、水門、渡槽、暗渠等水工結構物。農田水利會之主要任務為維護農田灌溉用水供應，並排除田間多餘水量，灌溉及排水渠道

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為其經營之主要設施，必須經常維護更新。水利會主要業務在於灌溉管理經營，如輪灌配水、灌溉水質監測、水井調查、會費徵收等繁多項目，為能有效完成任務，必須維護龐大的會務資料，包括地籍、會員、工務、水量、水質等資料。近年來農田水利會業務均已逐步電腦化，在會務管理上已投注相當

的心力於管理資料庫系統之建置，但對於地籍圖、灌溉排水渠道圖等圖籍資料之現代化及其與地籍資料之整合則較為落後，大都仍停留在圖面紙張與人工查詢之作業階段，亟需電腦化以提昇水利會相關業務之效率。透過地理資訊系統技術來輔助灌溉管理自動化，可以藉由動態連結之方式結合 MIS 的資料庫，使資料能整合運用。目前水利會自行產出的相關主題圖層包括灌溉管理區域圖（如管理處、工作站、小組、輪區等）、坵塊圖（農地地籍圖）、水路圖（灌溉與排水渠道）、水工構造物圖（包括如分水門、量水門、渡槽、跌水..等）。除了前述之圖層外，為便於工作人員現場判識，系統內並收集國土資訊系統內之相關資料進行整合，包括經建版地形圖、道路、重要地標、行政區、土地利用、水庫、水文氣象站、數值高程、航空照片及衛星影像等資料。這些數值圖檔雖與灌溉管理無直接之關係，但將其與灌溉圖籍整合之後，將使原來之灌溉區域圖之可讀性與應用效率大幅提昇，可以使現地工作人員更能有效使用相關之圖面資料，尤其

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是新進人員更需要相關資料協助其定位，另外亦可協助水利人員進行如道路拓寬會勘等區域性相關業務。

在地理資訊中所建立的電子圖籍系統中包含了橫向與縱向兩方面的架構，如圖 7-1 所示，橫向架構是將整個區域分成等面積的區塊以方便圖籍的管理，而縱向的架構乃是將區域內性質相同的地理物件集合成主題圖，例如河川、道路、地籍、作物、土壤、渠道、水工構造物及管理區域等等，在電子圖籍系統建立之後，使用者如要製作其業務所需之地圖，只要就橫向的架構內指定所需之範圍，並挑選所需要的主題圖層，疊合在一起及成為一張傳統的地圖。

為方便使用者由龐大的地理資料庫中擷取其所需要之圖面資料，水利會亦利用視窗環境下發展完成一套地圖資訊管理系統作為搜尋相關圖層之工具，透過如圖 7-2 所示的視窗環境與圖形化操作介面，提供各相關規畫管理作業之用，期能為提高農業用水管理之效率。此一系統除具備相關地理資料之查詢展示功能外，還可以針對依業務需求進行空間資料的搜尋及出圖，除了提供定比例尺的出圖方式以配合水利會業務人員使用上之習慣外，也可以機動的將空間查詢產生的系統圖面出成紙圖或存成電子檔案供後續處理使用，如因區域過大或形狀特殊無法將該區域納入一張圖紙，則提供將其分割成一張以上之圖幅以供列印後接合使用。

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圖 7-1 電子圖籍之縱橫架構

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7.4 灌溉計畫編定


圖 7-2 水利會電子圖籍管理系統

台灣各農田水利會對其灌區內有關灌溉用水量之推估計算，是在每年各期作耕作開始之前，依灌區之耕作制度及立地條件，計算灌區之灌溉需水量並製作灌溉計畫，作為灌溉用水需求之規劃及灌溉配水依據。然而在擬定灌溉計畫過程中，必須考慮的因子與現地的調查資料皆具有相當大的複雜性與變動性，如灌區內不同耕作制度的分佈與耕作面積之調查有效雨量氣候條件之分析、灌區內入滲率之計算、渠道系統輸水損失之估算，以及每年必須因應水庫水源的豐枯情形進行之調整等等，此項作業需要花大量的時間及人力整理相關之資料，近年來更因為因應加入 WTO

後引起的農業經營型態變更與調整，水利會乃開始發展灌溉計畫擬定之

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輔助系統，將灌溉計畫擬定之過程電腦化，以提高工作及相關規劃決策之效率與效能，因灌溉計畫擬定的各項因子多具空間分佈特性，因此地理資訊系統在其中扮演相當重要的角色。

在以 GIS 輔助水利會擬定灌溉計畫繁雜之過程中，首先要建立區域內相關用水資訊提供決策者作為灌溉及規劃之參考，並整合田區灌溉用水推估模式，配合水利會之灌溉渠道系統建置，建立灌溉計畫編定系統。灌溉用水推估模式為考量各個影響灌溉用水之因子，以進行在各種情境模擬下灌溉用水量之推估；而灌溉渠道系統的建置與應用，不僅能使灌區用水資訊得以透過渠道系統整合成不同時空下之灌溉用水分佈，而且可向上游進行溯源或向下游進行受灌區域之分析，使水源與灌溉區域連成完整之系統，能夠較合理分析灌溉用水分佈情形。

系統的開發是藉由相關空間資料庫與參數庫建置及利用地理資訊系統軟體 Arc/View 及 MS Access、物件導向語言 Visual Basic 及 Arc/View 軟體內建之程式語言 Avenue 為工具來架構灌溉計畫編擬輔助系統。MS Access

為本系統資料庫管理工具，它也扮演著地理資料庫與程式語言 Visual

Basic 連結之橋樑，更整合了灌溉用水推估所需之參數及地理空間之屬

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性資料；如圖 7-3 中之系統架構中所示，灌溉計畫擬定輔助系統包括了空間資訊輔助系統、小組用水推估模式、地理資料庫與用水參數資料庫及使用者介面。空間資訊輔助系統主要透過地理資料庫圖層的建置，以提供相關空間資訊進行查詢展示與分析，如渠道系統、土壤質地、耕作制度，灌溉區域及氣候分區分析等，並且藉由 GIS 之操作，輔助使用者快速的變更如耕作制度等相關的空間資訊。小組用水推估模式則利用物件導向程式語言 Visual Basic撰寫而成，模式包含了灌溉用水推估之相關方法與公式，並且透過地理資料庫與用水參數資料庫的整合取得相關用水推估所需之資料，冀期在不同之情境下，均能快速改變系統內之相關資料庫，進而分析與推估整個灌溉區域灌溉用水資訊空間分佈的情形，以克服灌溉計畫之複雜性與多變性之困難，並以區域別（如管理處、工作站、小組等）及依系統別來整合各渠道之旬別用水資訊，藉以擬定灌溉區之灌溉計畫。

圖 7-3 灌溉計畫擬定輔助系統之架構70

7.5 灌排渠道管理系統


農田水利會管理業務之主要目的在於適時輸配適量之水至灌區以維持作物之生長，而灌溉渠道是進行灌溉輸配水管理工作之基礎，因此渠道網路系統之管理與維護即成為農田水利會業務的重心之一。以管理者之角度而言，整體之用水管理是從水源（點）取水，經由灌溉渠道系統（線）輸配水量至各個需求的單位（面），即從點（水源）透過線（灌溉渠道）到面（輪區或小組），因此為了更能掌握水量在空間分佈的情形，使管理者需透過渠道系統對灌溉水量進行分析與調整，此項作業是區域灌溉用水規劃過程中非常重要的一環，所以渠道系統圖層的建置對灌溉管理（如灌溉計畫之擬定）是相當重要的。

以嘉南水利會為例，其灌溉區域涵蓋了嘉義台南地區四縣市，灌溉用水主要來源為曾文、烏山頭及白河水庫與部分的零星埤圳，藉由分佈於區域內之渠道網絡，將灌溉所需之用水量輸送到各個灌溉管理單位。嘉南灌區為全省 17 個水利會中佔地範圍最大、渠道長度最長的灌區，渠道總長度約為 1922萬公尺，總共有 27條幹線、86條支線、254條分線以及星羅密佈的中小給水路及補給水路，幹線長度約有 17萬公尺、支線約 33萬公尺、分線約 59萬公尺，呈樹枝狀分佈於各個管理處。為有效管理龐雜的輸

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配水渠道系統，水利會地理資訊系統中亦建立渠道系統與灌區間之空間位相關係，以期有助於灌溉管理決策之彈性，提昇水利會業務之效率及效能。渠道空間資料結構之建立在於利用資料庫欄位與資料編碼之方式來

記錄各渠段之間上下游以及水流方向等空間位相關係，在以往渠道之空間資料結構中，常用層級編碼方式來表達資料的空間關係(如圖 7-4 所示)，但層級編碼的方式因需要預設最大可能之層級數而使彈性降低，且有編碼長度過長不易使用及資料庫處理效率太低之問題，因此本系統中並不採用層級編碼之概念進行渠段資料編碼。在目前的渠道地理資料庫中摒棄以往利用渠段資料的編碼表現上下游的空間關係的方法，改採在資料庫中增加空間位相辨識的欄位以提供空間分析的需要。

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圖 7-4 階層式渠道系統碼水利會的灌溉渠道系統為一供水型之樹狀網路系統，其水流之流動

方向是由水源沿幹線分流到下游的支分線，因此所有的渠段均會有唯一的上游渠段，但可能有一個以上之下游渠段，在考慮資料欄位精簡的原則後，系統中所建立之渠道資料結構中僅紀錄該渠段之上游渠段代碼，在使用時透過資料查詢，即可由上游渠段編碼得知所有渠段彼此連接及層級的關係。以圖 7-5 中所示之六甲支線為例，Arcid欄位表示六甲支線之渠段編碼為 148，Upperid欄位表示六甲支線上游之渠段編碼為 150，而渠段編碼 150 為嘉南大圳北幹線，而其上游渠段則為渠段編碼 154 之另一段嘉南大圳北幹線的渠段，接續其渠段之上游為渠段代碼為 155 之烏山頭水庫導水路，而導水路之上游渠段代碼為-1，表示該渠段上游即為水源，如此則完成六甲支線上游所有渠段之空間關係。儘管每筆渠段並未紀錄下游

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渠段碼，但透過資料庫查詢的功能，亦可查詢到渠段下游的所有相關資料

圖 7-5 渠道上下游空間關係資料結構例為了建立渠道系統與受灌田區之間的關係，除了建立渠道網路之編

碼架構外，並需在水利小組之圖層屬性中，增列一欄位以紀錄該水組灌區取水之渠道編碼，利用此一編碼與渠道系統連結，如此一來即可進行灌區水源之朔源及渠道之受灌區分析。以圖 7-6 中之太子廟小組灌溉區域為例，該小組之引水渠段編碼為 277，透過灌區與渠道系統之連結，可以查出渠段編碼 277 為大灣分線，經由渠道系統上下游關係，可從大灣分線

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往上溯源至烏山頭水庫，將可有效瞭解從烏山頭水庫至太子廟小組所流經之渠道名稱及長度、進而從渠道資料庫可查詢其輸水效率或內面工維修等資訊，進一步提昇灌溉管理之效能。渠道管理系統的建置過程中，除針對數位化之灌溉渠道幹線、支線以

及分線進行編碼以建立每一渠段之上下游位相關係外，並透過每一個小組取水口所在的渠道來建立灌區-渠道之連結，發展出灌溉管理應用渠道系統之空間資料結構。系統中並以 Microsoft VB 與 ESRI MapObjects 在所建立之渠道空間資料結構上發展灌溉管理之溯源分析及受灌區查詢等應用系統；溯源分析可針對任一水利小組，透過取水口以及渠段的位相關係，查詢該小組水源上游輸配水路之渠段長度或名稱等資訊；受灌區查詢可針對任一渠段查詢其下游所有灌溉區域並統計其灌溉面積、作物制度等資訊。透過整合渠道網路與灌區之位相關係建立溯源分析及受灌區查詢，將有助於灌溉水質污染源追蹤、作物制度調整以及休耕區域選定等重要農田水利業務之決策品質，達成灌溉管理業務資訊化之目標。

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7.6 行動 GIS 與現地查報業務


圖 7-6 水利小組與渠道系統之連結(例)

水利會業務常須和區域排水、污染監測、道路會勘等相關業務相配合，這類現地業務均需使用大量圖籍資料，根據統計發現，有 80%以上之現地會勘問題多出在所需的圖面資料攜帶錯誤或不完全，且現地會勘後所得之結論多需記載於圖面上，並需於外業結束返回辦公室後進行原始資料之編修，因此如何有效解決現地會勘或查報作業時之圖面資料問題便顯得日益重要。水利會轄區廣大，在進行相關之現地工作時，除了前述之圖面資料問題外，另因在灌區內往往沒有適當的參考地標（如地址、路口等），可於現地工作時作為使用地圖時空間定位的依據，因此現地人員常無法快速有效在相關圖面上定位，找到目前地點與相關圖面之關係。此

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外在現地工作時常需於圖面上進行註記，並於事後再一次進行資料電子化，但於圖面資料進行更新時常易造成資料輸入之錯誤。由於目前科技的進步，野外的地理資料搜集工作逐漸利用電腦輔助來進行，並直接將資料儲存於檔案或資料庫中，但一般的桌上型電腦由於體積與重量的因素並不適合攜帶至野外進行資料搜集，因此近年來開始以 PDA、Notebook

等具有移動性的電子產品發展行動地理資訊系統(Mobil GIS)。水利會目前已開始結合 PDA 、GIS 、GPS 建立業務行動 GIS 系統（如圖 7-7），使以往建立之電子圖籍發揮功效，提升水利會現地會勘與查報資料工作之效率

在建立水利會的行動 GIS 系統過程中必須解決的問題包括圖層之攜帶與管理、現地位置定位、現場註記的處理以及與主要系統間資料之同步與管理。由於 PDA 的記憶體容量不大，無法將水利會龐大的空間資訊全部納入，因此必須建立一個適當的圖層資料管理機制，依所需之工作地點將附近相關的圖層選出並載入 PDA內以供現地人員攜出，並提供 GPS

與 PDA 結合，協助現地人員至現場定位使用。此外為因應現場的工作過程於圖面上做註記所需，本系統亦提供使用者直接在 PDA 上做註記，以便於返回本會後對主機之地理資料庫進行編修。

結合 GPS 所建立的水利會行動 GIS

系統不但增加現地資料之可攜性，提升

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7.7 會有財產管理


現地調查機動性，而且現地工作所產生之資料的後續處理更佳方便，對於現地會勘與查報作業之協助相當大。

圖 7-7 結合 PDA、GPS 的水利會行動地理資訊系統

水利會是由農民為有效執行灌溉業務而形成的民間組織，至今已有上百年的運轉歷史，從以前以埤圳為主的小型區域性組織，逐漸演變成今日的區域性灌溉管理單位，早期相關的水利設施均由農民出資或捐地而來，在目前農業逐漸式微的台灣，有許多的灌溉設施因為區域農業用地轉為工商業或住宅使用而停用，因此水利會多擁有不少的土地資產，這些土地資產對當今水利會運轉所面臨的經費短缺困境有相當大的幫助，但是因為這些會有土地資產有許多是分散在事業區內小面積的零散土地，需要適當的工具來協助管理。例如有些水利會的工作站或抽水設備等房舍，因為周邊的土地歷經社會發展已變成繁榮的商業或住宅區，如果可以將其變賣或出租，而將營運所需的房舍遷到離市區較遠的會有土地去，則可以為水利會帶來可觀的收益。

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7.8 區域用水規劃決策支援系統


另外一項與會有財產管理相關的業務是佔用私有地的清查作業，在歷經百餘年的營運，有部分如埤塘、圳路等水利會的設施佔用了私有土地，在目前社會已成為法治為主的環境下，應積極清查並予以徵購或承租，利用地理資訊系統空間查詢與分析的能力，可以有效的查出佔用地的地籍如圖 7-8 所示，將水利會擁有的會有土地與渠道系統套疊即可查出渠道佔用私有地的情形，透過地籍資料的查詢即可建立土地佔用清冊作後續進一步之處理。

圖 7-8 渠道佔用私有地之查詢

由於農業灌溉用水佔總用水量的比例相當高，且農業活動之經濟產值相對偏低，因此在台灣水資源供需逐漸失調的壓力下，區域水資源利

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渠道佔用私有地


用效率與水權分配的問題逐漸受到重視，尤其是在遇到乾旱的情況下，農業更經常是被挪用以支援民生與工商業用水需求的主要標的，因此農業水資源規劃不能自外於區域性水資源而需做整體通盤之考量。

區域水資源規劃管理是相當複雜的決策過程，雖然可以利用 GIS 管理相關之空間資訊以提升決策之效率，但是除了資料以外，尚須結合相關之模式以研討各種之決策可能之後果，提供決策者參考。但是結合資訊系統與水資源相關之模式是一件相當複雜的事，尤其區域水資源規劃管理之決策具有非結構化之特性，更使相關之決策變的複雜困難。以往決策者遇到複雜的情況往往傾向於將其簡化以達到快速決策之目的，但也因此使決策之品質與效能降低，而目前已大量被使用於商業管理決策之決策支援系統(DSS)則可以在區域水資源規劃管理上扮演重要之角色。

所謂的非結構化決策過程(un-structural decision process)是無法與預先排定之程序以解決問題之決策過程，一般此類問題多是因為程序中涉及較多之影響因子，且各因子之間又可能互相影響或具有相互衝突矛盾的特性，使整個問題之處理變得相當複雜，無法使用預定之程序完成。以到醫院看病為例，患者可以依循掛號、到看診間看病、批價、領藥等程序，依序完成整個看病之過程，該過程有明確的起始點與終點，屬於結構化之程序。但以區域水資源規劃管理為例，當遇到乾旱來臨時要如何調配有限

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之水源即為一複雜的問題，假設目前的水源供應短缺 20%，要解決此一問題可以採用農田休耕、減供工業用水、分區或減壓供應生活用水、調整水價等等措施來達成，而上述之措施可以單獨實施，亦可多種措施搭配執行，但是各種措施施行之結果均不相同，必須估算其相關衝擊效應以提供做為決策之參考，例如糧食之減產、農業相關（如育苗、肥料、農藥等）行業之影響、工商業之損失、生活不便等。但由於此一過程具有非結構化之特性，因此無法訂出一個由上而下之決策程序，且各個相關因子間關係複雜，衝擊與影響之估算更需搭配複雜之模式，因此使決策變的相當困難，相對也使決策之效率與效能降低。

對於具有非結構化特性之決策，可以使用決策支援系統做為工具以有效處理。所謂決策支援系統是整合與決策相關之資料庫與模式庫，透過使用者介面讓使用者訂定各種可能之解決方案的情境(Scenario)，透過相關模式庫與資料庫之結合運轉，很快的估算出該情境之模擬結果，產生衝擊影響與相關之效率指標等，提供決策者評估，進一步做為決策之依據如圖 7-9 所示為典型之決策支援系統架構，決策者設定一種可能解決其問題之情境，透過資料庫與模式庫的聯合運轉，DSS 可以快速的提供相關之影響資訊給決策者做為決策之參考或依據；如果決策者不滿意此一情境模擬之結果，可以再調整設定另一個情境再進行分析模擬，在這種反

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覆的過程中，決策者可以更瞭解他所面對的複雜的系統的運轉特性，進而做出較有效能的決策。因此決策支援系統是一以情境研討為基礎之決策模式(scenario-based decision)，它的目的並非要尋求任何形式的答案，而是整合相關之資料庫與模式庫，建構一個模式以模擬決策者面對的複雜系統，提供適當之工具讓決策者可以調整各種決策變數以建構各種可能之情境，透過不斷模擬的過程累積對複雜系統運轉特性的知識，做為後續決策之參考，以提升決策之效率與效能。決策支援系統之目的在協助支援決策者做決策，而非取代決策者，因此也不會主動提供任何答案。

空間決策支援系統能整合空間決策時相關之空間資料庫及模式，提供彈性的情境設定介面，並即時展現各種設定之決策情境下模擬的結果，其目的在以協助提供決策者在談判與妥協之過程中能制定滿意之決策方案（satisfied solution）為最終目標，而非提供最佳之解決方案（optimal

solution）；因為所謂的「最佳」方案會涉及預先設定的決策目標，但在多元(multi-attribute)決策環境下，因為各個相關的標的各有其目標，這些目標又經常具有互相矛盾衝突的特徵，因此理論上的最佳方案在實務上常不可行，所以空間決策支援系統之功能在於評估不同決策對環境及資源之衝擊，提供決策者決策之參考與依據。以下將以乾旱期間農業灌溉用水規劃決策支援系統為例，說明空間情境模擬之目標不在於建立最佳灌溉

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用水規劃之決策，而是建立模擬各種規劃方案之灌溉用水量評估工具，以下以一假設之情境作說明。

圖 7-9 以情境研討為基礎之決策模式以下就以乾旱時期農業用水規劃情境模擬與決策支援作為系統之應用

為例，假設某地區因為某年乾旱缺水必須減供約 5千萬噸之灌溉用水，管理灌溉系統之決策者一般均以休耕或轉做來作為因應，但仍必須決定休耕轉做面積的大小與區位，這類決策可以下列幾種方向來考慮：

a.渠道輸水損失的大小：將維護狀況差的渠道系統所轄之灌區休耕，除可以減少田區之灌溉用水量外，尚可以減低渠道輸水之損失。

b.離水源之遠近：離水源越遠的灌區，因輸水距離長，輸水損失亦會較大。

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7.9 結論


c. 田間灌溉效率的高低：田間土壤之滲漏量會提高田間灌溉之損失，將土壤入滲率大（如砂質土）的區域休耕，可以省下較多的水。

d. 原來作物制度的用水量：例如將原本是水稻的區域休耕或轉作，因原來之灌溉水量較多，休耕後可以降低之灌溉需求量也較大。

針對上述之各種考慮方向可以設定不同之情境 (Scenario)，如圖 7-

10(a)中將離水源最遠的灌區休耕，圖 7-10(b)將維護狀況較差導致滲漏較嚴重的兩條渠道之灌區休耕，圖 7-10(c)將較多砂質土的區域休耕，圖 7-

10(d)將兩期作水稻田區域休耕等四種情境，透過系統內區域灌溉水量推估模式之計算，因四種設定情境之休耕作業所節餘之水量如圖 7-10 中之表所示。由圖 7-10 之表中可以看出，雖然所做之決策不同，所減少的灌溉需水量均差不多，但休耕的面積卻有很大的區別，影響的農戶數亦會不同，這樣的工具，確可提供決策者更瞭解區域狀況，做出較好的決策。

水利會的業務對國家社會的影響頗大，在過去對台灣的農業要有效處理奠定良好的基礎，當年農業的生產與輸出對今日台灣的經濟發展有不可磨滅的貢獻，時至今日，農田水利事業對農村生活的安定也是不可獲缺的穩定力量。經過百餘年的演變，灌溉管理的業務，也為因應社會經濟

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發展面臨提昇效率的挑戰與壓力，在二十餘年前個人電腦興起時開始接受農委會的協助輔導下進行業務電腦化，不僅建立許多如人事、薪資、會計、工務等應用系統，近年來更引入地理資訊系統，積極的將以往用地圖處理的空間資料與業務資訊化，整合成水利會業務地理資訊系統，對提升水利業務之經營效率更邁進了一大步，相信這長期累積之經驗，應可提供其他農業經營單位參考，提升台灣農業經營的水準，迎接新世紀的挑戰。

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圖 6-10 不同休耕決策情境之比較

圖 7-10 不同休耕決策情境之比較

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第八章國土資訊系統發展現況與檢討

8.1 摘要

8.2 國土資訊系統沿革


本篇摘自：國土資訊系統通訊第 51期

國立台灣大學生物環境系統工程學系教授蘇明道內政部資訊中心科長張忠吉

國立台灣大學生物環境系統工程學系博士候選人張齡方

我國推動國土資訊系統迄今已推動十數年，除了中央層級負責推動的九大資料庫建立了相當份量的國土基礎資料外，中央及地方政府亦就其所轄管之業務，建立許多的應用系統，其中有許多已經成功上線使用的例子，但是在十數年的推動過程中，有許多尚待改進的地方。本文主要針對國內國土資訊系統發展進行回顧，再針對推動實況進行檢討，並提出幾點未來國土資訊系統發展與推動的建議，以作為未來國土資訊系統發展的參考。

台灣的地理環境因四面環海，地狹人稠，可利用之天然資源有限，因此在土地利用方面趨向於地點式密集的形式，而政府可以藉由掌握空間資訊，包括當地的自然環境條件、交通運輸規劃、未來發展趨勢等條件，利用資訊系統加以規劃及管理土地利用型態，維持以及改善環境品質。

在台灣地區的國土資訊系統發展，從 1975年開始，雖然此時電腦以

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8.3 國土資訊系統發展現況

8.3.1 組織架構


及數化的技術已經提升改善，但是台灣尚未廣泛使用到GIS觀念。以下兩個例子為台灣初期利用 GIS 進行分析，第一為農委會利用 Landsat衛星對森林資源以及稻米的產量進行預估，第二為內政部地政司是第一個利用向量式土地管理系統來管理地籍資料。

而真正GIS觀念正式採用及發展是從 1985年開始，此時國土資訊系統進入規劃以及可行性分析的工作，也在此時培育很多GIS 人才，也有很多國土資訊系統資料庫在這個期間建立起來。1990，國土資訊系統計畫時期，在 1991年政府開始進行國土資訊系統推動與建立。

在國土資訊系統發展的十數年間，已有初步的成果，以下針對國內國土資訊系統發展現況進行說明：

推動國土資訊系統的三大組成因子為：一、業務運作(國土資訊系統推動小組及綜合作業分組等)；二、數值資料庫建立(九大資料庫)；三、省市國土資訊系統推動組織。

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圖 8- 1 國土資訊系統組織架構圖依據上述精神建立之推動組織架構分工如下：(一)業務資料分組：

包括國土資訊系統推動小組、綜合作業分組與標準制度分組，分述如下：1.國土資訊系統推動小組(內政部召集)：國土資訊系統推動小組為任務編組，設召集人一人由內政部常務次長兼任、副召集人一人由內政部主任秘書兼任、執行秘書一人由內政部資訊中心主任兼任，小組委員除行政院經建會、研考會、主計處等

國土資訊系統

國土資訊系訊推動小組

綜合分組

標準制度

網路制度九大資料

庫

自然基本環境資料庫

自然資源與生態資料庫

環境品質資料庫

社會經濟資料庫

區域及都市計畫資料庫

交通網路資料庫

公共設施管線資料庫

基本地形圖資料庫

土地基本資料庫

省市國土資訊系統推動組織

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資訊主管外，尚包括九大資料庫及直轄市政府召集單位相關國土資訊系統業務推動主管，並定期視需要召開推動小組會議，瞭解各分組推動情形及有關國土資訊系統整體推動的規劃、協調及整合工作。

2.綜合作業分組(內政部資訊中心召集)：國土資訊系統推動小組下設之「綜合作業分組」由內政部資訊中心主任擔任綜合作業分組之召集人，負責幕僚作業及研擬國土資訊系統各項發展計畫及推動工作之協調與執行事宜，其業務由內政部資訊中心作業設計科兼辦，並由相關部會及直轄市政府指派資訊業務承辦人員擔任研究員共同組成，並定期召開綜合作業分組會議，負責有關業務之推動、研究、聯繫及溝通等事宜。

3.標準制度分組(行政院研考會召集)：鑑於標準制度之推動涉及各相關部會之法令規章，故推動組織設計之初即由行政院研考會負責標準制度分組組織之召集，其召集人一人由行政院研考會資訊管理處處長兼任，副召集人一人由副處長兼任，委員由九大資料庫召集單位承辦人員擔任共同組成，並定期召開標準制度會議，負責全國國土資訊系統相關業務之資料規格標準、各種作業程序規範及相關法令規章等審議事宜。

(二)九大資料庫分組：

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為推動我國之國土資訊系統，首先必須進行基本資料之建立，目前國土資訊系統資料庫之建立分為九大類，分別由主要負責該項業務之部會召集，並納入其他業務相關之單位，進行國土資訊系統基本資料之建置。九大資料庫之成員及負責項目如下及表 1 所示：1.自然環境基本資料庫分組：

本分組成員包括水文、水資源、水利、地質、礦產、氣象、農業、林業及營建等單位，由經濟部資訊中心擔任召集單位。

2.自然資源與生態資料庫分組：本分組成員包括農、林、漁、牧、水保、遙測、航測等單位，由行政院農委會林業處擔任召集單位。

3.環境品質資料庫分組：本分組成員包括行政院主計處、農委會、勞委會、衛生署、交通部、經濟部、營建署、氣象局等單位，由行政院環保署監資處擔任召集單位。

4.社會經濟資料庫分組：本分組成員包括新聞局、衛生署、農委會、內政部、營建署、財政部、教育部、經濟部及交通部等，由行政院主計處第三局擔任召集。

5.交通網路資料庫分組：

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本分組成員包括交通部運輸研究所、內政部警政署及鐵路、公路、機場、捷運相關單位、直轄市建設、工務及交通等單位組成，由交通部管理資訊中心擔任召集單位。

6.土地基本資料庫分組：本分組成員包括台北市政府地政處、高雄市政府地政處、財政部國有財產局等單位組成，由內政部地政司擔任召集單位。

7.區域及都市計畫資料庫分組(內政部營建署綜合計畫組召集)：本小組成員包括行政院經建會都住處、內政部地政司、台北市政府都發局、高雄市政府工務局等單位組成，由營建署綜合計畫組召集。

8.公共管線資料庫分組：本分組成員包括經濟部工業局、能委會、交通部路政司及相關電信、自來水、電力、瓦斯、石油、道路等主管單位組成，由營建署公共工程組擔任召集單位。

9.基本地形圖資料庫分組：本分組成員包括相關工務、地政單位及土木、測量、遙測等專家學者組成，由內政部地政司擔任召集單位。

表 8-1 九大資料庫內容

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資料庫名稱資料庫內容自然環境基本資料庫

自然環境基本資料：包括土壤、地質、地形、氣象、水文、水資源等資料

自然資源與生態資料庫

自然資源：包括航遙測資料、農業資源、林業資源、漁業資源、畜產資源、礦產資源以及綠資源等資料

生態資源：包括陸域動物生態、陸域植物生態、海域動物生態、海域植物生態、溼地動物生態、溼地植物生態、自然保留區、自然保護區以及其他保護區等資料

環境品質資料庫環境品質資料：包括空氣品質、水質、土壤污染、噪音震動、非屬原子能游離輻射、環境衛生、毒性化學物質、廢棄物、環境災害以及污染防治等資料

社會經濟資料庫人口資料：包括人口數、人口動態、經濟特微、婚姻狀況、戶口普查以及教育程度等

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資料教育文化資料：包括學校教育、傳播以及休閒娛

樂等資料衛生資料：包括生命統計、醫療設施人力以及衛

生經費等資料國民經濟資料：包括收支以及經營等資料農林漁牧資料：包括農業生產、產業運銷價格、

生產成本、農業土地、農業勞動以及農林漁牧普查等資料

工商服務資料：包括製造業、營造業、商業登記、工商及服務業普查等資料

財政金融資料：包括財政、金融以及物價等資料住宅資料：包括住宅建管、住宅供給、住宅使

用、住宅普查以及住宅市場等資料土地基本資料庫地政基本資料：包括測量、登記、地價、地權以

及地用等資料區域及都市計畫資料庫

區域及都市計畫：包括都市計畫以及區域計畫等資料

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都市計畫資料：包括土地使用和土地調查等資料區域計畫資料：包括原地使用及土地調查等資

料交通網路資料庫公路系統資料：包括高速公路設施、一般公路設

施、高速公路交通管理、一般公路交通管理、高速公路養護、一般公路養護等資料

鐵路系統資料：包括公路客運、公路貨運、鐵路客運、鐵路貨運以及捷運客運等資料

鐵路系統資料：包括鐵路交通管理、鐵路設施、高速鐵路設施、高速鐵路交通管理以及高速鐵路養護等資料

都市運輸系統：包括都市運輸設施、都市交通事故以及都市交通量等資料

公共設施管線資料庫

電信管線資料：包括電話系統、資料系統等資料電力管線資料：包括配電系統、輸電系統、路燈

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系統以及號誌燈系統等資料自來水管線資料：包括供水以及取水系統等資

料下水道管線資料：包括污水系統、事業廢水系統

以及雨水系統等資料瓦斯管線資料：包括供氣系統等資料水利設施資料：包括灌溉系統、工業用水以及排

水系統等資料輸油管線資料：包括輸油系統以及輸氣系統等

資料綜合管線資料：包括共同管線系統、綜合管線規

劃、綜合管線調查等資料基本地形圖資料庫

基本地形圖資料：包括行政界線、建物、交通系統、數值地形模型、一千分之一地形圖、五千分之一地形圖、兩萬五千分之一地形圖、五萬分之一地形圖等資料

(三)省市國土資訊系統推動組織：

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除了中央部會負責基本資料庫之建立外，其他各縣市亦必須建立屬於地方層級較細緻之資料，其中包括大比例尺的圖籍、以及相關之屬性資料庫，目前以北高兩院轄市之推動狀況較為理想，台中市歷年來接受內政部之經費補助與輔導，亦有相當良好之成效。

高雄市國土資訊系統推動小組：本推動小組成員除高雄市政府相關局處副首長，尚包括行政院農委會、內政部地政司、資訊中心、經濟部國營會、交通部電信局、中油、台電、自來水等公司及地理、都計、航測等專家學者組成，由高雄市政府地政處擔任召集。

台北市資訊化推動委員會下設地理資訊系統推動小組：台北市原設有地理資訊推動委員會，由工務局擔任召集單位，後因台北市政府組織調整遭裁併，八十六年配合內政部國土資訊系統業務需要，於台北市資訊化推動委員會下設地理資訊系統推動小組，並由台北市政府資訊中心擔任召集單位。

縣市政府地理資訊推動委員會：為推動執行中央交辦或發展府內所需國土資訊系統業務，部分地方政府如台中市、嘉義市、台南市、基隆市等由副首長擔任召集人，召集相關業務單位主管組成推動委員會，統籌辦理地理資訊業務規劃、協調及推動。

國土資訊系統推動小組針對以下各項工作，協調各主辦單位積

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8.3.2 推動狀況


極進行：1.宣導及教育訓練工作。2.資料網路傳輸標準。3.各類資訊標準制度。

有關國土資訊系統各級推動組織自七十九年度起推動迄今，在整體規劃、細部規劃、標準制度訂定及資料建檔方面均有相當良好之成效，有關各部分的執行重點敘述如下：

(一)訂定相關重要計畫：內政部於八十一年度研擬完成「國土資訊系統實施方案」，預估

自八十三年度至九十一年度分九年度執行，約需經費六十七億八千萬元，惟因優先建置之基礎環境背景資料各執行單位在推動預算編列上，大都無法獲得應有支持，而各單位承辦人員多為兼辦，在無專人又缺乏經費支持下，遭遇到很多的困難及挫折。

(二)經常性工作：1.內政部為宣導國土資訊系統觀念、交換推動經驗、報導推動現況及達成意見溝通，自八十一年四月起開始發行國土資訊系統通訊(季刊)，並免費分送政府各級機關、學術團體及民間廠商，目前已發

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行至第 51期。國土資訊系統工作的推動，是政府行政部門因應現代化需要而辦理的一項業務。對於國內天然資源的分布及生活環境的動態，政府確有必要瞭解並予以登錄，作為制訂施政計畫的參考。目前國土有關的各種資料分散於各個機關單位，整合的事項千頭萬緒，有賴互相溝通及交換經驗，因此內政部資訊中心乃定期發行國土資訊系統通訊季刊，期能有一個公開的園地定期討論、報導此一工作的進展。目前除了發行一般之紙本外，內政部資訊中心並將各期之國土資訊系統通訊季刊登錄於 NGIS網站上供各界參考：http://ngis.moi.gov.tw/

圖 8-2 國土資訊系統網站2.內政部於八十一年度開始每年辦理國土資訊系統相關教育訓練，除宣導國土資訊系統觀念外，期能培育專業人才，有利於業務推動。相關之課程包括國土資訊系統檢索及流通交換研討會、國土資訊系統主管人員研習會及國土資訊系統基礎人才培訓班等。歷年來之課程與師資經過精心的規劃與準備，訓練之成果相當良好，頗受好評，相關之教材以及上課之簡報資料均上網提供各界下載使用，擴大教育訓練之影響力。

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圖 8-3 國土資訊系統教育訓練網站

3.內政部於八十五年度建置完成國土資訊系統諮詢資料庫系統，利用通訊網路、資料庫管理及電子佈告欄等技術，提供政府及一般大眾查詢國土資訊系統相關資訊。並於八十六年度完成網際網路功能設計與建置。九十年度進行網站重建規劃作業，九十一年度起委外重整網站。

4.內政部自八十三年四月份起開始供應 1/5000像片基本圖及 1/25000經建版地形圖數值資料檔予政府單位及學術團體，每幅 250元。目前經內政部地政司同意，上述之地形圖數值檔已可於網路上免費下載使用，使國家建立之基本資料可以在民間作後續之加值後得到更好之使用效益。

5.內政部定期召開國土資訊系統推動小組委員會議及綜合作業分組會議，透過討論、協調、溝通方式，以達成共識及政策之決議，作為國土資訊系統推動之依據。同時辦理國土資訊系統各計畫績效評估作業及強化推動組織與加速業務應用系統發展。

6.九十一及九十二年度宣導NGIS，辦理展示會。

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圖 8- 4 內政部資訊中心地理資料檢索系統

圖 8- 5 五千分之一數值地形圖

(三)完成研訂及執行「國土資訊系統基礎環境建置計畫」：民國八十七至九十二年度推動之工作共有 44 項子計畫，分

為四大部分如下：1.建立區域性及縣市地理資訊應用系統(計有區域性地理資訊系

統應用系統子計畫 15 項、縣市地理資訊應用系統子計畫 16

項)。

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8.3.3 國土資訊系統成果統計分析


2.建置國土資訊系統網路流通系統(計子計畫 2 項)。3.建置技術及作業支援組織(計子計畫 4 項)。4.辦理宣導講習及人才培育(計子計畫 7 項)。

國土資訊系統十餘年的建置成果共有 612 項計畫成果(統計的資料來源包括國土資訊系統推動小組各機關地理資訊系統 87年度至 92年度止年度計畫說明表、國土資訊系統通訊上研究報告清查表、國土資訊系統基礎環境建置計畫 91年及 92年實地查證資料、國土資訊系統成果展等)，這 612 項計畫可依據其性質分為八大類別。各類別之計畫數量統計如表 2 及圖 6 所示。由統計資料中可發現以系統開發的計畫的最多，資料庫建置與維護次之，其他及教育訓練最少。換言之近年來的計畫主要以系統開發及資料庫建置與維護為主軸。

表 8-2 依計畫性質類別統計表項次類別名稱合計一、法規與(標準)制度 21

二、整體規劃與評估(含考察) 41

三、資料庫建置與維護(含品管與檢核) 147

四、系統開發 256

五、綜合性(資料庫建置及系統開發) 36

六、教育訓練(含研討會) 9

七、理論與技術研發 97

八、其他 5

總計 612

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8.4 國土資訊系統推動之檢討

8.4.1 課題分析


圖 8- 5 五千分之

一數值地形圖

由於國土資訊系統橫向是跨部會，縱向是從中央到直轄市、縣市地方政府分工合作推動之資訊整合系統，協調溝通、整體規劃及作業支援等工作皆十分重要，自八十年度起推動迄今，雖在整體規劃、細部規劃、標準制度訂定及資料建檔方面之辦理雖頗具成效，但仍有許多共通性的問題需要進行檢討與改善，以下就國土資訊系統所遭遇的困難與課題進行分析：

(一)組織分工協調方面：國土資訊系統涉及各層級政府橫向行政體系相關單位間的整

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體資訊事務整合，現行推動事務由內政部國土資訊系統推動小組統籌規劃協調，而由行政院主計處第三局、行政院研究發展及考核委員會、行政院農業委員會、行政院環境保護署、經濟部資訊中心、交通部管理資訊中心、內政部(營建署、地政司及資訊中心)等機關(單位)分別負責整合性事務之幕僚作業及專業資料庫規劃建置推動事項，整個推動組織涉及一百多個不同業務性質及不同行政層級的單位，因多數單位間無直接的行政隸屬且推動組織又缺乏有效經費建議及業務考核的權限，導致協調規劃決議事項難以落實，而使推動成效顯現緩慢，實宜賦予國土資訊系統推動小組明確的經費建議及相關業務考核權限。

(二)經費配置方面：現行辦理國土資訊系統相關事項經費，由各單位循行政體系

籌編，導致有建置或維護共用性資料任務之單位所需經費，因行政層級較低或部會預算額度排擠，相關經費常編列不足或未獲編列，影響後續專業資料建置時程或業務應用系統的發展，也造成需要共用性資料的許多應用單位，自行配合某種業務專案投資建置不同規格的共用性資料，而後因業務權責難以取得資料更新情形，導致欠缺維護能力或無後續維護計畫下，造成大量經費重複

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投資浪費，宜對共通性資料法定業務權責建置單位及維護單位，予以專案補助經費或優先編列經費。

(三)數值資料流通供應方面：由於數值資料相較於書面資料在法定地位較不明確，且數值

資料又具有易於散播及遭更動等特性，造成擁有資料的單位普遍害怕資料流通供應，宜對數值資料特性及加密認證技術加強訓練宣導外，也應依據行政程序法或未來政府資訊公開法，由行政院訂定全國性法令，賦予及責成各級政府法定資料主管機關或單位，應定期訂定及檢討主管之數值資料流通供應相關法令，以利加速推動數值資料流通供應使用，達成建立電子化政府目標。

(四)業務應用推展方面：目前業務應用的發展，由於資料流通共享的意願尚處萌芽階

段，故業務應用的單位，多屬於經費充裕、能自行數值化多種圖籍的單位，且大多數現有業務應用系統為單機式的圖形檢索套疊展現型態，宜加強資料流通共享環境建立及業務應用人才訓練，並推展空間性統計資料與數值圖籍結合的運用技術發展，促進模式分析決策應用方面的業務應用，增進決策規劃能力及提昇決策效能。

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(五)整合性計畫執行方面：行政院於八十六年三月核定之「國土資訊系統基礎環境建置

計畫」於八十七年度至九十二年度實施，截至九十一年度已協調行政院農業委員會、經濟部、交通部、行政院環境保護署，建置台灣地區二萬五千分之一經建版數值地形圖、土壤、地質、水文、水資源、交通路網、環境品質等資料庫，完成基隆市、台北市、台中市台南市及高雄市基礎資料建置、發展完成戶口普查、戶籍人口統計、殘障婦幼福利設施管理、喪葬設施管理、消防救災救護派遣、公共設施管線管理、國有土地管理、行政區域及面積管理、地名查詢等業務應用系統，以及地理資料目錄流通及檢索系統、網路電子地圖服務系統、汽車衛星導航服務應用等，五個年度已執行經費總計為 12億 4360萬元，九十二年度將續投入 1億 7378萬 7仟元繼續辦理已建置之各業務應用系統之資料庫內容擴充、嘉義市基礎資料建置、發展土地利用變遷偵測管理、內政統計業務等業務應用系統。由於集中同一地區建置基礎資料，搭配相關人才訓練宣導促進多樣化業務應用系統發展，已使得產官學研各界肯定國土資訊系統發展之必要性，因此國土資訊系統相關觀念與課題也已納入中學地理教育課程標準，未來隨著教育使國土資訊系統相關觀

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8.4.2 遭遇課題


念的深植國民，以及國民對資訊網路運用的深化，勢將對國土資訊系統產生深切的需求，因此政府有必要統合資源加速擴大基礎資料建置地區、強化資料流通供應環境及促進各項業務應用發展，以迎合未來民眾高度使用國土資訊系統的需求。

(一)推動資源不足：1.無專責組織，協調溝通不易：

各級推動組織皆為任務編組性質，平時只能與業務承辦人員聯絡協調，且需透過委員會議之召開始能達成決議，影響決策執行及應變能力。

2.經費不足，預算編列因難：「國土資訊系統實施方案」雖獲行政院同意，然因國土資訊系

統之建置在資料之建立(建檔費約佔總經費之百分之七十)，短期內很難顯現成效或表現為隱藏性成效，加上政府財政日益拮据，因此內政部目前雖然獲得基礎環境建置計畫部分經費支持，但是很多執行單位在年度預算編列，無法得到應有之支持，影響工作推動至鉅。

3.人才缺乏，多為兼辦：

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在政府人事精簡計畫下，國土資訊系統之推動，係就現有之員額調整兼辦，業務負荷沈重，影響業務執行效率。

4.資源分散、難產生整合應用系統：國土資訊系統整體規劃之基礎環境建置計畫在尚未獲行政院

核准實施前，依據統計八十六年度國土資訊系統各級推動組織，計有四十五項工作計畫，所需經費為二十三億五千萬元獲支持通過，唯該項資源分散在各機關，無法集中資源於同一地區做數化建檔工作，勢必難以產生整合應用功效，直接降低資源投資效益。

5.資料重複建立、未能有效利用資源：各單位間由於資料流通的障礙以及缺乏橫向的溝通整合，或

是由於應用系統之開發與基礎資料之建立時程不一，各應用系統可能分別建立其所需之資料，因此造成資料重複建立、未能有效利用資源。

(二)標準制度訂定緩慢：國土資訊系統資料之互通共享，需賴標準制度之訂定方可達

成，然因標準制度之訂定涉及業務專業、資訊技術層面頗深，困難度相當高，因此，進度緩慢，間接影響資料互通共享之推動成果。

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(三)基本數值化資料建立、更新緩不濟急：1.資料建置與維護緩慢：

限於經費、人力及大比例尺數化軟體之不足，許多基礎性資料之數作工作無法建置與維護，直接影響應用系統之開發。

2.流通制度不健全，資料品質不一：難以整合運用各資料生產單位基於本位主義或業務安全考量

等原因，對於資料之流通共享多持保守態度，資料供應流通制度多未制定或進度緩慢，加上不重視品質精度及標準制度或配合制定，難以整合應用。

(四)資訊技術自主性不足：國內軟體工業尚處於萌芽期，軟體工具之品管未具備國際水

準，故所發展之應用軟體工具大多使用國外產品，然國外產品多不願配合國內特有需求調整或調整不盡理想，無法滿足我國本土化之需求。

(五)業務面廣泛而各行政主管單位本位主義，溝通時不易達成共識之障礙：

各單位基於主管權責，於協調溝通時，往往因認知不同，不容易產生共識，各自為政之結果，整體進度難以掌握。

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(六)業務應用率過低：1.缺乏應用概念及評估：

由於業務承辦人員對於國土資訊系統(GIS)處理技術不瞭解，同時對其於業務上所能產生之績效與傳統電腦技術所產生之效率，孰優孰劣，欠缺評估能力，致無法應用於正式業務上。

2.資料維護困難，正式業務不易產生：應用國土資訊系統(GIS)技術建置系統其所需配合建立資料

之經費高、時程長，短期成效不顯著，不易獲得長官支持，且相關資料取得及資料後續維護困難，故正式業務不易產生。

(七)未整合各機關單位建置計畫，造成資料重覆建置而未有效應用：各單位間由於轄管之業務不同，常因推動業務之需求殷切，

但應用系統之開發與基礎資料之建立時程不一，基礎資料建置不符業務所需，或各單位間由於資料流通的障礙以及缺乏橫向的溝通整合，各應用系統可能分別建立其所需之應用系統與資料，不僅因此造成資料重複建立、未能有效利用資源，且亦因為資料格式與經度不一、系統發展平台各異，容易造成未來系統整合的問題。

(八)國土資訊系統推動小組、各資料庫及作業分組皆為臨時任務編組

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8.4.3 未來展望與建議


性質，主導性不足，協調溝通困難，爭取預算支持不易：由於業務之轄屬單位繁多，國土資訊系統推動小組、各資料

庫及作業分組皆為臨時任務編組性質，主導性不足，協調溝通困難，例如交通網路資料庫分組雖由交通部管理資訊中心召集，但是交通部只主管國道及省道，其他縣鄉道以及捷運系統由相關之地方政府管轄，產業道路由農業委員會主管，因此造成溝通協調與整合之障礙，各轄屬單位向其機關主管爭取預算時亦遭遇相當大之困難。

近年來台灣地區災害頻仍，政府在經建規劃、防救災業務、推動電子化政府、環境保護、水資源規劃管理、公共工程管理及土地利用監測等議題上，國土資訊系統建置作業屢被觸及。

九十一年行政院為研訂當前重要經濟政策綱領、推動「建置政府資訊服務系統」(綱領中政策重點四之主要策略第 2 項)，內政部所推動國土資訊系統亦納入「政府運籌 e計畫」項目中，列入旗艦計畫三，同年六月復納入挑戰 2008---六年國發計畫之數位台灣計畫中。同時各分組所推動國土資訊系統基礎環境建置計畫亦將於 92年完成，為加速國土資訊系統建置作業，提升國土資訊系統應用層面，建立國土永續發展所需空

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間決策資訊，有必要繼續推動國土資訊系統後階段計畫。(一)推動遠景目標：

本階段推動之遠景包含：紮實空間資訊基礎環境、結合現代科技，迎向整合應用、視覺化及生活化趨勢、構建永續發展之生活空間，並期以達成下列三項目標：扶植數位資訊內容服務產業、提升一般行政資訊品質、建立政府決策資訊系統。

(二)實施策略：為尋求前階段遭遇課題之解決途徑，同時廣納各資料庫分組

各項推動計畫，落實本階段推動目標，策略上應先將強化推動組織及研定相關法令，並以基礎資料的建置為主軸，結合相關科技如：GPS、RS、PDA 及 WIRELESS 等擴大應用層面；因此策略包括：建立空間資訊基礎資料、建立資料流通供應機制、加速政府決策資訊系統發展建立、提升一般行政資訊品質、激發民間數位內容服務產業成長。具體的工作項目將包括：1.強化推動組織及研定相關法令。2.以基礎資料的建置為主軸，結合相關科技如：GPS、RS、PDA

及 WIRELESS 等擴大應用層面。3.擴大基礎環境建置地區，並建立空間資訊基礎資料。

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4.建立資料流通供應機制與建立國土資訊系統資料維護供應環境及制度。

5.強化推動組織與加速業務應用系統發展並加速政府決策資訊系統發展建立。

6.提升一般行政資訊品質。7.激發民間數位內容服務產業成長。8.鼓勵國土資訊系統應用業務。9.培訓國土資訊系統業務人才。10.國土資訊系統業務之推動在有關單位密切配合及全體同仁共識之建立。目前行政院正全力推動國家基礎建設，建立國土資訊系統之

目標應配合國家施政需求，利用國土資訊系統作為輔助工具進行電腦化及科學化之規畫分析。國土資訊系統涉及範圍廣泛，絕非一蹴可及，而國土資訊系統也是一個永久性、持續性運作的系統，若能在發展之餘，同時落實國土資訊系統的檢討與改善，將可使得國土資訊系統在政府部門空間決策品質與行政效率更加提升，以充分發揮國土資訊系統效益。

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第一章地理資訊系統概論 - coadoie.coa.gov.tw/upload/news/20080428133635-1-1.doc · web...

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