GIS (Geographic Information System) 電子地圖系統

地理資訊系統,為地球表面上及表面下所有的資訊分別以各圖層儲存, 配合編輯、管理、查詢、分析、展示、製圖…等工作,並將處理及分析 之結果,提供給各研究領域的專家及決策者,作為分析規劃或政策制定 時的重要參考依據

在台灣,一般人對地理資訊系統GIS這個名詞,可能還是很陌生。但如果你曾上網查詢地點或位置,藉由電腦上的電子地圖—即俗稱的e-map獲得所需的資訊,相信嗎,你已經是一位GIS的使用者了。透過網際網路、無線通訊、筆記型或掌上型電腦,不管何時何地,人們已能在緊要時刻,即時獲得所需的地理空間資訊:最近的一家藥房在哪裡?哪個路段正在塞車,如何繞道而行?如何安排最具經濟效益的送貨路線?這些都是GIS極具效率的應用。

GIS的定義

GIS英文全名為Geographic Information System,一套完整的GIS運作系統,儲存龐大的空間資訊,不但能呈現電子地圖,且具有詳細屬性資料以備查詢,並能讓人們在電腦螢幕上操作、疊合、重組、抽離、分析各種空間資訊,一目了然,看到自己的生活環境與周遭世界。GIS是一門新技術,所牽涉的學術基礎涵蓋地圖學、電腦資訊科學、地理學、測量學、遙感探測、數學、統計及商業資料處理。而在應用方面,大致可分為六類型:

地點(Location)查詢:如「最近一家麥當勞在哪裡?」
狀況(Condition)查詢:如「台北市目前共有幾家金石堂?」
趨勢(Trend)探討:如「過去二十年來,台灣各縣市人口增長趨勢與分布情形為何?」
最佳路線(Routing)安排:求得兩點間最具效率,或景點最多的途徑等,像快遞公司每日送貨服務最經濟省時的走法,就需要做進一步的分析計算。
模式分析(Pattern):如垃圾掩埋場最適地點的選擇評估,或野生動物棲地活動範圍與道路間的關係。
預測性的虛擬模型(Modeling):如洩油事件,在風向與潮流等當地條件的影響下,多少噸原油在24小時、48小時甚至一星期後,污染將擴散至哪些地區,對該區生態造成多大衝擊?

GIS與主題地圖
由上述可知,「查詢」只是GIS最基礎的一項功能,高層次分析運用才是GIS最能發揮功效的專長。這種空間分析,往往是透過「主題地圖」(thematic maps)的套疊而達成的。你所能想到的人、事、地、物等,任何單一主題的資訊,都可將之視覺化,用一張地圖來顯示現象或實體相互間的分布情形。這種集合同一類型的空間資料所做成的一張張地圖單元,便稱為主題地圖。

有別於傳統的紙地圖,GIS將紙地圖中「資訊呈現」與「資訊儲存」兩者功能分開:不同的主題像地形、土地利用、植被、道路等,在GIS中是分開儲存的;藉由GIS的幫助,你可以圈選地區,把需要的主題地圖一張張加以套疊起來,你就能看到紙地圖變成了電子翻版,再度呈現眼前。正因為GIS具有這種套疊與抽取主題的彈性,讓人們「看到」只想看到的資訊,達到視覺上清晰辨識的效果,這是傳統紙地圖絕對無法辦到的。

近二十年來,電腦製圖技術突飛猛進,統計資料加上現有地圖、田野觀察、航照、衛星影像與遙測記錄等,為地理資訊的分析應用,提供無限可能的發展空間。今日像門牌、街道、人口密度、學區、犯罪率、餐廳旅館分布等,均可個別製成數位化的主題地圖。這些化繁為簡的單一主題地圖,大大增加了地理分析的應用彈性,透過GIS運作,可以隨時更新資訊,任意添增或篩選主題,在螢幕上操作分析,在短短時間內,製作所需地圖。更重要的是,藉著主題地圖的層層套合,你也許就能發現原先的各個孤立事件,其實可能會有空間上的某種關連,進而破解現象之謎。

放眼世界看GIS
GIS起源於北美。1965年美國首度將統計量化資料用電腦自動繪圖方式以地圖的形式來呈現,它能快速有效地呈現資料特色,並能連結不同參數做簡單分析,這對日後GIS在都市區域規劃及資源管理運用,奠下了發展基礎。而加拿大於1966年開始建立加拿大地理資訊系統,這套系統堪稱世界上最早建立的全國性地理資訊系統,目前已歸併於加拿大國土資料系統中。至1985年,北美已有上千套GIS相關應用系統,但GIS真正普遍的推展應用,是在1980年代後期;此時,世界其他國家在美加等國的支援激勵下,也開始有了顯著的進展。而台灣正式推動GIS,是在學術界與內政部資訊中心推動下,由經建會於1987年進行國土資訊系統的可行性分析,並於1990年成立國土資訊系統推動小組,以內政部資訊中心為核心幕僚,推動單位則包括經濟部、農委會、環保署、主計處、地政司、營建署、交通部及各地方政府的推動委員會;但目前尚未有高層級的獨立專責機構(如美國地質測量所或日本國土廳),也缺乏國家級的GIS研究實驗中心,加上空間數位資料的整合性與開放流通的問題,因此GIS的發展受到很大的限制,仍多半停留在最初發展或過渡階段。然而GIS若只具有簡單的電子地圖查詢功能,而無法整合各種空間資料並加以套疊分析,並不是一個真正的GIS系統。