地形特徵圖

國家災害防救科技中心委託辦理計畫

map arrow_upward

計畫目標

本年度(2023)主題式地貌圖製作計畫延續 2017-2022 年之製圖方法與精神,設定以下計畫目標:

  • 不安定土砂災害主題式地貌圖製作
    (以高雄市桃源區荖濃溪-玉穗溪部分地區為例)

  • 不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別

  • 開發數位化地圖

  • 前期地形特徵圖格式轉置

不安定土砂災害主題式地貌圖製作-
(以高雄市桃源區荖濃溪-玉穗溪部分地區為例)

下方簡圖(圖一)為不安定土砂災害地貌圖-桃源圖幅之紙圖成果(沈淑敏與王聖鐸,2023),今年度除持續精進紙圖設計外,同時亦將歷年成果網際網路電子圖磚(Web Map Tile Service;WMTS)及網際網路圖徵服務(Web Feature Service;WFS)方式於電子圖臺展示,以期促進和目標使用者群體的防災溝通對話。

圖 不安定土砂災害地形特徵圖「桃源區-荖濃溪-玉穗溪」圖幅成果

圖一 不安定土砂災害地形特徵圖「桃源區-玉穗溪」圖幅成果
按我前往-桃源圖幅說明頁面

不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別

本年度工作項目二「不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別」部分,依本計畫參考農委會水土保持局(2022)、陳振宇(個人通訊,2023)之建議,將不安定土砂定義為「因崩塌、土石流與流水侵蝕等作用所生產土砂,堆積於集水區內之邊坡或野溪處,可能受到降水或地震誘發再度運動形成二次事件者,亦即該集水區處於暫態或不穩定平衡狀態」,並檢視沈淑敏等(2020)提出之我國《防災地形分類架構及現地地表圖說手冊》內容,進行檢核與調整

參考沈淑敏與王聖鐸(2022)計畫所精進產製之土砂災害地形特徵圖〈來義鄉-來社溪-001〉圖幅,以及本年度計畫嘗試產製之〈桃源區-荖濃溪-001〉圖幅之綜合經驗,提出地形分類調整、定義修訂、圖徵修改及新增或刪除項目之變動。修改方向如下列內容:

  • 調整為更直觀的外形定義
  • 調整地形單元定義長度
  • 新增部分地形單元
  • 新增或修改部分圖徵設計

本團隊以前期既有圖徵資料架構下,針對不安定土砂災害主題,增設圖徵類別與設計圖飾。地形圖徵參照國家災害防救科技中心前期編製「防災地形分類架構與現地地表圖說手冊」與「製圖規範」。其中「防災地形分類架構與現地地表圖說手冊」為統一風格且適合臺灣情境之各種特徵地形,手冊內容說明地形作用力與地形區位,「製圖規範」詳細具備說明各種圖徵呈現。並研擬不安定土砂災害圖徵類別與流程,以及說明如何與前期圖徵資料類別彙整。

不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別
不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別
不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別

圖二 不安定土砂圖徵之設計與圖徵資料類別-2023年度計畫更新

開發數位化地圖

地理可攜文件檔 (Geospatial PDF)

在戶外進行外業或實察時,紙圖是穩定且不受電力及網路設備影響之地理資訊載體而被廣泛應用。然而紙圖在資訊更新、溝通對象使用能力的要求、圖面資訊的即時顯示或隱藏等方面皆有限制。因此本團隊進一步參考其他數位化但影響較小的方式,在今年操作項目中延續採用Geospatial PDF(或稱PDF Map,如圖一)作為數位化地圖服務的一環。Geospatial PDF為一帶有地理座標的數位檔案格式,可以透過行動裝置上的任何PDF文件瀏覽器使用,並可進一步在部分地圖導航 app 中開啟。相較於傳統上常見的GIS資料格式及紙圖,Geospatial PDF的優點包括(Veregin,2014):

  • 僅需一般PDF文件瀏覽器即可開啟,並可在各種平台上共享和檢視
  • 支援保存多種空間數據格式,依不同資料類別圖層分類,並可同時顯示向量及影像資料
  • 提供豐富的互動功能,如圖面之縮放、位置標記與圖層之切換,降低使用門檻,並可以在單一檔案中依圖層顯示的搭配來呈現不同主題內容

本團隊於前期計畫已具備產製Geospatial PDF經驗,如圖一即為安通圖幅之Geospatial PDF以免費Adobe Acrobat Reader開啟後之畫面。
因此本團隊於完成本年度玉穗溪紙圖圖面的GIS版面編排後,便將內容轉成玉穗溪Geospatial PDF。
並將該成果置於網頁供使用者下載,提供簡易、快速的數位化溝通介質。

地理可攜文件檔 (Geospatial PDF)出版數位化地圖提供使用者自行選擇圖層之彈性

圖一 Geospatial PDF出版數位化地圖
圖片來源:大規模崩塌潛勢區主題式地貌圖GeoSpatial PDF-安通圖幅(2021)

土砂災害地形圖徵資料庫-資料庫概述

前期計畫產製地形特徵圖時,多以現有Shapefiles格式資料進行圖面資訊之編修與儲存,以地理資訊系統軟體作為製圖軟體,使用圖層套疊的方式來製作圖幅範圍內的資訊,最終透過排版軟體進行符號、顏色及註記的微調潤飾後出圖,以紙圖的形式呈現成果。然而該製圖方式會遇到部分需要人工判斷的問題、資料更新時造成各Shapefiles檔案更新不同步之問題,及不同比例尺下圖徵形式不同之處理問題。
故本團隊延續前期計畫所提出,以物件導向的概念建置涵蓋各種特徵地形的圖徵資料庫 (Map Feature Database)之概念,解決使用圖層式資料結構製圖的問題,並降低相關的製圖及後續管理成本。

土砂災害地形圖徵資料庫-資料庫架構設計

本計畫所提圖徵資料庫將參考基本地形圖GIS圖層資料標準之應用綱要繼承架構(內政部,2014),將本次主要繼承架構以統一塑模語言(Unified Modeling Language, UML)呈現。圖二為地形特徵圖圖徵資料庫之主要繼承架構,根據本期計畫在地圖主題上的變動,在整體圖徵架構上以「不更改原有架構」為原則,「在既有的項目下新增屬性欄位」的方式進行設計,主要納入判釋崩塌地之影像的拍攝年代。未來以數位化地圖呈現時,可透過此一屬性欄位瞭解其發生日期,或新增「近十年發生災害次數」或「最近一次發生災害日期」等屬性。

圖徵資料庫設計架構

圖二 地形圖徵資料庫設計架構
參考內政部基本地形圖GIS圖層標準應用綱要繼承架構(2014)設計

土砂災害地形圖徵資料庫-資料庫屬性欄位設計

本團隊在前期計畫中參考內政部(2014)所提出的圖徵屬性內容所需之五大類別,以及臺灣通用電子地圖之圖層欄位架構,設計適合使用於地形特徵圖之屬性欄位(表一)。屬性欄位須能描述圖徵之完整生命週期,並記錄圖徵資料來源之時間。在本次執行過程中根據前次操作經驗,在欄位設計上將調整及新增數項欄位,以使資料庫之應用能更加完整。

圖徵資料庫屬性欄位設計
圖徵資料庫屬性欄位設計

表一 地形圖徵資料庫屬性欄位設計
參考內政部基本地形圖GIS圖層標準應用綱要及臺灣通用電子地圖圖層架構

土砂災害地形圖徵資料庫-資料庫格式

本團隊依循前期計畫進行模式,採ESRI公司開發供ArcGIS使用之ArcGIS geodatabase作為圖徵資料庫之格式。該形式資料庫為儲存空間資料之資料庫,可用於亦可建立不同資料庫間之連結(database connection)。也提供使用者建立幾何網絡(network dataset),以及設定規則以建立空間資料間之關聯(relationship class)等。

圖徵資料庫格式

圖 地形圖徵資料庫圖徵資料庫之儲存架構

實際之架構設計,在前期計畫中是以不同作用之地形(如河流作用地形、崩壞作用地形等)分為不同地理資料庫(File geodatabase)之方式建置,並將各類特徵地形(如高位河階、河蝕崖等)於File geodatabase下分別建立圖徵資料集(Feature dataset),並以特徵地形之英文名稱作為圖徵資料集之名稱。

物件化之圖徵(Feature class)將儲存於各自所屬之圖徵資料集,並以編列好之圖徵識別碼(ID_code2)作為圖徵之檔名(如上圖)。在本次計畫中將參考圖徵架構設計是否有結構上的變更,以相同之儲存架構並因應前者之變動,在地理資料庫的建置以對應的分類方式進行操作。

網際網路電子圖臺服務

本計畫架設一電子圖臺,並效法國家災害防救科技中心「3D災害潛勢地圖」使用者介面設計概念,透過網際網路服務提供地圖使用者跨作業系統、跨裝置平臺的瀏覽體驗,藉由網路地圖圖磚服務(Web Map Tile Service, WMTS)提供可快速載入之圖磚影像服務;此外,為增進地圖使用者與內容互動性,本計畫擬採網路圖徵服務(Web Feature Service, WFS)呈現圖徵形式圖幅繪製成果,使用者除了可透過瀏覽器直接檢視地圖影像外,亦可透過專業GIS軟體介接WMTS、WFS擴展圖資成果使用。

網際網路電子圖臺服務架構

圖 地形特徵圖網際網路電子圖臺服務架構

前期地形特徵圖格式轉置

前期已提供圖資成果

本計畫前期和農村發展及水土保持署與國家災害防救科技中心的合作成果中,已有將木柵、草屯、成功、安通圖幅之數位化圖資,提供至農村發展及水土保持署建置與應用之「巨量空間資訊系統」(Big Geospatial Information System,簡稱BigGIS)中(如下圖)。數位化後的圖磚同樣提供了具有特定形貌或區位的地形的資訊,可作為不同於等高線地形圖或災害潛勢圖的選擇。並可搭配BisGIS系統中的不同圖層進行搭配顯示,讓使用者有更多元的圖資選擇。

前期計畫中已提供木柵、草屯與成功等三幅普通地形特徵圖至BigGIS圖台

圖 前期計畫中已提供地形特徵圖至BigGIS圖台

本年度(2023)新增提供圖資成果

本年度計畫中,將對後續繪製之兩幅主題式地形特徵圖,以其最新年份之版本進行格式轉置。並將CorelDraw編輯輸出之TIFF格式玉穗溪地圖影像透過QGIS軟體中影像地理定位功能設定影像座標對應真實地理空間座標後,匯出為帶有座標資訊之GeoTIFF影像,並使用GeoServer作為網路地理資料伺服器,設定影像參數如影像切片大小、影像空間座標等資訊。

另一方面shapefile格式向量資料則是使用PostgreSQL資料庫中使用PostGIS套件管理儲存空間地理資料,完成產製之圖資已配合計畫期程於今(2023)年6月2日繳交至國家災害防救科技中心,並於農村發展及水土保持署的協助下將以上圖資更新至BisGIS圖臺中。

來義圖幅成果亦已可於BigGIS中瀏覽

圖 來義圖幅成果亦已可於BigGIS中瀏覽