地理资讯系统的发展演化及在营建工程上的应用与研发期中报告课件

地理資訊系統的發展演化及在營建工程上的應用與研發期中報告委託單位:中興工程顧問社中華民國八十九年六月研究目的本研究透過對世界及國內GIS歷史發展與演化的瞭解以及GIS在營建工程上之發展潛力，對改制後的中興工程顧問社在GIS研發上加以規劃，以建議未來貴社之GIS發展方向，需完成的四個子目標：全球GIS發展歷史與趨勢國內GIS發展歷史及趨勢整理在工程領域的GIS研究發展方向之整理中興工程顧問社GIS研發方向之規劃研究流程研擬工作計畫參考資料文獻回顧需求分析國內外相關GIS文獻及案例工程領域R&D資料搜集試調設計訪談及問卷修改確定訪談單位及對象訪談發放問卷整理並分析訪談及調查內容分析發展趨勢及策略撰寫報告壹GIS通論篇

GIS歷史沿革總論

國外GIS發展個論

國內地理資訊系統發展現況

GIS應用實例效益

GIS技術研發

GIS展望

貳營建工程GIS篇

營建工程本質與GIS的關係

GIS在營建工程方面的沿革

GIS在營建工程方面的應用實例效益

GIS用在營建工程方面的研發

營建工程的GIS展望

參中興工程GIS篇

中興工程的GIS歷史沿革及現況

中興工程顧問社的GIS

發展分析及預測

中興社GIS用在營建工程方面的研發

1.國外營建業務與GIS的關係國外營建業務與GIS的關係，可由世界上使用最多GIS軟體的ESRI（ARC/INFO，ArcView的生產者）每年所辦的使用者年會中最具代表性的論文中得到。根據1999年ESRI使用者論文集中與AM/FM相關文章整理出(1)GIS功能、(2)工作對象及(3)工作分類。其出現頻率(如下)表示營建領域在GIS使用上的深度與廣度。

(1)GIS功能表大都只利用GIS功能中較初階的資料處理功能

(2)營建GIS以對象分類蒐集文獻中運用的對象多侷限在管線工程上

2.國內營建業務與GIS的關係為了瞭解GIS在國內營建工程的應用情形，特別設計了(1)營建工程計畫類型以及(2)營建工程與GIS功能需求等表。針對中興、中華、中鼎、亞新及邱榖等幾家工程顧問公司進行問卷調查。

2.國內營建業務與GIS的關係以上幾家工程顧問公司的GIS發展特性如下:各單位發展GIS模式略有不同，但多受計畫書要求啟頭發展GIS。不同單位已有之GIS應用方向與其優勢業務及該業務委託單位GIS成熟度有關。現有GIS功能多可滿足，但尚有部分需在模式界面資料庫充實上補強。大多數單位皆未達全企業全方位GIS使用階段。

(1)中興工程顧問公司營建工程計畫類型

營建工程工作項目工程對象(2)中興工程顧問公司營建工程與GIS功能需求表Ⅰ尚未使用、Ⅱ已用/滿意、Ⅲ已用/尚未滿意、

Ⅳ需要/尚未發展、Ⅴ不知有這項功能3D模式分析中興工程顧問公司

營建工程與GIS功能需求表分析以上這些營建工程工作項目與工程對象皆可經由GIS的功能（資料生產與轉換、查詢、製圖、資料統計、一般分析與綜合模式分析）來提供協助。但是並非所有的GIS功能都被使用且滿意，有些則是已使用但非滿意，或者業者已知道需要此功能，但是侷限於經費與人力的限制尚未發展。

二GIS在營建工程方面的沿革

營建工程與GIS之演化

GIS在營建工程的研發GIS在國內營建單位的推動現況

空間分析功能運用模式及自動化決策支援系統形成(含AI)整合外部模式全方位資料管理全單位GIS支援計畫全面運用GIS專業GIS向深度演化向廣度演化一般應用系統(查詢為主)資料庫建立製圖2D/3D視覺化Demo/試做專業應用系統初步使用(1)GIS使用之深化與廣化之演化(2)

GIS與模式整合方式之演化GIS專業模式界面界面式整合專業模式GIS專業GIS雛型融合融合式整合（在GIS平台上開發專業模式）工程顧問公司自行執行GIS計畫形成支援內部之GIS專業部門或分組自行接計畫之專業GIS部門或分組GIS發展成更大之專業部門外包部分或全部GIS工作事業單位型工程顧問公司自行執行GIS計畫自己做所有GIS工作(雖有GIS人員,但未能有專業部門)兼職/專職人員型工程顧問公司自行執行GIS計畫少量GIS工作自做較大量GIS工作委外委外型(3)GIS運作組織演化GIS在營建工程

方面的沿革

2.GIS在營建工程的研發GIS在營建工程方面的研發

(1)功能及運作支援環境之研發

即時與非即時空間資料調查、測量、建置、取得、更新、周全化、細緻化與轉入（格式轉換）WWW空間資料管理、供應與一般流覽基本使用（查詢、展示、統計）3D及動態展示（含地形與地質鑽孔）、其他視覺模擬（VR），以掌握現況。

CAD界面及整合

其他工程軟體之整合

GIS在營建工程

方面的沿革

3.GIS在國內營建單位推動現況(1)中興工程顧問社GIS推動狀況民國81年開始發展GIS以網格資料為主有選線交通規劃分析能力資料查詢及展示應用系統

GIS配合視覺化工具協助交通規劃成果展示成立資訊應用研究中心，專注資訊應用研究發展主要GIS系統MicroStationARC/INFOIntergraph(1)中興工程顧問社

主要計畫類型

與邱穀合作，承作國工局交通規劃案受中油委託建置中油地質探勘資訊系統內部發展查詢應用系統及掃描基本圖資料庫資訊中心自行開發台灣水庫資訊系統(2)中華顧問工程司GIS推動狀況民國79年開始啟用GIS

已有單位規劃及系統建置之能力

有專職部門，且推廣至各單位較少與其他公司合作開發GIS

主要GIS系統ＡRC/INFOＡrcViewMicroStation

主要計畫類型建立台北市交通局GIS試辦系統

進行交通部交通資料庫分組及GIS-T規劃

建立工業區管理資訊系統

桃園與台中捷運地理資訊系統的規劃與建立

陽明山國家公園1：1000航測及建立GIS資料庫

(3)中鼎工程顧問公司GIS推動狀況民國75年前後開始使用地理資訊系統

通常只使用GIS規劃設計功能，開發系統部分委外

沒有專職部門，但環工部門應用較多

主要GIS軟體ArcView

主要計畫類型省環保處水質監測網計畫

高市水管科相關GIS規劃及試辦

規劃環境地理資訊系統

(4)亞新工程顧問公司GIS推動狀況民國76年前後開始使用地理資訊系統

大部分GIS自做(11/15)，少數計畫與其他顧問公司合作(4/15)有資訊中心專職沒有內部計畫做GIS主要GIS軟體ArcView

Mapinfo研發免付費軟體主要計畫類型交通運輸整體規劃

台灣地區地盤下陷捷運工程規劃國土開發保育防災基本資料建立與分析基隆港老舊碼頭與倉棧等商港設施規劃生活圈道路系統之地理資訊系統建立與應用邊坡安全檢查作業管理系統計畫嘉義市新竹市共同管道系統整體規劃(5)邱榖工程顧問公司GIS推動狀況民國76年開始成立，有環境資訊部專職近年來仍以基本應用為主以網格GIS為主主要GIS軟體ＭapＡRC/INFOＡrcViewOKGIS

主要計畫類型協助國工局選線高速公路協助營建署分析環境敏感地區協助台北市進行第三垃圾掩埋場廠址評選協助營建署建立非都市土地分區用地變更資訊化與中興工程合作協助國工局的東部公路可行性研究與中鼎工程合作進行台中捷運環境影響評估

中興工程GIS篇1.中興工程的GIS歷史沿革及現況中興工程顧問社GIS發展階段中興工程的GIS歷史沿革及現況

GIS資料庫及管理系統

基本資料庫供應系統

台灣水庫資料系統

GIS應用系統

中興顧問公司GIS在公路及航運工程上之應用中興顧問公司GIS在工業區及城鄉發展上之應用

中興社GIS在地質探勘上之應用

中興社GIS電腦在水利工程上之應用

中興工程顧問社內資料分類

GIS功能運用層級

GIS功能運用層級中興工程顧問社之GIS應用系統在已有的三個階段，多是受到GIS相關專業之導引。第三階段之自建資料庫管理及應用系統為滿足內需及提昇內部作業效率而建立之資料庫管理及應用系統（含水庫安全評估功能之規劃）。在GIS功能運用層級，由第一階段之2D、低資料處理層次、低自動化程度，到第二階段的3D、中資料處理層次（含空間分析）、及中高自動化、模式化、SDSS及第三階段的專業化內部特別部門運作環境的形成。

GIS在公路及航運工程上之應用使用狀況

資料方面由資訊中心來及管理，

3D圖形易於作為提proposal展示之用。平面以內政部公佈的基本圖為主，網站上的GIS有提供一些內部查詢，也可以做資料擷取使用、加工。就工程的精度而言，GIS所產出的圖精確度不足，較遜於平面地圖，目前GIS已有的數化地圖只能做一種粗淺的參考。工程師考慮到的結構問題不能放入現存模式裡面，目前都是將工程師考量到的因素中可放入模式裡面中，倒過來建成模式。目前資訊處理所遭遇之困難及需求GIS與模式組合，例如DSS（決策支援體系）,僅需做資料轉換利用專家系統（人工智慧）方式建成模式運作目前資訊處理所遭遇之困難及需求公司的GIS已有雛型，但計畫結束之後並就沒有人管理，造成每次調查資料所花的成本太高

利用GIS做一目錄（index）來管理，以增加資料再利用度

要求計畫結束時，交該資料清單

將networkanalysis等GIS功能與ITS結合，利用GIS來推估交通流量等動態的資料

公部門所提供的資料（多半不是機密）直接上網站GIS在工業區及城鄉發展上之應用

做整地研究時，GIS可以展示全面環境的概況。做規劃設計時，GIS可作開發區的立體展示。GIS與AHP結合，降低主觀判斷的差異。受限於GIS資料的精確度，過去很少被利用，僅在撰寫計畫書時會用到部分功能，例如立體地形圖。定了方案之後，微調細部設計方面的工作，GIS發揮較有限，因其需要更精密的測量。

GIS在地質探勘上之應用

利用MicroStation規劃及建立一套涵蓋圖庫讀取、座標轉換、地表3D透視圖製作、井位資料建檔查詢、FenceDiagram製作及相同地質3D透視圖製作等功能之地質探勘資訊系統。

中興工程GIS篇2.中興工程顧問社的GIS發展分析預測空間分析功能運用模式及自動化決策支援系統形成(含AI)整合外部模式全方位資料管理全單位GIS支援計畫全面運用GIS專業GIS向深度演化向廣度演化一般應用系統(查詢為主)資料庫建立製圖2D/3D視覺化Demo/試做專業應用系統初步使用(1)GIS使用之深化與廣化之演化已發展部分(2)

GIS與模式整合方式之演化GIS專業模式界面界面式整合專業模式GIS專業GIS雛型融合融合式整合（在GIS平台上開發專業模式）已發展部分工程顧問公司自行執行GIS計畫形成支援內部之GIS專業部門或分組自行接計畫之專業GIS部門或分組GIS發展成更大之專業部門外包部分或全部GIS工作事業單位型工程顧問公司自行執行GIS計畫自己做所有GIS工作(雖有GIS人員,但未能有專業部門)兼職/專職人員型工程顧問公司自行執行GIS計畫少量GIS工作自做較大量GIS工作委外委外型(3)GIS運作組織演化已發展部分建立專業GIS系統(ex.GIS-T)

建資料庫

建資料庫及管理系統建立GIS及一般AP建立專業GIS及AP被計畫委託建立GIS建立專業GIS及AP建資料庫

建立GIS及一般AP

建資料庫及管理系統獨立GIS委託計畫建立內部GIS支援環境(4)GIS發展主動性演化已發展部分GIS計畫支援的發展狀況

目前中興社在外部計畫之要求下，其發展方向多為社內獨立運作。

系統開發及相關技術運作上，趨向高自動化、複雜化與智慧化。

在內部GIS主動支援環境上，資料供應在沒有詳細metadata狀態下，以網路供應共同性高的基本資料為主，但各計畫之資料尚未全面納入網路供應。GIS與模式整合部分則尚未統一支援，且多是在計畫中各自處理。

GIS計畫支援的發展狀況

GIS系統發展是以GIS工具箱為平台做二次開發為主，尚少新功能與新GIS之產生。

GIS專業人員及專職部門已漸形成，會在內部需求加大後擴大。資料蒐集主動性受限於政府資料釋出狀況，只侷限在基本資料為主，影像與航測能力較有限

在行政管理上，主管支持度高且未來可以以ISO9000制度來做規範GIS發展之平台。

GIS在計畫要求下發展狀態分析

GIS形成內部支援之發展狀態分析

中興工程GIS篇3.中興工程顧問社GIS用在

營建工程方面的研發中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

１即時與非即時空間資料

短期

中長程

標準格式轉換

彈性I/O格式轉換

自動更新功能

自動細緻化及周全化功能

metadata輔助產生

常用格式之互轉及標準交換格式之支援。

容許彈性描述各專業模式（軟體）I/O之資料格式以方便模式整合。

同地區、同主題之新資料，能自動更新舊資料，並記錄更新資訊及版次管理。

不同資料來源之同主題，同或不同比例尺資料的整合。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

２WWW空間資料管理、供應與一般流覽

短期

中長程

營建工程分類及metadata資料管理網上搜尋及申請使用瀏覽GIS資料

虛擬資料庫管理系統

部門主要GIS資料需求，可先依九大資料庫分類加以抽取及細化成中興社內部之資料分類體系，同一主題資料應可自動關聯整合。

內部集中管理及各計畫分別管理之資料，應可網上登錄並設定分享以供查詢與瀏覽。

資料庫分散在網上，使用者可登錄分享計畫資料成果。政府已開放的WWW上供大眾查詢之資料庫，皆可透過行政協調，以搜尋器尋找並協調網上查覽，而形成大型虛擬資料庫。

中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

３基本使用（查詢、展示、統計）

短期

中長程

建立一彈性定義之GIS一般使用功能組提供在上述系統環境中可使用之已存標準營建工程應用運作環境設定之定義庫用建立一般低自動化GIS使用環境，以交通、地區開發規劃及水利為優先，將已有專案計畫之需求歸納及建立資料清單、功能清單及專業知識與計畫執行程序等指引資訊。將已有之交通等部門成果，推至中興社及公司各部門中。各部門的主要專業計畫歸納出之GIS運作環境，功能部分較簡單，資料部分則為成敗之關鍵，可先由社內已有之metedata庫中搜尋已有及尚未有之資料清單，以決定資料之供給條件。

中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

４3D及動態展示、視覺模擬

短期

中長程

調視角位置及航線的3D視覺模擬時間序列資料之動態展示true3D展示（地質資料）

可互動運作之visualreality

用遙測資料建立近真實現地3D模擬背景

將現有之WWW上之3D展示功能補強便可。

對水利部門之現象掌握很重要，以測站點及大量時間資料動態展示。

地質鑽孔資料的3D系統的建立，可看剖面、繪透視圖及3D查詢等。

工程設計調整或設定，水壩設計或道路設計修改，可直接掌握地物位置，評估方案優劣。

SPOT、IKONOS或航照經幾何校正，配合DTM建立3D模式，對影像分類判釋，以視覺模擬對不同之地物的texture用更傳真方式展示視覺圖形。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

５CAD界面及整合

短期

中長程

CAD與GIS資料互轉直接讀取CAD資料

CAD設計結果之立即進行GIS評估功能CAD設計結果之立即進行GIS諮詢功能MicroStation與ARC/INFO資料之互換已無問題，為其一部份圖之屬性及位相無法正確轉換，可針對此加以改善ARC/INO可直接讀取CAD資料，MicroStation應可加強。

交通線、水庫、河堤或分區空間規劃設計，在CAD中改變後可傳至GIS中做全後方案之評估比較。局部工程設計之空間配置，可由其工法、空間坐落，經GIS之專業工程法則及環境資料加以研判，提供諮詢。

中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

６其他工程軟體之整合短期

中長程

彈性I/O格式轉換GIS包納外部模式自動I/O轉換（界面式整合）GIS為平台發展工程軟體（已形成特殊GIS系統，如GIS-T）以GIS（）為主導系統與專業軟體（如交通、水利、土地評估等）加以整合為GIS-T、水利GIS及土地評估GIS。

將上述專業軟體改成可直接讀取及寫入GIS資料庫。

中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

７提供空間知識（含已有模式）整合管理運作的環境

短期

中長程模式庫管理功能模式庫之metadata支援

模式庫之WWW作業指引作業內建AI（準則推理）、類神經網路及CA內建DataMining功能將現有之交通、地質計畫之AP中操作模式加以整理，成為第一批可用之操作模式。

訂定模式類別描述格式以便大量模式之查詢使用。在WWW平台上放入超媒體之作業指引，如交通規則指引、土地開發規則指引、水庫規則指引等，與相關法規及案例。

將大量案例儲存，便類神經網路運用及規則的產生。CA則需建立演化準則，可運用於土地發展衝擊之評估及預測。

資料庫中建立分類與歸納機制，便可進行簡單之DataMining，如一定位置之特色描述及現象之歸納。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

８發展特殊量測／度量、推估資料導出、指標計算功能短期

中長程

工程度量功能組常用推估及內插功能建立常用指標計算功能流域特性度量（形狀度量）、河道彎曲度量、景觀生態學度量（在環境及土地利用規劃與評估可用）。交通流量、河流流量估算、地形內插，及土地利用變遷等。地方發展（永續發展）指標之計算。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

９建立基本常用作業模式或輔助環境短期

中長程

營建工程之評估評選規劃，設計、監督、營運之操作環境不同營建工程之評估評選規劃，設計、監督、營運之基本操作模式將現有之作業模式整理規劃後，可將其程序、準則及公式加以分離建置其環境（資料及一般操作功能）。將現有之作業模式整理規劃後，可將其程序、準則及公式加以分離建置其操作模式（較高之自動化AP）。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

１０運用遙測與監測設備取得動態資料及變遷偵測短期

中長程

一般遙測處理及判釋動態資料變遷監測特定遙測判釋模式之建立動態資料變遷意義量測如土地利用類別、污染區，或崩塌地區等。開發進度監測、環境災害監測及完工驗收、監造紀錄。

將判釋需求之分類過程寫成操作模式（如土地利用、崩塌、污染區判釋）。工程進度及環境災害或污染監測之操作程序AP化。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

功能及運作支援環境之研發

１１本土化、特殊化專業GIS短期

中長程

現有專業模式之本土化及GIS平台化獨立運作之特定目的專業GIS交通、土地開發、水利工程模式之融合或整合。如GIS-T，土地開發GIS、環境評估GIS、水庫營運GIS等。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

GIS運作之發展方向

１國土資訊系統營建工程單位整體規劃短期

中長程

推動中央營建署及其他工程單位GIS相關業務整體規劃推動地方之其他工程單位GIS相關業務整體規劃中興工程顧問社可爭取營建單位之GIS整體規劃專案，如水資會、水利處、工業局、環保工程等。中興工程顧問社可爭取台北市、台北縣、台中市、高雄市之尚未有GIS整體規劃對應單位之GIS規劃專案。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

GIS發展之方向２應用系統之建置（一般使用AP、較高自動化專業AP）短期

中長程

規劃優先序高者及條件好者，先推動專業AP推動一般使用AP，供使用者自訂資料使用環境針對規劃中優先序較低、條件較差者推動專業AP中興工程顧問社可先主動爭取建立水利；土地規劃及部分交通之GIS專案。中興工程顧問社其他部門可以先建資料庫使用現況（以現有之基本圖及水庫資料庫為基礎）。

中興工程顧問社由資訊應用研究中心為核心配合各部門來推動。中興工程顧問社GIS用在營建工程方面的研發

GIS運作之發展方向

３輔助計畫運作GIS環境之規劃與建置短期

中長程

配合優先序高之外部AP建立設定內部支援GIS環境之資料庫、模式庫，知識資訊、分析功能規劃及建置配合優先序較低之外部AP，建立設定內部支援GIS環境之資料庫、模式庫，知識資訊、分析功能的規劃及建置中興工程顧問社可先整合交通、水利