110 專技高考高等考試 測量技師 地理資訊系統 考古題詳解

核心觀念

本題考查向量圖層的屬性表：每筆紀錄對應一個村里圖徵，每個欄位記錄該圖徵的識別碼、行政區資訊、名稱或日期。欄位資料型態應依資料內容判讀；代碼雖由數字組成，仍須留意它是用來計算的數值，還是僅供辨識的識別碼。

解題方法：欄位意義與資料型態

圖中可辨識的欄位為 OBJECTID、UID、PRO_ID、COUNTY_ID、TOWN_ID、VILLAGE_ID、V_Name、Add_Date。依欄名及顯示值，欄位意義與資料型態如下：

圖中顯示的是欄位名稱與部分資料值，沒有顯示欄位結構設定，因此無法由掃描圖直接確認資料來源中的實際型態。上表是依欄位用途與顯示值判讀；其中各行政區代碼雖列為整數型代碼，若資料需保留前置零或只作識別，建置時宜用文字型態儲存。

解題方法：新增面積欄位

核心觀念

本題考查 GIS 套疊分析前的資料整備，以及網格資料的基本分類與應用。不同圖層要能正確套疊，關鍵在於坐標參考系統一致、比例尺與空間解析度適配、資料範圍與位置正確，以及向量與網格資料各自採用合適的轉換方式。圖層在軟體中看似重疊，不代表其位置與精度必然正確。

向量資料以點、線、面表示離散地物或界線；網格資料以規則排列的像元表示連續現象或分類資訊。套疊前須確認各資料的坐標系統、基準、單位、比例尺、解析度與屬性意義。

解題方法：向量與網格資料的正確套疊

1. 檢查資料來源與空間參考資訊 逐一確認圖層的坐標參考系統（CRS），包括大地基準、投影法、投影帶、中央經線、假東距與假北距，以及坐標單位。也須檢查資料是否正確指定 CRS；若來源資料缺少或誤標坐標系統，須依資料來源與控制點等資訊查明後修正。

2. 區分「指定坐標系統」與「坐標轉換」

• 指定 CRS：告訴 GIS 現有坐標值代表什麼，不會改變坐標數值。適用於資料坐標值正確、但缺少或誤標 CRS 的情況。
• 重投影／坐標轉換：將坐標由原 CRS 轉換到目標 CRS，坐標數值會改變。套疊不同 CRS 的圖層時，應選定共同的目標 CRS，再將資料轉換或由軟體即時投影。

若涉及不同大地基準，須使用適當的基準轉換參數或轉換格網；只改投影而未處理基準差異，仍會產生位置偏移。目標 CRS 應適合研究區域與用途，平面距離、面積分析宜採適用的投影坐標系統，跨區域或全球展示則依目的選用合適的地理坐標或投影方式。

3. 檢查套疊位置與資料品質 以控制點、已知界址、道路交會或其他可信資料比對，確認轉換後圖層的位置、方向、單位及範圍合理。並檢查資料是否有錯誤座標、缺漏、重複、拓樸錯誤、錯誤地理編碼，或不同時期資料造成的實際地物變動。投影轉換正確，也不能消除原始測量誤差或資料年代差異。

4. 處理比例尺、解析度與精度差異 不同比例尺的向量資料具有不同的製圖細節與位置精度；大比例尺資料通常能表現較細的地物，但其品質仍取決於測量與製圖來源。網格則以像元大小表達空間解析度。應依分析目的選擇適當尺度與解析度，避免把小比例尺資料放大後誤認為具有高精度，也不宜將高解析度資料任意降採樣而遺失細節。

網格資料要與其他網格逐格運算時，除 CRS 外，還要使像元大小、網格原點、列欄方向、範圍及 NoData 規則一致。必要時先重採樣或對齊網格，再做逐像元分析。

5. 選用適當的網格重採樣方法 網格重投影或改變解析度時，需從原網格估算新像元值：

• 最近鄰法：取最近像元值，不改變原有數值類別；適合土地利用、地質分類等類別型資料。
• 雙線性內插法：利用周圍四個像元加權估值；適合高程、溫度等連續型資料。

核心觀念

本題考查手機照片定位的資料來源、定位精度及其改善方式，並延伸至 GIS 中以位置為核心的服務（Location-based Services, LBS）。解題時應分成兩部分：先說明照片位置如何取得、如何改善，再說明位置資料如何應用及使用時的品質與隱私注意事項。

手機照片中的位置資訊，通常來自手機的定位服務。手機可透過全球導航衛星系統（GNSS），例如 GPS、Galileo、GLONASS 或 BeiDou，計算所在位置；也可結合基地臺、Wi-Fi 熱點及感測器資料進行輔助定位。取得的位置可寫入照片的 EXIF 中繼資料，再由 Facebook 等服務讀取，並以地圖圖磚、地址資料或附近地點資料呈現。

（一）定位原理、精度因素與改善方法

1. 定位原理

GNSS 衛星持續播送衛星位置及精確時間。手機接收衛星訊號，依訊號傳播時間估算各衛星至接收器的距離，稱為偽距。以衛星位置、偽距及接收器時鐘誤差建立方程式，通常至少須接收四顆衛星訊號，才能解算三維位置及接收器時鐘偏差。

簡化的偽距觀測式為：

其中，$\rho_i$ 為第 $i$ 顆衛星的偽距，$(X_i,Y_i,Z_i)$ 為衛星坐標，$(X,Y,Z)$ 為接收器坐標，$c$ 為光速，$\Delta t$ 為接收器時鐘偏差，$\varepsilon_i$ 包含觀測雜訊與各項誤差。

手機也會以 A-GNSS（Assisted GNSS）取得網路輔助資料，加快搜尋衛星；在室內或衛星訊號不佳處，作業系統可再利用基地臺、Wi-Fi 定位及慣性感測器資料估計位置。手機拍照時，定位服務提供當時的位置，拍照應用程式再將位置及時間寫入照片中繼資料。社群平台可依照片中繼資料或使用者提供的位置資訊，顯示拍攝地點或附近地點。

2. 影響空間坐標精度的因素

定位精度受衛星訊號、環境、接收器及資料處理等因素共同影響：

• 衛星幾何分布：衛星集中在天空同一方向時，幾何精度較差；分布廣而均勻時，定位較穩定。此情況可用 DOP（Dilution of Precision）描述，DOP 越大，幾何條件越差。
• 遮蔽與多路徑效應：高樓、山區、樹木及室內環境會遮蔽衛星訊號；訊號經建築物反射後才抵達手機，會使量測距離偏長，造成位置偏移。
• 大氣延遲：電離層與對流層會改變衛星訊號傳播速度，造成偽距誤差。
• 衛星軌道與時鐘誤差：衛星星曆或衛星時鐘資訊不準確，會影響距離及位置解算。
• 接收器能力與天線條件：手機天線較小，接收靈敏度、晶片品質、握持方向及手機周遭遮蔽物均會影響觀測。
• 定位方式與資料品質：基地臺定位通常以較廣範圍估計位置；Wi-Fi 資料庫若過時或熱點位置錯置，也會造成偏差。融合定位雖可改善可用性，估計結果仍受輸入資料品質影響。
• 時間與位置不一致：定位更新時間與拍照時間不同、照片定位權限關閉，或照片經轉檔而遺失 EXIF 資訊，都會使照片位置空缺或與實際拍攝點不符。
• 坐標基準與轉換：原始坐標的坐標參考系、投影方式或轉換參數若處理錯誤，即使原始定位正確，套疊到地圖上仍會有系統性偏移。

3. 改善方法與例子

改善方法須對應誤差來源：

• 改善衛星觀測環境：在戶外空曠處停留片刻，避開高樓、隧道及室內環境，並維持手機天線朝向天空，可增加可用衛星數並降低遮蔽與多路徑影響。
• 使用輔助定位與多星系接收：開啟定位服務及 A-GNSS，並使用支援多個 GNSS 星系的手機，以提高可用衛星數及定位速度。
• 使用差分或高精度定位：對精度要求較高的測量工作，可使用差分 GNSS、網路 RTK 或具較佳天線的專業接收器；一般社群打卡通常不需達到測量級精度。
• 核對拍攝時間及中繼資料：確認拍照應用程式有定位權限，且拍照時定位已更新；

核心觀念

本題在考地理資料的交換格式與 GIS 軟體的原生格式之差異，以及 GeoJSON、Shapefile 在資料結構、相容性、表達能力與使用限制上的比較。

GIS 原生格式通常配合特定軟體或資料庫設計，適合在該環境中編輯、分析、管理資料；交換格式則以共同規格保存資料，方便不同軟體、機關與使用者之間傳遞、分享及再利用。選擇格式時，須一併考量資料內容、軟體相容性、檔案管理與後續用途。

解題方法

作答可分成三個層次：

1. 說明為何交換資料時不直接使用某一套 GIS 的原生格式。
2. 分別說明 GeoJSON 與 Shapefile 的資料模型和主要特性。
3. 從相容性、資料完整性、檔案管理及網路使用等面向比較優缺點。

這樣可以同時回答「使用交換格式的原因」與「兩種格式如何取捨」，避免只列格式名稱或只比較檔案大小。

使用資料交換格式的原因

• 跨軟體相容：使用者可能使用不同廠牌、版本或作業系統的 GIS。依共同規格交換，能降低資料無法開啟或轉換失真的風險。
• 減少軟體依賴：原生格式可能依賴特定軟體、資料庫或授權環境；交換格式較容易由其他程式讀取與處理。
• 利於開放資料與再利用：格式規格公開且普及時，民眾、研究者或機關能以不同工具取得、檢視與分析資料。
• 便於系統整合與網路傳輸：交換格式可作為機關間資料服務、API 或資料下載的共同介面。
• 降低長期保存風險：不將資料完全綁定於特定軟體的專有格式，有利於日後轉換、移交與保存。

交換格式並不代表資料必然無損。匯出時仍須確認座標參考系統、欄位型別、文字編碼、幾何維度及格式本身的限制；必要時應保留原始資料及中繼資料。

GeoJSON 特性

GeoJSON 是以 JSON 語法表示地理資料的交換格式，常用於 Web GIS、資料 API 與開放資料服務。

• 資料結構：以 Feature 表示單一地理圖徵，以 FeatureCollection 表示圖徵集合；圖徵可包含幾何資料 geometry 與屬性資料 properties。
• 幾何類型：常見類型包括 Point、LineString、Polygon，以及其多重幾何類型與 GeometryCollection。
• 易於閱讀與處理：內容是文字格式，可直接檢視，也容易由 JavaScript、Python 等程式解析。
• 適合網路應用：JSON 廣泛用於 Web 系統，能直接提供給前端地圖或 API 使用。
• 座標表示：座標以數值陣列表示。依 RFC 7946，座標採 WGS 84 經緯度，順序為經度、緯度；引用舊有資料或其他規範時，仍須確認其實際座標系統與軸序。
• 主要限制：文字表示通常較二進位格式冗長；大型資料可能檔案較大、解析耗時。其規格對座標參考系統的支援方式，也不如完整 GIS 資料庫彈性。

Shapefile 特性

Shapefile 是長期廣泛使用的向量資料格式，常見於傳統桌面 GIS 與資料交換。

• 資料結構：一個圖層通常由多個同名副檔名檔案組成，並非單一檔案。.shp 儲存幾何、.shx 儲存幾何索引、.dbf 儲存屬性表；

核心觀念

本題考查以 Google Maps 為例，說明大型網際網路地理資訊系統（GIS）的完整生命週期：資料種類、蒐集與處理、系統建置、空間分析與成果展示，以及依使用者與裝置需求提供服務的技術。作答時應把它視為「多源空間資料的蒐集、整合、分析、發布與持續更新」的系統，而不只是電子地圖。

一、系統所需資料種類

1. 基礎地圖資料：道路、街廓、建物、水系、地形、行政界線、地名與地址等，包含向量資料及影像或網格資料。
2. 航空與衛星影像：正射影像、衛星影像及街景影像，用於底圖製作、地物判釋與視覺展示。
3. 地標與商家資料：店家名稱、分類、地址、電話、營業時間、評分與照片等，通常包含位置及屬性資料。
4. 交通與即時狀態資料：道路速限、道路施工、事故、壅塞程度、公共運輸路線與班次等；部分資料具時間性，需要頻繁更新。
5. 使用者或裝置位置資料：GPS、行動網路基地台及 Wi-Fi 定位所得的位置，用於定位、導航與依位置提供服務。
6. 輔助資料：地形高程、天氣、人口或土地利用等，可配合特定功能進行查詢或分析。

以上資料兼有點、線、面等向量資料，影像、網格等柵格資料，以及名稱、地址、評分、時間等屬性資料；並須管理座標參考系統、位置精度、來源及更新時間。

二、資料蒐集與處理

資料來源包括政府開放資料、道路與公共運輸機關、航空或衛星影像供應者、商家與使用者回報，以及道路測繪車、行動裝置與定位感測器。資料蒐集方式依資料特性而異：道路與設施可由測量、影像判釋或既有圖資取得；商家資訊可由資料提供者維護或使用者補充；交通狀態則可由感測器、定位軌跡與即時通報彙整。

蒐集後須進行品質控制與資料整合，主要工作如下：

• 格式與座標統一：轉換資料格式與座標系統，使不同來源的圖資能正確疊合。
• 幾何與拓樸檢查：修正道路斷裂、重疊、錯位及不合理的線段連接，確保路網可供路徑搜尋。
• 地理編碼與地址比對：將地址轉成座標，或將座標反查成地址；處理同名地點、地址格式差異及定位精度問題。
• 影像處理：進行幾何校正、正射校正、鑲嵌與色彩調整，製成可連續瀏覽的影像底圖。
• 資料清理與屬性整併：移除重複紀錄、統一分類與名稱，並保留資料來源、精度與時間資訊。
• 更新與版本管理：依資料變動頻率更新地圖，保留版本與時間戳記，以支援錯誤追蹤及歷史比對。

三、系統建置

系統可分為資料層、服務層與用戶端：

1. 資料層：以空間資料庫或分散式儲存系統管理道路網、地標、影像及屬性資料；依空間位置建立索引，提升範圍查詢與鄰近搜尋效率。
2. 地圖服務層：負責地圖渲染、地理編碼、空間查詢、路徑搜尋、交通資訊整合與權限管理，並透過 API 提供服務。
3. 發布與快取層：將底圖預先製成不同比例尺的地圖圖磚，或以向量圖磚方式發布，搭配快取與內容傳遞網路（CDN），降低大量瀏覽時的延遲與伺服器負載。