第三章文献回顾.PDF

第三章 文獻回顧 第一節 地圖相關概念介紹 在尋找不同時期地圖套疊的最佳方式時，經常會遇到一些地理學界較陌生的專有 名詞，然而這些詞彙卻都代表著特定地圖的測製要素，因此有必要作個認識，以掌握 各時期地形圖所呈現的圖面資料。 壹、座標系統 一、平均地球座標系統（AT ） 是理想的世界性座標系統，其座標原點在地球的重心，Z 軸指向地球的極位置，X 軸指向格林威治平天文子午圈，為卡式三軸右旋座標系統，即三軸直角座標系統，逆 時針方向為正，順時針方向為負。 AT 就是一般所謂的地心座標系統，也就是 GPS 衛星測量使用的座標系統，以 WGS84 為參考橢球。因此每一個地面點可以透過 GPS 確定其在 AT 座標系統中的位置。 二、大地座標系統 G （Geodetic System ） 橢球中心位於地球質量中心，Z 軸指向平均旋轉軸，X 軸指向格林威治子午圈，Y 軸與 X 、Z 軸相互垂直而形成一右旋直角座標系，即大地測量使用之參考橢球體的座標 系統，可以用卡式座標（X 、Y 、Z ）或曲面座標（φ、λ、h）表示，曲面座標就是我 們常見的大地經緯度。理想的大地座標系統，應該是三軸平行於 AT 座標系統，但實際 上，此二者卻存在著微量的三軸夾角（ε ，ε ，ε ），G 與 AT 的轉換關係可表示 x y z X X 1 e e x z y 為： Y Y ez 1 ex y Z Z e e 1 z AT 0 y x G 經過大地測量後，每個地區皆有其依據之參考橢球的大地座標，即 G 座標系統的 座標。AT 座標系統的座標又可利用 GPS 測得，因此不同時期，採用不同測量基準（參 考橢球體、測量原點）的地圖座標，即可透過 G 與 AT 間的轉換關係，達成互相轉換 的目的。 29 貳、大地基準 所謂大地基準(Geodetic Datum)指的是用來做為大地計算時的參考依據，而大地控 制網則由一群由大地基準計算得之的點位所組成。隨著三維大地網及衛星測量之發 展，大地基準亦有傳統和現代兩種定義。 圖 3- 1 大地基準示意圖 一、傳統大地基準 地球形狀之最佳表示乃為大地水準面(Geoid) ，該面為一不規則的等位面，因此欲 在此面上進行大地計算就格外困難。為使大地位置計算較為簡易可行，採用一個利用 數學方式計算的旋轉橢球體代表地球的形狀，定義出全球性的大地參考系統 G ，傳統 方法因受限於觀測儀器之性能，而採用區域性大地參考系統 LG （Local Geodetic System），（座標原點在測站，Z 軸為過測站之橢球法線，X 軸指向大地北方，Y 軸與 X 、 30 Z 軸相互垂直形成一左旋直角座標系），來定義大地基準。而高程則自大地水準面起算， 因此，傳統的大地基準在定義上，是將平面位置與高程兩系統分開處理的。 （一）平面位置基準 欲定義平面位置基準，首先須確定該數學參考面，亦即須界定一參考橢球體 (Reference Ellipsoid)之大小（長半徑 a 或短半徑 b ）及形狀（扁率 f ，f = (a-b)/a ）， 然後在大地控制網可能涵蓋的範圍內，選擇一適當點作為基準原點(Datum Origin) 或言起算點(Initial Point) ，並設定其在參考橢球上的