地理人車庫

隨著110學年的逼近，很多要教高三的地理老師們都開始思考、準備空間資訊科技這門課。除了各種GIS的操作或應用範例之外，還有一個重點落在課綱中明訂的  空間思考  單元。關於空間思考，每家版本課本的內容可能有出入，但是終極目標應該都是培養學生 運用高中所學，對各種地理現象進行系統性思辨的能力 。正確運用這種思辨能力，應該可以讓我們在生活中更準確地判斷資訊的真偽，以免被未經查證或惡意捏造的資訊所騙。 可靠的地理資訊或GIS確實是空間思考的利器，但是結合照片、地圖、Google Maps/Earth等工具，往往也可以發揮意想不到的效果。舉例來說，今年旱象非常嚴重，直到5月底各地才開始有明顯的降雨緩解吃緊的供水，下面這張在嘉義仁義潭水庫拍攝的照片就引起許多人關注，並冠上"老天倒水"、"精準神投放"等標題，表示水庫可以因這場雨而有進帳。 感謝拍攝這張照片的李秋雲女士慷慨允許我使用這張照片 但是真的是如此嗎？我們都知道降雨必須下在水庫集水區裡面，逕流才能流入水庫中，進而成為可利用的水資源，新聞也都會報導午後雷陣雨沒有下在集水區，平白流入海中的新聞。那麼我們不妨用這張照片來進行空間思考： 這場雨真的有下在仁義潭水庫的集水區範圍內嗎？ 在手機有開啟定位服務、或相機本身內建GPS的情況下，照片原始檔案的EXIF資訊中就會記錄拍攝地點的經緯度座標，用這個座標就可以進一步判斷照片拍攝的方位。如果沒有原始檔案就必須先從照片中的地物來著手，在這張照片中我看到下列地物 1. 筆直向遠方延伸的寬敞柏油路，盡頭是看起來像高速公路收費站的建築物 2. 沿上述建築物往左看，可以看到筆直的水庫大壩向更遠處延伸 3. 大片水體佔據照片左半部，考慮到嘉義的溪流大多短促、旱季則為涓涓細流，因此我推測這片水體可能是在大壩上游、而雨水降在水庫之外 4. 照片最左側有高壓電塔，這是決定性的證據 打開 台灣百年歷史地圖 ，檢視仁義潭水庫的經建版地形圖，確實有高壓電線通過，圖例為南北向的虛線，由於北岸沒有筆直的寬敞道路、再配合地圖中標記著仁義潭水庫大壩字樣，我們可以判斷出這張照片拍攝於下圖的橘色線以西！ 以經建版地形圖確認高壓電塔位置 從Google Maps的衛星影像中，可以進一步確認高壓電塔位置 接下來就很簡單了，Google Maps的街景服務已經涵蓋了台灣多數地區，調整到

上一篇文章談到：未經對位處理或地理編碼的地址並非空間資料。文章發表後引起我交友圈內的討論，有人敲碗要我釐清一個疑問：有些同事說分級符號圖(graduated symbol map)可以視為一種點子圖(dot map)，這是真的嗎？ 嗯…這說法的確很有釐清的必要。分級符號圖是利用圖例大小的差別來呈現數據或現象的大小，最常見的手法自然是以圓圈大小來表現數據多寡；但是如果把這些圓圈誤認為是和點子圖一樣做法，那就錯得太離譜了。因為分級符號圖和點子圖至少有以下幾點差異： 1. 圖例與數據呈現 分級符號圖的圖例大小直接反應要呈現的數據多寡；但是點子圖的每一個點代表的統計數據是一樣的，所以任何地理課本裡的點子圖一定會註明每點代表的數據，例如每點代表多少人。單是這一點就足以區隔分級符號圖和點子圖的不同，怎麼能夠混為一談呢？ 2. 圖例數量 分級符號圖和點子圖都會以特定的統計單元(例如行政區)為基礎繪製，但是分級符號圖在每個統計單元中只會有一個圖例，點子圖在每個行政區當中的點子數會隨著每一點代表的數量而異。因此下面這張某媒體做的鮭魚之亂分布圖顯然在資料呈現方面有重大缺失：如果要用鮭魚數量表示改名人數，每塊鮭魚的大小應該相同；但是如果要用分級符號圖呈現改名人數，每個縣市只需放一塊鮭魚即可，改名人數愈多的縣市，鮭魚就要愈大塊才正確。 你的地理老師在你背後，他非常火... 3-1. 點子圖的圖例擺放位置 高中階段對點子圖應有的基本認知是點子會完全隨機且均勻地散布在統計單元之內 (不過 這本書 裡面有提到其實連點子的分布也有三種不同的做法，隨機分布只是其中一種) 3-2. 分級符號圖的圖例擺放位置 分級符號圖的圓圈或圖例的位置是有一套規矩的，視資料型態不同而定：如果要繪製的現象有明確的位置( 通常是點資料，例如學校的學生數 )，GIS軟體就會把圖例置於該校的座標上。 但是如果要呈現的是特定範圍之內的統計數據( 通常是面資料，例如鄉鎮市區人口數 )，GIS軟體通常會把圖例放在該行政區的幾何中心處，這在大部分的情況下不會有問題，但是如果要繪製台灣縣市人口數分級符號圖的話，就會出現下圖的麻煩… 雙北行政區的幾何中心過於接近，導致圓餅互相重疊 以下影片的頭一分鐘示範如何用ArcGIS繪製高中職各校學生數的分級符號圖；相同的操作概念也適用於面資料，例如有人口統計數據的行政區圖層。 接著來聊聊點子圖，

教學慣性，指的是老師以一套固定的教材教法反覆操作N年後，變得只會用這套方法教書的現象。這個症狀嚴重時，會讓老師無法接受新觀念和新知，甚至轉而為積非成是的錯誤辯護，不可不察也！ 今天想來聊的一個教學慣性是：地址到底算不算是空間資料？從99課綱引入GIS之後，到現在108課綱都上路了還新增 空間資訊科技 選修課，也還是一直有老師堅持地址可以表達一個明確的位置，所以是空間資料。 唉，但是我真的無法同意這個說法，我堅持 地址就是屬性資料 ，需要經過地理編碼(geocoding)，把地址和一個明確的座標值相連，才能在GIS上呈現出表示位置的點位，沒有這個步驟，地址對電腦來說只是毫無意義的字串而已。 一定會有人說：不對，我用Google Maps查地點的時候，輸入地址也都可以立刻得到一個對應該地址的點位，所以地址是可以視為空間資料的。 不對不對不對不對，Google Maps甚至Excel可以匯入地址、輸出點位分布圖，那是因為他們就像料理節目一樣，檯面上做一份半成品放進烤箱，檯面底下早已做好一份成品可以拿出來展示。這些大公司早已完成了地理編碼的工作，建置了龐大的 興趣點 (Point of Interest, POI)資料庫，裡面有所有地點的XY座標、完整地名或常用地名、地址、連絡電話等資料，但是只有XY座標才是空間資料。因此當我們在Google Maps中搜尋台中市北區育才街2號、台中市立台中一中、中一中、國立台中第一高級中學， 伺服器會把我們輸入的關鍵字和屬性資料進行比對 ，找出最符合的地點後把地圖聚焦於我的母校。我們在做的其實是... 屬性查詢 ！ 這校門到底是哪個鬼才想出來的點子...真無語 實際上，只有我們的腦袋才具備處理空間概念、能夠把地址和一個明確的位置相關聯的能力。教育心理學大師皮亞傑認為兒童認知發展有四個階段，其實大腦處理空間概念的能力也會隨之發展健全： 1. 0~2歲，感覺動作期：知道自己心愛玩具就在面前，但是無法掌握玩具在房間裡的位置 2. 2~7歲，前運思期：能使用語言和符號表達外在事物，有辦法 記住且辨識 從家裡出發到附近公園或商店的路線 3. 7~11歲，具體運思期：能 根據具體經驗來解決問題 ，例如跟隨父母親一起搭乘捷運，以後就懂得如何搭捷運去其他地點，逐漸拓展自己的生活範圍和視野 根據經驗可知東北方必有森林和野豬... 4. 11~16歲，形式運

現在的高中生真是辛苦。 以前格主念高中的時候，Nokia按鍵手機或寬頻網路的普及率還很低，三年地理課的內容真的就是考前死記硬背一番就能應付的東西；要等到大學念了地理系，才逐漸摸索出一套從發現問題、蒐集資料、解讀資料、解決問題的做研究竅門。但是108課綱卻要求學生在2學分的探究與實作課程中實踐這整套方法，有時我不免自問： 一個老師花了數年苦心才略有小成的知識體系，卻要學生在短時間內就能學會 ；儘管現今社會變遷速度真的很快，但是這會不會太強人所難呢？ 各位朋友讀到這裡， 請不要誤以為我反對108課綱地理科這部分的內容 ；畢竟時光不能倒流，純樸緩慢的good old time是已經遠去。我們可以做的是認清楚自己的定位和需求，並選擇有效率的方法達成自身目標，而不是盲目地和其他人或學校進行無休止的軍備競賽。 舉例來說，在電腦中安裝適當的軟體、分析處理地理資料、最後得到有用的資訊來解決地理問題；整個流程包含硬體+軟體+資料+使用者之間的通力合作，稱為地理資訊系統。目前地理科加深加廣選修三本柱當中，可以預期空間資訊科技和探究與實作最可能需要使用GIS，那麼問題就來了：目前GIS軟體可說百花齊放，網站操作或需要安裝、免費或付費、功能陽春到複雜真的琳琅滿目，到底什麼軟體最符合我的需求呢？ 答案是： 要看您的探究或教學企圖做到什麼程度而定。 每間學校、不同的老師、每個同學對教學或修課的目標是不同的，適合他們的GIS軟體就不一樣：單純繪製某種事物的分布圖，可能只需使用Google Maps就夠了；但是如果需要進行複雜的分析甚至選址，或許會需要使用QGIS甚至ArcGIS，而且需要花很多時間才能學到熟練。因此先了解自己的需求和目標再選擇工具，會比先考慮工具再決定目標要合理的多。我看到許多學校花了錢更新電腦教室、買了軟體，但是最後放著養蚊子的悲劇，因此寫這篇整理文拋磚引玉，希望可以協助大家選擇適合的工具！ 以下整理出目前高中教學現場常見的GIS軟體，和它們的特色、能耐、優缺點： 1. Google Maps 費用：免費 支援資料：有地址或經緯度欄位的Excel檔、kml檔、GPS記錄航點地標的.gpx檔 總評：對於只需要標示點資料、做出點資料分布圖的蠅量級使用者來說，是成本最低最容易上手的資源。 2. Google Earth Pro 費用：免費 支援資料：kml和kmz檔、.gpx檔等格式

這篇文章是使用WebGIS服務繪製地圖的第二篇文章，如果各位朋友不知道什麼是WMS，請回頭看 第一彈文章 複習一下 上一篇文章示範了如何介接WMS來繪製 花蓮市的消費強度圖 ，在操作影片中地圖的比例尺先是整個台灣(小比例尺)、縮放為花蓮市區(大比例尺)、再進一步聚焦於花蓮市的鬧區(更大的比例尺)。實際上，不論是使用任何GIS軟體，使用者( 網路術語稱為客戶端 )任何一次有意無意的平移或縮放地圖範圍，都是在要求WMS伺服器「以新的範圍重新繪製地圖傳給客戶端」。隨著網路使用者進入21世紀後大幅增加，GIS使用者調整地圖畫面的次數日漸頻繁，都會給伺服器施加很大的壓力，同時容易讓使用者空等。 於是各界亟需要新的WebGIS技術，可以讓使用者更有效率地載入所需的地圖。工程師們想到的解決方案，就像是我們看料理節目一樣，廚師處理好食材之後送入烤箱，然後從調理台下拿出已經烤好的成品... 把不同比例尺的所有地圖都預先畫好，再根據使用者需要的範圍和比例尺，送出成品圖讓客戶端載入即可，稱為 網路地圖圖磚服務(Web Map Tile Service, WMTS) 。目前全世界最大的WMTS服務應該非Google地圖莫屬，內建全世界的普通地圖和衛星影像，全世界有數十億個使用者，而且很大一部份是用手機來「滑」地圖，所以用WMS是不太可行的。下圖是Google地圖中台北車站旁北門的最大比例尺衛星影像，如果仔細注意網址就能一窺其中的邏輯 https://www.google.com.tw/maps/@ 25.0477332,121.5112579,40m /data=!3m1!1e3 可以發現是以  25.0477332,121.5112579  這個座標為中心點，以 離地高度40公尺 來定義最大的比例尺，如果您很有時間，可以試著按左下角的減號來縮小比例尺，會發現中心點座標不會變，但海拔高度不斷增加如下圖，比例尺每降一階，海拔高度值會增加兩倍，多達20階的變化。 所以WMTS預先畫好的成品可以依照比例尺層級，整理成金字塔型的架構，稱為 圖磚金字塔(tile pyramid) 。如下圖所示，最底層是比例尺最大、內容最詳細、總檔案量最大的層級；最頂層則是比例尺最小、內容最粗略的世界全圖。格主曾經在中央大學參加研習時聽講師說過，Google地圖的圖磚檔案量好像高達 19兆GB 的天文數字。當然Go

 前言 歷年大考或模考愈來愈常出現的題型是同時列出「 一個地區、相同圖幅範圍不同時間或類型的地圖 」並要求考生判讀。例如今年的學測為苗栗縣苑裡的台灣堡圖和經建版地形圖 106年指考有新竹高鐵站的遙測影像和經建版地形圖 104年指考則是北港溪的 明治版台灣堡圖和1/25000台灣地形圖 不同類型的地圖並列，可以解讀的資訊量自然勝過單一地圖，因此格主想分享如何繪製這樣的地圖用於教學或命題中。 格主有點上年紀了，愈來愈喜歡講古，話說以前我念大學時，要繪製任意兩張地圖並列的圖檔是一件苦差事。當時WebGIS技術仍在起步階段，所以要畫這種圖必須先把 紙本地圖的掃描檔 弄到手，然後在GIS軟體中把這些圖檔「 定位 」到正確的座標上方能成事，所以大學時期、研究所時期，我很喜歡「屯」各式各樣的GIS圖資以備不時之需。幸運的是現在愈來愈多圖資已經可以公開取用，甚至不需要「下載」到自己的電腦中，而可以透過網路服務把圖資「介接」到自己的GIS軟體中。接下來幾篇文章我將介紹兩種目前最常見的網路服務標準： WMS 和 WMTS ，並分別示範如何用 ArcGIS 和 QGIS 介接這些資源。 And HERE WE GO! 眾所周知，我們上網是透過網址或各種指令來取得另外一台電腦的資料，這台電腦被稱為 伺服器(server) 。隨著網路在1990年代日漸普及，「透過網路傳送給使用者他們需要的地圖」的概念也開始發展，最終形成一套通用標準，稱為 Web Map Service(WMS) 。WMS運作的機制大致可分為下列幾個步驟 使用者透過服務 網址 ，連上提供WMS的伺服器 伺服器回應使用者可以提供的地圖清單，稱為 GetCapabilities ；同時根據使用者指定的範圍，輸出地圖圖檔後回傳給使用者，稱為 GetMap 請注意，因為輸出地圖圖檔回傳給使用者這個步驟是在伺服器這端完成的。所以這就帶出了WMS的優缺點： 優點：使用者不需要自備圖資，只需要有支援WMS的軟體(例如QGIS和ArcGIS)或是瀏覽器，就可以直接取得伺服器端準備好的地圖成品。 缺點1：不需要自備圖資有時候可能會是個缺點，因為繪製地圖是在伺服器端完成的，使用者收到的是繪製完成的「圖檔」，所以無法自行更改地圖的圖例、樣式等細節。 缺點2：每次使用者更改圖層範圍或地圖比例尺時，等於再次向伺服器提出取得新地圖的要求，這會大幅增加

108學年已經進行到一半，全國高二生應該都正在進行、已經完成、或是即將體驗到全新的「探究與實作」課程，這門課程通常會要求學生在能力範圍內選定題目、進行研究並提出結論。格主目前在這門課指導的學生已經全部訂下了研究題目，我發現這些住在北北基的孩子們挑選的題目中，「交通規劃類」可說是占最大宗，尤其是和捷運有關的問題。其中的問題意識多半聚焦於「 這條路線有無興建的必要性？ 」或是「 這條路線的規劃能否實際解決該處的交通需求？ 」我希望孩子們的研究能以事實和數據為基礎，不要只會說這條路線可以連接哪裡到哪裡、場站周邊的機能或商圈可以活化之類的...房仲都會講的話，這門課才算有點用處。 我們只要使用悠遊卡搭乘大眾運輸，進出站、上下車的地點和時間都會被記錄下來，而且可以在 政府資料開放平台 下載到2017年至今台北捷運的每個時段從任一站搭乘到任意另一站的乘客人數(註： OD指的是Origin/Destination ，也就是起終點的意思)，這些運輸人次資料可說是各種交通類研究的重要基礎。我想透過分析2020年10月的流量統計資料，回答兩個問題： 1. 同一地點，比較不同的時間：10月是台北各大百貨公司的周年慶，尤其是超一級戰區信義計畫區在周年慶期間更是萬頭鑽動，那麼台北101/世貿站和市政府站在這段期間的流量是否有顯著的提升呢？ 2. 同一時間，比較不同的地點：格主服務的學校離人潮洶湧的大安站不遠，每天早上6:00~9:00尖峰時段在大安站下車的人們，主要都是從哪個站上車的呢？ 下載了2020年10月的資料之後，首先要先研究資料格式。如下圖所示，這份表格有五個欄位： 第一欄為日期 第二欄為時段(00是指凌晨00:00~01:00；下一個時段會是06，06:00~07:00) 第三欄為進站 第四欄為出站 第五欄為人次 目前台北捷運共有119站，也就是說這個csv檔有119乘118乘24乘31...10447248行資料！順道一提，這個csv檔案大小高達830MB，相當於...207份學習歷程檔案，如此大的檔案無法直接用Excel的基本功能篩選出我們需要的數據，怎麼辦？ Excel其實很強大，下面的影片示範了主要的處理流程： 1. 必須先把這個csv檔轉換成類似資料庫的格式，稱為「建立資料連結」( 0~50秒 ) 2. 再使用查詢編輯器篩選我們需要的日期、時段、進出站的資料( 50秒