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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:徐瑞萍
研究生(外文):Hsu Juei-Ping
論文名稱:二十世紀台灣中比例尺地形圖套疊之研究
論文名稱(外文):A Study of Overlay Research for Medium Scale Topographic Maps of Taiwan in 20th Century
指導教授:吳信政吳信政引用關係
指導教授(外文):Mark Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣師範大學
系所名稱:地理研究所
學門:社會及行為科學學門
學類:地理學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:103
中文關鍵詞:地圖套疊多面體投影法基準轉換台灣堡圖
外文關鍵詞:Maps OverlayPolyhedral ProjectionDatum TransformationTaiwan bau-tu
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「如何準確的套疊各時期的地圖」,是區域地理變遷研究中亟待解決的問題,常用於GIS軟體中的Rubber-Sheeting,已證實無法正確套疊各時期的圖像資料,故本研究從GIS應用的概念出發,以MapInfo Professional為基準轉換的操作軟體,反覆嘗試錯誤找出各地形圖間相互套疊的轉換參數。
本研究以二十世紀以來,根據不同的測量基準編製而成的地圖作為研究對象,計有二萬分一台灣堡圖、二萬五千分一日治實測地形圖、L7001老五萬地形圖和五萬分一經建版地形圖四種,並以五萬分一中壢圖幅為實驗範圍,假設三角點和埤塘不變的前提以之為座標轉換的基準點,進行此次的地圖套疊研究。
首先,透過文獻蒐集找出各時期地形圖的編纂基準,配合修改MapInfo內Datum定義的方式,以老五萬地形圖為套疊基準圖,不斷試驗以找出台灣堡圖在台中到中壢地區的最佳套疊參數。其次,以楊名(1999)等,以全省47個一等三角點算出的轉換參數改寫成經建版地形圖的Datum,最後從內政部土地測量局取得各時期的測量三角點精確座標,透過七參數轉換程式換算出實測地形圖的轉換參數。
本研究主要的研究成果有三:(1)確定日治時期地形圖的編纂基準;(2) 提供台灣地區各地形圖的轉換參數;(3) 提供一套以基準轉換為基礎的地圖套疊方式。
透過嘗試錯誤法所找出來的轉換參數,適用於其他GIS軟體,各地形圖與L7001老五萬地形圖的套疊誤差皆在25公尺以下,若扣除數化誤差,則其座標轉換精度可達5公尺,證實此套座標轉換方式的可行性,值得作為台灣區域變遷研究的參考。
文後備有附錄,提供台南曾文溪口與台東成功海岸地帶的疊圖操作介紹,一方面驗證本研究所得之參數於其他區域的可用性,一方面也藉此讓讀者對此套地圖套疊模式有更完整的認識,期望這套地圖套疊方式可以採用,甚至能以此為基礎找出更簡便的疊圖方式。
“How to exactly overlay each kinds of topographic maps in Taiwan” is an urgent research of feature changes regional geography. Usually, in GIS application, it has been proved that using Rubber-sheeting method cannot overlay each ground feature precisely. The effort of this research will based on the approach of GIS application, using MapInfo professional software as datum transformation tool, repeatedly “try and error” to find out the suitable parameters for each kinds of topographic maps.
Topographic maps of different stage finished upon different geodetic datum in 20th century is the target of this research, including 1/20,000 “Taiwan bau-tu”, 1/25,000 topographic maps finished under Japanese administration, L7001 series 1/50,000 topographic maps, and 1/50,000 “econo-develop edition” topographic quadrangles. Based on the fixed nature of control point and pool, choose the topo sheet of Chung-Li (9622-4, 1/50,000) as a sample area of this study.
Firstly, Confirmed the survey datum of topographic quadrangles of early edition by data collecting and found out the transfer parameters of “Taiwan bau-tu” by “try and error”. Secondly, rewrite the 7-parameters that calculated by Yang-Ming etc. (1999) for “econo-develop edition” in MapInfo. Thirdly, obtain accurate control points data from Land Survey Bureau of Ministry of the Interior, then, using 7-parameters transform program to calculate the datum of topographic quadrangles finished under Japanese administration.
There are three points in this research: (1) Confirmed the Datum of topographic maps of early edition. (2) Find out the parameters of transformation for topographic maps of different periods. (3) Provide a series of ways to overlay maps derived from datum transformation.
The result of transformation revealed that the RMS error of most part of control points could be transformed to under 25 meters. If move out the error of digitization, the accuracy would improve to 5 meters RMS error. And such Datum that find out by MapInfo also suitable for other GIS software. It has been proved that using this method to find out parameters could make topographic maps of different datum be overlaid precisely. It’s worthy to adopt the method of this research in regional change study.
Appendix includes test areas on Tzeng-wen estuary and coastline of Cheng-gung town, proved that this method of overlay is practicable on other areas, and demonstrated the operational guideline for datum transformation. The result of this study is expected to be useful for users and to become a basic method for further application.
摘要 .......................................... ⅰ
圖次 .......................................... ⅲ
表次 .......................................... ⅳ
第一章 緒論 .............................................. 1
第一節 研究動機與目的 ......................................1
壹、研究方法與流程 ......................................1
貳、研究區域與範圍 ..................................... 3
第二章 各時期地形圖測繪基準與製程探究 ..................... 5
第一節 各時期地形圖編纂參數探究 .......................... .5
壹、日治時期控制測量階段(1841 Bessel)................. 5
(一)台灣堡圖 ........................................ 5
(二)實測地形圖 ...................................... 8
貳、日治成果改算階段(1909 Hayford).....................9
參、統一改算階段(1924國際橢球體).......................9
肆、基本控制點檢測階段(GRS67橢球體)................... 9
伍、衛星控制點測量階段 (GRS80橢球體)................. 10
第二節 各時期地形圖製程探究 ...............................12
壹、日治時期地形圖製程探究 .............................12
一、日治時期實測地形圖概要 ............................13
二、日治時期一般地形圖的製程 ..........................14
三、台灣堡圖的製程 ....................................16
四、台灣堡圖的測量方法 ................................20
貳、光復後台灣地形圖測繪之製程概述 ......................23
一、大地與製圖的控制測量 ..............................23
二、地圖編繪 ..........................................25
第三章 文獻回顧 ...........................................29
第一節 地圖相關概念介紹 ..................................29
壹、座標系統 ...........................................29
一、平均地球座標系統(AT).............................29
二、大地座標系統G(Geodetic System)...................29
貳、大地基準 ...........................................30
一、傳統大地基準 ......................................30
二、現代大地基準 ......................................32
參、地圖投影 ...........................................33
肆、地圖座標 ...........................................33
伍、測量概念 ...........................................34
第二節 座標轉換 .........................................36
壹、平面座標轉換 ...................................... 36
Ⅰ、四參數轉換(Linear Conformal).................... 36
Ⅱ、六參數轉換 (Affine Transformation) ............... 37
Ⅲ、最小二乘共置法 (Least-Squares Collocation) ....... 37
貳、球面座標轉換 ...................................... 39
Ⅰ、Bursa-Wolf模式 ....................................39
Ⅱ、Molodensky-Badekas模式 ........................... 40
第三節 精度分析 ..........................................41
壹、控制點座標轉換的誤差 ...............................42
貳、地圖成圖精度分析 ...................................42
參、數化過程的誤差 .....................................44
第四章 各時期地形圖套疊實作 ...............................46
第一節 座標轉換操作介紹 ..................................47
壹、數化方式簡介 ...................................... 47
貳、MapInfo座標轉換方式 ................................48
第二節 座標轉換參數探究 ..................................49
壹、以嘗試錯誤法求台灣堡圖與UTM六度地形圖套疊的轉換參數.50
貳、以三角點計算轉換參數 ...............................62
一、各時期三角點資料的取得 ............................62
二、七參數轉換程式介紹 ................................65
第三節 座標轉換法綜合比較 ................................69
壹、橡皮筋轉換(Rubber-Sheeting)與基準轉換(Datum Transformation)............................................69
一、Mapinfo中的Rubber-Sheeting ....................... 69
二、基準轉換(Datum Transformation) ................... 69
三、橡皮筋轉換與基準轉換的比較 ........................69
貳、七參數程式轉換法與嘗試錯誤法比較 ...................71
第五章 各時期地形圖套疊結果分析 ...........................75
第一節 各時期地形圖最佳參數套疊結果 ......................75
第二節 誤差分析 ..........................................79
壹、疊圖誤差量 .........................................79
貳、製圖誤差 ...........................................80
參、圖紙伸縮 ...........................................83
肆、數化誤差 ...........................................85
第六章 結論與建議 ........................................87
參考文獻 ..................................................92
附錄:操作範例............................................ 96
一、中文部分
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