113 高普考普通考試 測量製圖 空間資訊概要 考古題詳解

核心觀念

TWD67 與 TWD97 是不同的大地基準；平面坐標不只是東、北坐標的簡單平移。精確轉換須依序處理：

1. 平面投影反算：由 TWD67 平面坐標反算成大地緯度、經度。
2. 基準轉換：將 TWD67 橢球上的大地坐標轉至 TWD97 所屬基準。
3. 平面投影正算：將 TWD97 大地坐標投影成 TWD97 平面坐標。

其流程可表示為：

其中，TWD97 採用 GRS80 橢球，坐標框架與參考時刻也須依所採用的 TWD97 定義處理。TWD67 則須依其原始測量網與所用投影參數處理。

解題方法

一、確認坐標系統與轉換依據

開始計算前，先確認兩組平面坐標所用的投影方式、中央經線、原點與假東距、假北距，以及坐標單位。還須取得可代表兩基準關係的轉換參數，或同時具有 TWD67 與 TWD97 坐標的共同控制點。

這些資料是精確轉換的依據。若只有一組平面坐標，卻沒有投影參數及基準轉換資訊，就不能唯一算出精確的另一組坐標。

二、將 TWD67 平面坐標反算成大地坐標

以 TWD67 的投影參數，對 $(E_{67},N_{67})$ 執行橫麥卡托投影反算，求得 $(\varphi_{67},\lambda_{67})$。反算須使用完整投影反算式，並依該投影定義計算子午線弧長、底點緯度及曲率半徑等量；不可用區域性的平面近似公式取代。

此時得到的是 TWD67 基準及其橢球上的大地坐標，不能直接當成 TWD97 坐標。

三、轉為地心直角坐標

由 TWD67 大地緯度、經度及橢球高 $h_{67}$，計算地心直角坐標。令 TWD67 橢球長半軸為 $a_{67}$、第一偏心率平方為 $e_{67}^{2}$，卯酉圈曲率半徑為

則

核心觀念

**高光譜遙測（Hyperspectral Remote Sensing）**是以感測器在電磁波譜的許多狹窄、連續或近乎連續的波段中，量測地物反射或輻射能量的遙測方式。每個地面像元都可取得一條細緻的光譜曲線，形成「影像的空間資訊＋地物的光譜資訊」。

常以資料立方體表示：兩個維度是影像的列、行，第三個維度是波段。對任一像元，可將其各波段的量測值排列成光譜曲線。

波段／波長
 ↑
 │ ┌──────────────┐
 │ │ │
 │ │ 高光譜影像 │
 │ │ │
 │ └──────────────┘
 └──────────────────→ 影像空間位置（列、行）

固定一個像元，沿波段方向讀取，即得該地物的光譜曲線。

不同地物因化學成分、含水量、結構及表面狀態不同，在不同波長具有不同的反射或吸收特性，形成各自的光譜特徵。高光譜資料利用這些細微差異辨識、分類或估計地物性質。

解題方法

本題是比較說明題，應先交代高光譜的定義，再依「波段數量與寬度、光譜連續性、地物辨識能力、應用限制」比較高光譜、傳統航照及多光譜遙測。

• 傳統航照主要以可見光影像記錄地表，長處是空間解析度高、幾何與地形判讀直觀，適合辨識地物形狀、紋理、位置及地貌；但一般影像的光譜資訊有限，較難僅靠影像色調辨別外觀相近、材質不同的地物。
• 多光譜遙測在數個至數十個較寬的離散波段量測地物，能結合可見光、近紅外及短波紅外等資訊，比傳統航照提供更多光譜線索；但各波段之間通常有較大的波長間隔，無法完整呈現細微的光譜吸收與反射特徵。

核心觀念

本題考查災後多源影像匯入地理資訊系統前的資料前處理、空間定位、品質檢驗與多時相整合。衛星、航空攝影與無人機影像的感測器、解析度、拍攝時間及幾何特性不同，不能只將影像放進同一圖臺便直接疊圖分析；必須先使資料的座標、幾何、輻射、時間與屬性資訊符合應用需求，並留下品質檢核紀錄。

解題方法

可依「資料盤點與標準化 → 幾何及影像處理 → 品質檢驗 → 整合與成果管理」作答，並將每項處理對應到後續的崩塌判釋、面積統計、變化分析或災害管理需求。

一、資料盤點與標準化

1. 建立資料清冊：記錄資料來源、感測器或載具、拍攝時間、涵蓋範圍、空間解析度、影像波段、處理等級、雲霧或陰影狀況、座標參考系統及資料提供單位。
2. 統一座標與資料格式：檢查水平座標系統、投影法、基準及高程基準，必要時進行座標轉換；統一影像格式、像元型態、波段順序及 NoData 表示方式。
3. 保留原始資料與處理紀錄：原始影像、控制點、處理參數與各階段成果均應保存，並記錄處理日期、軟體及流程，以利追溯及重製。

二、影像前處理與空間定位

1. 輻射與大氣處理：依資料特性進行輻射定標、大氣校正或色彩校正，減少感測器差異與大氣條件對影像亮度、色調的影響。跨時相比較時，宜盡量採用一致的校正方法。
2. 幾何校正與正射校正：利用軌道或姿態資料、地面控制點及數值地形模型（DTM／DEM），校正感測器及地形起伏造成的位置偏差，產製具地圖座標的正射影像。山區地形陡峭，地形位移影響尤其需要注意。
3. 多源影像配準：將不同日期、不同來源影像配準至共同座標基準。可選取道路交叉口、穩定裸岩等明確且未受災變動的同名點，估算轉換關係；崩塌區本身不宜作為控制位置，以免把真實地表變化誤當成配準誤差。
4. 鑲嵌與裁切：同一區域有多景影像時，確認接邊位置與重疊區域，選擇合宜的接圖線並調整色調；依災區範圍裁切，同時保留足夠周邊範圍供定位及判釋。
5. 解析度與重採樣處理：分析前應確認像元大小是否符合用途。重採樣會改變像元值或細節，須記錄所用方法；連續影像可採雙線性或三次卷積，分類影像及類別代碼應採最近鄰法，避免產生原本不存在的類別值。

三、品質檢驗

1. 幾何精度檢核：使用未參與校正的檢核點，比較影像座標與參考座標的差值。平面位置均方根誤差可表示為：

核心觀念

地理空間資訊的詮釋資料（Metadata），是用來描述一筆空間資料的「資料之資料」。它說明資料的來源、內容、空間範圍、座標參考系統、品質、製作與更新方式、使用限制及取得方式，使使用者能判斷資料是否適用、如何正確使用，並利於資料的搜尋、交換、整合與管理。

詮釋資料不是影像像元本身，也不等同於影像判釋成果；它是描述影像資料特性與脈絡的資訊。完整詮釋資料通常可分為幾類：

• 識別與內容：資料名稱、摘要、主題、識別碼、資料集或產品名稱。
• 時間資訊：拍攝日期與時間、資料製作日期、更新日期、資料有效期間。
• 空間範圍與參考系統：涵蓋區域、地理範圍或界線、座標參考系統、投影法、基準、座標單位。
• 來源與製作歷程：資料來源、感測器或儀器、處理流程、幾何校正、正射改正、鑲嵌及重取樣等作業。
• 品質資訊：位置精度、解析度、完整性、雲霧或遮蔽情形、品質檢查方式及限制。
• 格式與技術特性：檔案格式、檔案大小、波段數、波段特性、像元大小、資料型態及無效值表示方式。
• 使用與管理資訊：製作者或提供者、聯絡方式、權利與授權、使用限制、取得方式及維護責任。

詮釋資料的詳略，應配合資料用途與管理標準；核心目標是讓使用者能找到資料、理解資料、評估品質，並知道如何取得及合法使用。

解題方法

本題是申論題，宜先界定 Metadata 的意義，再說明其功能，最後依影像資料的特性列出應記載項目。影像資料的詮釋資料應同時描述一般資料集資訊，以及影像特有的感測器、拍攝、波段、解析度與處理品質；只列檔名、拍攝日期或座標系統，均不足以完整說明資料。

影像資料詮釋資料應包含的內容

以航照或衛星影像為例，可依下列項目說明：

1. 基本識別資訊 影像名稱、產品名稱、資料集識別碼、摘要、提供者與聯絡資訊，以及資料的主題或用途。