地形资料可视化之比较研究：国立台湾大学地理环境资源...

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1、国立台湾大学地理环境资源研究所硕士论文指导教授：赖进贵地形资料可视化之比较研究研究生：陈伯衔撰中华民国九十年六月94第一章绪论第一节研究动机看地图是一件非常有趣的事。浏览着一张地图，再加上一点点想象力，就好像自己在当地旅游一样，身历其境。随着科技的进步，计算机也被用于地图的制作上。最新的技术甚至可以让用户能够在计算机上看到立体的地图；再加上多媒体的应用，还可以提供一段当地的影片介绍，辅以网络快速普及，甚至在线地图还可以提供数据库查询等等功能。（Rose,1996；Chrisman&Harvey,1998；Wentzetal.,1999）但是，地图最主要的功能，还是利用于传播信

2、息，例如：地形、水系、植物、动物、聚落、道路、地质、土地利用以及其他详细的数据；阅读地图，使得人们可以更便于得知所处的这个空间的信息，而不需要亲自到现场取得种种信息。而从传统中的纸张地图，到最近在计算机中应用的数值地图及地理数据系统，地形数据几乎都是其中的必备项目。而地形数据的收集、处理、分析、展示，原本就是地理数据科学的一项核心。（Hearnshawetal.,1994；MacEachrenetal.,1994；Berryetal.,1998；赖进贵,1997）令人好奇的是，在传统的地图中是如何表现地形数据呢？这些方法包括了等高线图、晕渲图、晕滃图……，除此之外，还有没有其

3、他的方法呢？而应用新科技计算机来表现地形的地图，例如立体地形图、虚拟现实、动画……，又是如何表现地形呢？而这些新的地图，到底有没有比传统的地图好用呢？94人们看地图，就是为了获得一些信息，一般把这样的行为称之为认知。新的地图制作技术，有没有带给人更方便的地图认知呢？有没有使地图的认知更简易、内容更精确、丰富呢？笔者参加一场台北市新进地理教师研习营，会中有位老师表示，现在的中学生（国中及高中生）多表示地理学是很难学习的一门学问，这位老师也认为，自己对于等高线图部份的教学，学生学习的成效不佳，而其他的老师们也多表赞同。因此，不禁令人联想到，如果新近利用的地形数据可视化方式有传统中

4、地形表现方式所没有的优点，是否可以利用新近的地形资料可视化方式来进行教学呢？或者当作是一种辅助工具呢？以上种种的疑问，形成本研究的研究动机。94第二节研究目的为了寻求以上众多问题的解答，最好的方式就是针对各种不同的地图上的地形表示法（或者称之为地形数据可视化方式）进行比较。本研究针对地形的表现方法加以研究，从传统地形的表现方式到应用新技术的地形表现方式加以整理、介绍，进行了解，并设计出一份问卷，以问卷的调查结果，对不同的地形表现方式加以比较，看看新的地形表现方式，究竟是不是一项「华而不实」的新技术，对于人们对于地形数据的了解，能不能有实质的帮助。因此，本研究归纳出几个研究目的

5、：1.整理从古到今、从传统地图学到新近计算机地图学及地理数据系统中所较常使用的地形表现方法。2.以问卷方式进行，收集受测者判读地图的认知，以对各种地形表现方式进行比较。3.以问卷分析的结果做为左证，提供教师参考，是否利用多种不同的地形表示方式，可以辅助学生学习较为困难的地形表现方式。94第三节研究流程本研究的研究流程如下图：研究動機確定研究目的問卷分析與討論結論與建議地形資料視覺化方式視覺化人類認知地形資料文獻回顧問卷設計94第四节研究架构本研究主要在比较各种地形数据可视化方式。第一章讲述研究的动机、目的、流程以及架构。由于地形数据可视化牵涉的主要议题有地形数据、可视化、认知

6、能力三大方面，因此，主要的研究架构就分为以下三个面向：地形資料高度、坡度、坡向、地形特徵、起伏……認知能力學習、經驗、能力、記憶、思考、語言…視覺化具象圖示、暈渲圖、暈滃圖、等高線圖、虛擬實境、動畫…在第二章文献回顾中，针对以上三个面向的课题进行文献收集、厘清研究方向。第一节『真实世界中的地理资料』，主要回顾『真实世界』面向中地理资料的特性，进而导出地形数据的特性；再从地形测量的观点来看地形资料，整理出常用的三种数值地形模型；最后决定决定以农林航空测量所所生产的台湾地区40公尺分辨率的数值高度模型（DEM，Digital94ElevationModel）作为本研究测试用的地形

7、资料。第二节『数据可视化』，首先探讨学者对于『数据可视化』的定义；接着整理出符合此定义的传统、新近利用GIS可视化功能的各种『地形展示方法』，共计有具象图、鸟瞰图、晕滃图、晕渲图、分层设色图、等高线图、彩色晕渲图、渔网图、立体地形图、虚拟现实、动画等11种。这些地形数据可视化表现方式提供后续研究加以探讨。第三节『人类认知』回顾『认知能力』面向文献，得知人类的认知流程，以及皮亚杰认知理论中对于人类认知提出的四个阶段。以此作为依据，本研究得以进行地形资料可视化之比较。第三章讨论本研究的研究方法。本研究进行地