第十二周GIS上課筆記

The homework that we do this week !

1.貓纜地形等高線主題圖

2.貓纜沿線地形剖面與坡度資訊主題圖

3.貓纜沿線半徑2.5 km 內之96小時累積降雨分布情形資訊主題圖，請使用等雨量線法與徐昇 

   氏多邊形法兩種方式呈現

4.貓纜沿線半徑2.5 km內土石流潛勢溪流位置主題圖

Weekly knowledge about QGIS

還記得之前回家製作的GIS專案，因為換了個地方就不能開啟嗎??

以前的解決方法是透過編輯屬性檔(config)的路徑來達到想要在不同路徑下開啟的目的，現在QGIS的功能再進一步，由作者: Alexander Bruy 所製作的外掛軟體幫我們省去費工的修改過程。現在，我們只需藉由Plug in 的方式將軟體安裝，並且在GIS軟體上運行，就能解決我們之前碰到的問題。

※這個功能提供使用者將所有的QGIS開啟的圖檔、文件集中，且另存於一個指定的位置。

設定

                                搜尋「QConsolidate」

程式運作圖

數值分析

Discuss in class 

這禮拜課堂的內容，除了先檢討我們上次的小組作業之外，同時也講解了一下接下來大作業我們要接觸的軟體，老師在課堂上詢問我們兩個問題
1.等高線是如何畫出來的 ?
2.如何利用GIS工具製作等高線的主題圖
繪製等高線的方法，是將坐標與坐標之間的高程算出來後，在標示在圖面上，再將圖上相同的點連起來，連成一條條的等高線，大致就像是水文學中的等雨量線圖，只不過這次要製作的內容是等高線圖，我們必須用到內插法來計算，也可以使用反距法、最鄰近法來計算。
在程式方面，我們藉由 Golden Sorftware Sufer 8來滿足我們繪製等高線的需求。

克利金法

反距離法

最鄰近法

Weekly knowledge about GIS

網站連結: 反距離法

        這一周會想要找這個議題的原因是在課堂上被老師詢問相關的問題，因為印象不深刻，僅能憑藉著之前的印象回答，但是回答得並不完整。在回家之後決定搜尋一下資料，看一下反距離法的原理。(下列的圖片接截至上述網站連結的英文網頁)
       
        我認為下面這些圖片就能解釋什麼是反距離法，因為它說明了基本的來由與權重的加權方式。

遙感探測報告-數化道路圖層比較

The Homework that we do after class

(1)圖形套疊分析比較

在各組不同的內、外方位校正及空中三角運算成果的基礎下，圖形疊合後會有什麼樣的差異?

(2)與Google Map 目前的實際街景進行圖形疊合比較

利用過去課堂上使用的QGIS 附加元件Open Layer Google Satelite 進行南投縣埔里鎮的主要交通道路的數化，並且將成果與正射圖數化成果比較。

<step1> 打開Google Satelite Open Layer 找到南投埔里鎮位置

<step2> 將正射圖的tif檔與Google Satelite Open Layer 疊合，這樣的動作目的是為了確保能有明確的比較目標與範圍。

          <step3>選取相應的道路進行數化，數化的成果要另存為TWD97-TM2的坐標系統。

 (3)使用QGIS 保角法進行數化比較

<step1>利用課堂上所提供的控制點(Control Point)與影像(Raster)進行幾何校正(Georeferencer)，過程如圖(三)

<step2>將南投縣埔里鎮主要道路進行數化，並且存為TWD97-TM2坐標系統

    <step3>將數化成果與正射圖、Google layer進行圖層疊合比較。

差異處:

(1)屬性資料表比較

第一個比較明顯的問題是，如圖(四)中編號3紅色圈，渝超組的屬性資料表中沒有Data所以在使用出圖版面的時候可以發現與我們組的資料表相比只有顯示資料的組數，但是裏頭什麼都沒有，因此在道路長度比較的部分，與渝超組的比對只能從圖上做比較。

(2)主要道路.shp 套疊比較

以4km 的距離來做觀察，我們可以發現南投縣主要道路套疊時，在同樣的坐標系統下幾乎重合，唯一的不同在於選取的路段不同，如圖(四)中編號1的紅色圈以及編號2的紅色圈，這兩個圈中，我們可以發現由於製圖者的判斷標準不同，因此在相同的圖幅之下，畫出來的道路還是有長有短，因此在資料表的長度也有所不同。

(3)將圖形放大後觀察比較

將圖形放大的目的是為了確認誤差是否真如圖上顯示一樣，在將圖形放大後可以發現其實我們自己做的正射圖與google的正射圖所數化出來的道路線段長度是有差異的，如果我們假設google 的主要道路數化內容都是正確的，那麼從放大的圖面來看，我們可以發現會有分別3公尺和5公尺的誤差產生，但是哪個是絕對正確的，我們無法定義，因為這次的作業並有明確的規範要符合多少的精度誤差。因此我們只認為正射的成果會因每個人的認定不同而有誤差。

Fig1. 兩組正射圖道路數化比較圖

Fig2.比較區域位置

Weekly knowledge about GIS

社子參觀

 

EveryTrail - Find your own map 應用app製作屬於自己的軌跡使用Every Trail ，也是iphone 上的另一款app 因為操作比較有些不便所以當初沒有使用他來完成以前的作業，但是某次的校外參訪被我用來製作 台北科大 至 社子大橋的軌跡。為什麼這和GIS有關?因為動畫中看到的影片所提供的資訊，可以進行空間資訊分析與應用，算是另一種有趣的主題圖呈現。

基本航空攝影測量- LPS 實務操作

Discuss in class

這個禮拜的課程內容傾向將上禮拜的理論實踐，我們將依照標準步驟把航空照片進行校正，主要步驟如下

1.  資料夾設定，專案名稱(LPS_proj)，專案內必須含有block, DTM, ortho, images 四個資料夾

2.  設定相機參數

3.  輸入影像檔

4.  內方位校正

5.  外方位校正

6. 空中三角運算，將內、外方位校正完畢後進行重疊率的計算，可經由程式判斷匹配的結果       是否能使用(見 Fig1.)，將空中三角計算完畢後於主畫面可以發現工作區的紅燈變為綠燈。         (見Fig2.)

7. 在這個步驟除了要產生一個ASCII的DTM檔案之外，亦須要產生一個DEM(Digital Elevation            Model)數值高程模型，此步驟之目的是為後續圖片鑲嵌時所用。(相關設定可參閱Fig3. Fig4.)

8. 正射，在這個步驟比較沒有什麼特別之處，僅需選擇剛剛產生的資料進行正射即可。

9. 鑲嵌，同上將上個步驟的成果載入進行鑲嵌 Finish  

10. 圖片鑲嵌，在這個步驟因為程式相容性的關係，所以無法直接使用內部的VIEWER 來預覽

      前幾個步驟建立的成果

Fig1.空中三角校正成果

Fig2.空中三角校正完成

Fig3. DEM參數設定

Fig4. DTM參數設定

Fig5.DTM校正完成

Fig6.正射完成

Fig7. 鑲嵌執行

Fig8.圖片鑲嵌

Weekly knowledge about GIS

PilotGaea 3D O'view (Web 3D GIS)_20130813_Chinese

       這是一部在Youtube 上看到的GIS相關影片，這部影片是藏識科技 PilotGaea 宣傳自家產品對於GIS應用的影片，影片中提到他們的產品除了有一般常見的導覽與查詢功能之外，這個軟體還有需多的分析與場景中的互動運算，能靈活地運用地理空間分析，如:距離、面積量測、SQL資料查尋、最短路徑分析、環域分析...等等，其中最讓我有印象的是在展示TB級的點雲資料時，影片依舊仍保持流暢。這對於曾經處理過點雲資料，並建立場景模型展示的我感到驚艷，因為使用LPS 我在展示千萬點GB級的DATA 會有影片不順暢的議題，但是這部影片卻很順暢。
       
       這樣的情形可能的因素是這套軟體的演算法夠好，亦有可能是電腦設備的規格較高，因為當初在做實驗時，電腦的設備僅僅搭載著i5 CPU, 16GB ram。

       軟體性能雖令人眼睛為之一亮，但看完這部影片的最大感觸是GIS的應用是無邊無際的，現在課堂上將軟體做數化、出圖，在其他領域上GIS則搭上了 3D 視化的熱潮，能將GIS從平面展示進一步提升到立體模型展示，算是有所突破吧!!

基本航空測量與LPS操作

Discuss in class

        今天的課堂內容，主要是將數位製圖更進一步的延伸應用，藉由航空照片進行數化與正射影像校正，什麼是正射? 從下圖Fig0.的地圖中，我們可以發現google map 上的地圖與我們一般看到的地圖不太相同，這是為什麼呢? 這是因為google 地圖經過了正射的校正，針對高差位移、傾斜校正之後才獲得我們現在的地圖。在觀看時可以發現和一般地圖不同的地方在於，有一個「傾角」在各個建築物之間，關於正射與校正可以參閱 Fig 1 的示意圖。更詳細的內容可詳讀下段文字「什麼是正射?」，這是我國農林航空攝影測量對於正射的定義與解釋。
   
        第二個在課堂上討論到的問題是內、外方位角是如何校正? 這個部分和數位製圖時的放大、縮小、旋轉及平移的概念很像，從課堂投影片所提供的示意圖我們能很清楚地了解內、外方位角是如何被校正的。(Fig 2)

        第三個問題是於航空測量時，飛機的路線要重疊多少? 這個問題的答案是要讓每張空拍航測圖前後重疊率達60~90%、左右重疊15%~30%，這樣才能夠使照片連續。至於要重疊60%,70%,80%,90%則取決於計畫的目的，當精度越高，相對的所需要的成本亦隨之提高，簡而言之，重疊率的百分比高低，除了以服務考量之外，需要考量的就是要符合最低的重疊率要求。(航線示意圖，可見Fig 3) 

什麼是正射?
       正射影像是將在飛機上拍攝的原始航空照片經過正射化處理過後之影像。就幾何學而言，攝影時，物體所放射之光線依直線進行並經過一共同之中心，亦即為鏡頭，而投影於像平面上，稱之為中心投影。航空照片乃中心投影所形成，而與地圖相比較，地圖乃採用平行投影中之正投影。故而以航空照片與地圖相比較，航空照片中幾何上存在著傾斜位移 (Tilt displacement)與高差位移 (Height displacement)。
　　傾斜位移乃因攝像瞬間，飛機姿態可能是方向偏移、或機身前後左右傾斜造成偏差；而高差位移則是因為地球表面上高底起伏所引起的一種位移，也是 中心投影的特質，在高山上較靠近飛機之位置投影在圖面上會向外位移，而較低的溪谷則會向內位移。因此，消除傾斜位移之作業，稱為「糾正」(Rectification)；而同時消 除傾斜位移及高差位移之作業，稱為「微分糾正」(Differential Rectification)，或稱為「正射化」(Ortho-rectification)。在正射化的過程需要地形數值模型（DEM）來消除高差位移。

資料來源:http://ngis.moea.gov.tw/moeaWeb/DataCenter/MapA-2.html

Fig0 .台北101空拍圖(截至google map)

Fig1.正射的目的及示意圖

Fig2.內、方外位角校正式意圖

Fig3. 航測路線示意圖

Homework that we do 

        這次由於課堂上安裝軟體時所花的時間比較多，導致沒有操作到軟體，為了防止軟體的問題在下次上課時發生，因次老師建議我們可以將軟體先灌在自己的筆電，下次上課帶來課堂上直接使用或者提早15~30分鐘來教室進行軟體的安裝，為什麼要這樣子自己裝軟體，這是因為學校的公用電腦內置復活卡會將系統還原至管理者制定的狀態。

        

        回家安裝軟體比較常碰到的兩大問題，主要是 (1) 電腦的作業系統是 win8 ，軟體會有不相容的現象發生。 (2) win7 的作業系統在執行軟體認證時會有問題

 問題(1)

        針對這樣的問題，我們可以藉由虛擬主機來解決，虛擬主機的好處是可以反覆的測試系統，並且不會影響到原來的 Host 端，如果沒有使用過的讀者，可以參考這個連結的教學Virtual box windows OS install，或者在網路上搜尋都很容易找到很多前輩的安裝心得。

       

       在安裝後可使用USB 或者共用資料夾的方式讓虛擬主機與Host 端連結，使用共用資料夾的方式，個人認為比較快速且方便，因此將設定的方法提供給大家，但是設定前，必須先確保自己的OS 已經安裝完，安裝完後只要依照下圖STEP1 ~ STEP2 的設定即可完成資料夾的連接。

Step1. 直接點選啟動鍵旁的設定值(S)，選取共用資料夾開始進行設定，如圖。

Step2. 安裝Virtual box 擴充軟體 Guest Additions 如圖。在選取安裝之後回到OS中的我的電腦→              選取安裝檔執行→重新啟動電腦→檔案總管→網路→進入共享的資料夾。

STEP1. 系統啟動前的共用資料夾設定

STEP2. Virtual Box 設定共用資料夾前必須安裝的擴充軟體

LPS 9.0 軟體安裝成功

 Weekly knowledge about GIS 

如果再使用QGIS時Plugin 出了問題要怎麼辦?
這時候我們可以至 QGIS 的網頁進行檔案元件下載，可以直接解決我們使用上碰到的困難。
網站連接: http://plugins.qgis.org/plugins/

上述的網址除了可以讓我們找尋一些需要的功能，另外約有245個其他功能供下載提供其他功能進行QGIS 出圖的美化、功能優化、進階操作...等等。

GIS applicatnion
http://address.e-land.gov.tw/emapyilan/index.aspx
這是台灣宜蘭縣的地理資訊多元加值應用服務系統，主要提供幾個地方位置查詢功能的用途，如: 門牌位置、重要地標、行政區、道路位置、停車場位置查詢的服務。