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作者:李文堯、林心雅

《地圖會說話:不可思議的GIS》

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何謂GIS
 


在台灣,一般人對於地理資訊系統“GIS”這名詞,可能還是很陌生。但如果你曾上Google查詢地點或開車路線圖,藉由電腦的電子地圖獲得所需資訊,那麼,恭喜你,你已是一位GIS使用者了。

GIS英文全名”Geographic Information System”,顧名思義,是由「地理」、「資訊」、「系統」三者結合而成。地理,概括來說,是地球表面上所呈現的一切容貌特徵與事件過程,你所看到的山川景象,你所經歷的塞車路段,你所知到的原油污染地點,只要跟相對位置與空間分佈有關的,都可以說是地理的範疇。資訊,是將空間資料經數位處理後,儲存於電腦資料庫中,這是GIS運作的心臟,沒有基本的數位資料,就無法製作或分析地圖。系統,則是連結電腦硬體、運作軟體、空間資料與使用人員這四項要件,缺一不可。

在應用方面,GIS能處理很多類型的問題,大致上來說,最常被應用的,是「地點」(Location)狀況(Condition)有關的查詢,前者如「最近一家麥當勞在哪裡」?後者如「台北市目前共有幾家金石堂?」第三種是趨勢(Trend)的探討,譬如「過去二十年來,台灣各縣市人口增長趨勢與分布情形為何?」第四種是關於「最佳路線」(Routing)的安排,求得兩點之間最短的、最快捷的、最具效率、或景點最多的途徑等,像國際快捷公司DHL或FedEx每日送貨服務最經濟省時的走法,就需要作進一步的分析計算。【詳全文】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   
台灣大學地理環境資源學系 教授 王鑫
《大地地理雜誌》前總編輯 呂石明
荒野保護協會 榮譽理事長 李偉文
台灣師範大學地理系副教授/台灣地理資訊學會理事 周學政
台灣大學全球變遷研究中心 主任 柳中明
作家/《新新聞》副社長 楊照
  誠摯推薦

「地圖」是幫助我們認識所處環境及外在世界的最佳工具及最好媒介。但地圖除了是課堂上學習的知識和迷途找路時的指南外,其實早已與我們的生活密不可分。而地圖的製作與呈現,也早已從實地探勘、手工繪製、充滿各式符號及等高線密密麻麻的紙面圖,演變成如今運用衛星、雷達、攝影、GPS全球定位系統等先進技術提供的大量資訊,再藉由地理資訊系統或電腦製圖軟體所繪製成3D影像。

作者結合自己所學及專業,用一張張地圖來說故事,深入淺出介紹近幾年來全世界地圖發展應用的實況與趨勢,讓大家知道原來當今地圖的應用竟已如此廣泛,舉凡土地利用、交通運輸、疾病擴散、災害防治、生態保育規畫、氣候變遷與全球暖化,甚至救火送貨搬家找房子等,與我們的生活息息相關。

以地球村的宏觀視野,揭露人類在地球舞台上諸多活動面貌,隨著精采清晰的地圖與淺顯易懂的解說,穿插生動有趣的圖片,帶領讀者展開跨越國界超越時空的寰宇之旅,讓讀者瞭解,善用地圖與地理資訊不僅能讓我們監測並改善生活品質,也能讓我們更了解自身所處環境及世界各地發生的現象及未來趨勢,開拓個人的國際視野。



▲退卻中的喜馬拉雅山岳冰河
此圖是在2002年5月由NASA拍攝的衛星影像,從圖中可明顯看出喜馬拉雅山區冰河整體退卻現象,很多冰河都變薄甚至消融了。
 

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▼作者序:再好的地圖也會撒些小謊
在邁進21世紀之際,地圖繪製與運用正歷經史無前例的革命性轉變。過去需由探險隊先實地踏勘才能手工繪製地圖,現在經由衛星、雷達、攝影、全球定位系統等先進技術所提供的大量資訊,藉著地理資訊系統或製圖軟體所提供的便利及效率,製作地圖已經不再是專業繪圖師的專利。

   

▲2000年巴西亞瑪遜流域倫多尼亞區的雨林
▲2006年同一地區雨林的衛星影像,顯示雨林迅速消失
 地圖繪製者目光不但不再局限於肉眼所見,且能利用電腦龐大儲存能力,將各種地理資訊整合做出更精確而豐富多樣的地圖形式,除了上述選舉實例,此外諸如流行病擴散、棲地保育、環境資源管理,乃至氣候變遷與全球暖化等,均能藉由地圖做出與我們生活息息相關的各種分析應用。

地圖上看似不變的大地山河和海洋,其實無時無刻不在變動。我們希望藉由各式各樣引人注目、不同主題的地圖,打破一般大眾對地圖的制式刻板印象,讓大家知道原來當今地圖的應用竟已如此廣泛,舉凡土地利用、交通運輸、疾病擴散、災害防治、生態保育規畫,甚至救火送貨搬家找房子等,一張地圖可以「很生活化」,可以和我們日常生活密切相關,而不僅僅是迷路找路時才用得到的密密麻麻的紙圖。【詳全文】

▼ Part 5 氣候與環境:退縮中的北極冰帽
一九六九年,一艘重達十一萬多公噸的超大型油輪,以雙層厚殼與強化的破冰裝備,全副武裝地企圖穿越西北航道,結果仍不敵逾十公尺深的堅冰,後來靠著加拿大破冰船的援助才化險為夷。雖然該船抵達阿拉斯加時,油輪船殼留有多處冰撞的破洞,仍被視為第一艘成功航渡西北航道的商業輪船。

儘管現代的航空交通已相當便利,但西北航道仍因貨輪的經濟效益而備受重視。從圖2可看出巴拿馬運河竣工後,雖將歐亞航程縮短了近一半,但超大型油輪仍無法通過運河而須繞行南美。在講究「時間就是金錢」的國際運輸準則下,西北航道若能成功開闢,航程將減少六成多,貨運時間隨之縮短而大幅提高經濟利潤,更何況這塊偌大極區還具有豐富的自然資源與觀光開發潛力。

昔日看似不可能的夢想,在不久的將來卻極可能實現。加拿大騎警伯頓(Ken Burton)在二○○○年用巡邏船航行西北航道,僅花二十一天便從容走完全程而創下紀錄,因為沿途幾乎沒有冰塊橫阻,景觀和預期的相差甚遠,連伯頓都覺得難以置信。

值得注意的是,該區極冰的消退並非僅是短暫或局部現象。美國航太總署於二○○三年十月發表的研究報告指出,根據一九七九至二○○三年的衛星偵測資料,北極區夏季溫度每十年約增加一•二二℃,北極終年不化的永凍冰層則以每十年九%的速率消退中,而過去二十年的暖化速度相當於近一百年來的八倍之多。二十餘年長期衛星觀察,讓科學家得以研究北極永凍冰海歷年的變化,並預測如果暖化趨勢持續,北極冰海很可能在五十年或更短時間內,在盛夏之際完全消融。


▲從歐洲繞過美洲的三條航海路線,里程數的比較
若繞經南美的合恩角,海程約50,600英里;若能繞過中美洲的巴拿馬運河,海程約12,600英里;若能走西北航道,海程僅約7,900英里。

▲1979年夏季,北極冰集結的最小範圍

▲2003年夏季,北極冰集結的最小範圍
與1979年相較,北極冰層不但範圍縮減且明顯變薄,尤其是西伯利亞和加拿大北側的冰海。

上兩張圖分別顯示了一九七九與二○○三年夏季北極冰集結的最小範圍。兩相比較可明顯看出,不僅是加拿大與阿拉斯加北側,連西伯利亞北部及格陵蘭東北的冰海均有消退或冰層變薄現象。雖然極區範圍廣闊,不同地區的溫度變化各異,而冰層厚度與面積也會隨著風向、洋流、季節而改變,但就整個趨勢顯示,北極夏季的永凍冰海集結範圍正逐漸縮退中,主因是夏季海表溫度增高及融冰期天數變長。變薄的冰塊會比往年更早融化,而冰融後暴露的海水更容易吸收太陽照射熱量,因而加速融冰的連鎖反應。

因航道逐漸成形,加拿大海軍在二○○二年夏天派遣戰艦進入極區──這是自冷戰結束後的頭一遭。美國海軍也開始動員研議,增加破冰戰艦以因應新出現的北極海域巡防需求。再者,因為連接兩大洋的開放航道通常以「公海」視之,西北航道是否應開放讓各國自由航行使用,已漸形成一國際議題,而在極區的非法漁獵與偷渡等,也都是需要正視的重要課題。

此外,在加拿大極區沿岸是屬於伊努特(Inuit)愛斯基摩原住民自治領域,千年來靠著獵食海豹、馴鹿、麝香牛、鯨魚等動物為生,今日北極冰海持續縮退的趨勢,不僅影響原住民傳統生活方式,也將因為國際貨運和觀光而帶來文化與經濟衝擊。


▲善於游泳的北極熊,因為找不到暫時歇腳的浮冰,而在茫茫大海中溺斃。

 

地圖其實也是一種語言。地圖用其特殊的語彙和文法,紀錄訴說了極其豐富的訊息。精確進入地圖的語言邏輯,鋪陳出地圖裡的高度時間意識,是《地圖會說話》最迷人的成就,也是讓我懷舊地辨識出三十年前老同學性格,最明白最感人的印記。─楊照(作家 / 《新新聞》副社長)【詳全文】

文堯和心雅曾經發表過許多文章,他們使用最近發展的地圖學科技,呈現地圖的各種應用案例。不僅介紹了新興的地圖學科技,也應用新科技彰顯了地圖的功能。學習讀圖,正是豐富生命的必要手段。─王鑫(台灣大學地理環境資源學系教授)【詳全文】

我們期待地理資訊系統成為決策者、資源管理者、教師、甚至普羅大眾能隨時上網查詢利用的資訊平臺,其影響之深遠將不遜於歷史上那些劃時代革命。毫無疑問的,這本《地圖會說話》是現代地球公民必讀的一本通識讀物。─呂石明(香港GTC公司資深顧問 / 前《大地地理雜誌》總編輯)【詳全文】

文堯和心雅在《地圖會說話》展現了廣泛的興趣與製作地圖的深厚功力,藉由一幅幅地圖與活潑文字,生動說出各種地理故事。在敘述這些精彩故事的同時,他們也解釋地理資訊技術的強大能力,揭露地圖設計的內在歷程。─周學政(台灣師範大學地理系副教授 / 台灣地理資訊學會理事)【詳全文】



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