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QGIS - 空間數位化的好用工具

發表日期: 2010-03-22, 點閱數: 18,771 , 加入收藏櫃

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  目      錄 

一、轉換向量檔案格式

 

二、轉換圖資座標系統

 

三、轉換屬性資料編碼方式

 /中央研究院人社中心地理資訊科學研究專題中心

林農堯

& 桃園大竹國中地理科教師 鄭幸珍

 

 

 

Quantum GIS(簡稱QGIS)是一個開放且免費的地理資訊系統,裡面提供了許多GIS(Geographic information system)常用的功能。同時QGIS也是一個開放的平台,可以在QGIS上呈現網路上的各種圖資(地圖資料如:WMS、WFS…等)及各種功能。所以QGIS中許多GIS功能的來源主要是其它開放源碼的專案或會寫程式的網友貢獻的。這次就把QGIS當作GIS工具,介紹三種空間資料處理最常使用功能–向量地圖資料格式轉檔、資性資料編碼轉換及空間座標系統轉換。QGIS可以在此網址http://qgis.org/en/download/current-software.html免費下載。QGIS在Windows7中安裝可以參考此影片,網址是http://www.youtube.com/watch?v=rmzKDVdbFZY。若需測試的圖資檔案可以在交通部運輸研究所-研究專題-下載專區取得,網址是http://www.iot.gov.tw/ct.asp?xItem=154896&ctNode=1091。以下示範操作的影片都有高解析度(1280 x 720)版本,請用滑鼠點擊影片後,會自動至Youtube網站中,即可以高品質解析度觀看此影片。

 


通常向量圖資檔案包含主要二個部分,即是空間資料與屬性資料。空間資料即是使用特定座標系統來描述幾何空間的狀況。例如以WGS 84座標系統描述台北火車站這個地點,即是(25.047916, 121.515127);以TWD97 二度分帶座標系統描述此地點則是(2771183.7691, 301977.1856)。屬性資料則可能紀錄此點的相關資料,如名稱、電話、地址…等文字、數字類型的資料。
 

以常見的向量圖資ESRI Shapefile檔案格式為例,通常它由三至四個檔案組成。檔名用*代替,解釋如表1

1. ESRI Shapefile檔案格式說明

 

檔名

英文全名

用途

*.shp

Shapefile shape format

存放空間資料,點、線、面…等,幾何圖形資料。一定要有此檔案。

*.dbf

Shapefile attribute format

dBase表格檔案,儲存資性資料。通常臺灣是使用Big5編碼,因為在臺灣ESRI ArcMap預設僅支援Big5編碼。一定要有此檔案。http://en.wikipedia.org/wiki/DBase

*.shx

Shapefile shape index format

空間索引檔,一定要有此檔案。

*.prj

Shapefile projection format

定義*.shp之中的空間資料是使用何種座標系統,若沒此檔案,可在GIS軟體中指定座標系統即可。

*.sbn

Shapefile spatial index format

二進位的空間索引快取檔,僅有ESRI使用,可有可無。

 

ESRI Shapefile格式可以看得出,屬性資料是使用dBase的表格檔案。由於此格式之限制,所以無表格關連功能。要處理不同表格之間的關連,通常還得借由GIS軟體額外的功能來達成。不過若使用空間資料庫就無此限制。

另外一常見的向量圖資是KML(Keyhole Markup Language)1962Keyhole原本是一個美國間諜衛星的代號,用來監控蘇聯、中國地區。後來一家衛星資料提供的公司,將公司名稱取名為Keyhole,且提供Keyhole 3D地球軟體,讓一般人都可以瀏覽衛星圖資,其儲存空間資料的標籤語言就是Keyhole Markup Language2004年,GoogleKeyhole公司買下,也將軟體改名成Google地球。為了讓KML能更廣泛的使用,不僅常常擴充其功能且提交給OGC(Open Geospatial Consortium),希望能成為地理界通用的標準之一。於2008414日,KML 2.2正式成為OGC的開放標準之一。

KMLXML為基礎的文字資料,為了節省儲存及加快資料傳輸會將KML壓縮,壓縮後的資料為KMZ。若您有一個KMZ檔案,您可以將副檔名改成zip後,再使用解壓縮軟體解開,即可以看到裡面的KML檔案。KMZ中也可能會有影像的資料,如JPGPNG圖檔。KML檔案裡會用XML方式描述空間資料及屬性資料,且通常是使用UTF-8編碼,支援多國言語及較少缺字問題。標籤<coordinates>中是空間線資料的描述;標籤<name>及標籤<Description>則是屬性資料的欄位,如圖1

 

2009-12-14_110420

圖1. KML檔案內容

 

由此例也可以發現KML屬性資料欄位通常僅有namedescription兩欄。通常是不夠使用的, KML也有擴充欄位的方法,詳細說明在http://code.google.com/intl/zh-TW/apis/kml/documentation/extendeddata.html。不過除了Google地球之外,少見其它軟體有支援此方法。比較常見的作法還是將KML檔案轉換成ESRI Shape檔案後,再擴充欄位,這樣的處理流程可以http://content.teldap.tw/index/?p=1041

有了對於圖資的基本認識,接下來就可以介紹遇到以下問題怎麼辦。

  有人拿到一個圖資檔案給我,不知道要用什麼軟體開啟?

  圖資檔案的座標系統都不一樣,要怎麼辦?

  要怎麼同時輸出多國語言的地圖,例如外籍配偶生活地圖(中文/泰文/印尼文/越南文)

  地名缺字如何處理?

以上問題都可以透過QGIS解決,以下就分三部分介紹。

 

 

1.轉換向量檔案格式

 

QGIS在加入向量圖層可以直接開啟ERSI Shapefiles(*.shp)Mapinfo File(*.mif *.tab)Spatial Data Transfer Standard(*catd.ddf)S-57 Base file(*.000)Microstation DGN(*.dgn)VRT-Virtual Datasource(*.vrt)Atlas BNA(*.bna)Comma Separated Value(*.csv)Geography Markup Language(*.gml)GPX(*.gpx)KML(*.kml)GeoJson(*.geojson)GMT(*.gmt)SQLite(*.sqlite)ESRI Personal GeoDatabase(*.mdb)X-Plane/Flighgear(*apt.dat *nav.dat *fix.dat *awy.dat)Arc/Info ASCII Coverage(*.e00)。原則上,使用QGIS開啟以上檔案後,在圖層中按右鍵,直接就可以[儲存為Shape],如圖2與圖s。以這樣的方式就可以簡單轉換檔案格式。

 

 

2009-12-24_101812

 

圖2. 加入向量圖層及選擇圖層的編碼

 

2009-12-17_150243

 

圖3. 儲存為Shape檔之功能

 

若以上的方式還不能解決您的問題,可以使用[附加元件]中的[OGR檔案轉換工具],它支援互轉的更多的向量圖層,如AVCBinAVCE00BNACSVDGNESRI ShapefileGMLGMTGPXGRASSGeoJOSNGeoconceptKMLMapInfo FileMemoryMySQLODBCOGDIPGeoPostgreSQLRECS57SDTSSQLiteTIGERUK.NTFVRTXPlane。以上檔案格式可以互相轉換。其中空間資料庫的部分,如MySQLODBCPostgreSQLSQLite…等支援非常完整。

 

 

以常見的ESRI Shape檔案轉換為例,圖文步驟解說如下。

 

a.如下圖按[執行OGR的檔案轉換工具]。

 

2009-12-17_141702

 

圖4. OGR檔案轉換工具

 

b.接下來選擇來源/目標的格式及來源/目標檔存放的位置。

 

注意:轉換的來源及目標的檔名及路徑不能含有中文。若來源或目標是資料庫則是需要輸入更多的認證資料。

 

2009-12-17_142205

 

圖5. 轉換操作畫面

 

c.按[確定]即完成檔案格式轉換。

 

學會這幾個簡單的步聚就會近三十種資料互轉的方式。花個時間練習一下吧。不過還是要注意一下,轉換資料的編碼、空間及屬性資料的存放方式。暸解這些基本資訊,轉換也更容易簡單。若對資料編碼概念不清楚則可以參考本文之後的說明。以下是向量圖資轉換的影片。 

 

http://www.youtube.com/watch?v=C4cFBP28fKA

 

影片1. QGIS向量圖資轉換操作

 

中央研究院計算中心的GIS研究支援工具裡有一些檔案轉換的工具,也可以免費下載使用,例如shp2kml…等。下載網址在:http://gis.ascc.net/ISTIS/tools.html

 

 

<目 錄>

 

2.轉換圖資座標系統

 

QGIS支援EPSG(European Petroleum Survey Group)定義的三千多種的座標系統之間的相互轉換,若所需的座標定義沒有在EPSG中,可以自行輸入參數後,就可以與EPSG的座標系統互換。QGIS使用的參數是Proj4的格式,因為QGIS也是使用proj4的開放源碼程式庫。Proj4是開放源碼的座標轉換工具,給它正確的座標參數它就可以作各種座標的轉換。以下表提供臺灣二度分帶TWD67、TWD97及Google 900913的proj4參數,如表2。其中TWD67-TM2 的參數各家廠商的作法及定義可能不同,可能會有些許的誤差。

 

表2.臺灣及常用座標系統參數

 

座標系統名稱

Proj4參數

TWD97 -TM2

+proj=tmerc +lat_0=0 +lon_0=121 +k=0.9999 +x_0=250000 +y_0=0 +ellps=GRS80 +units=m +no_defs

TWD67 - TM2

+proj=tmerc +ellps=GRS67 +towgs84=-752,-358,-179,-.0000011698,.0000018398,.0000009822,.00002329 +lon_0=121 +x_0=250000 +k=0.9999 +to +proj=tmerc +datum=WGS84 +lon_0=121 +x_0=250000 +k=0.9999

Google 900913

+proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0 +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +wktext +no_defs

 

如何在QGIS中增加自行定義的座標系統可以參考以下的圖文示符說明或影片。

 

 

新增自行座標系統圖文說明

 

a.[設定]=>[自訂座標參考系統(CRS)…]

 

2009-12-23_170034

 

圖6. QGIS 新增自定座標系統

 

b.新增各種座標系統的Proj4參數

 

為了初學者方便使用起見,作者在正體中文的介面中加入了臺灣常用的Proj4參數。您可以依照QGIS軟體上的Proj4參數輸入手動輸入或者直接複製表2的名稱及參數貼上後使用。使用方式很簡單,磁片按鈕代表儲存自訂的Proj4參數;星形按鈕代表新增一個座標系統定義;箭頭按鈕代表移動不同筆座標資料。

 

2009-12-23_170208

 

圖7. QGIS 新增自定座標系統

 

以上圖片說明若還是不明白,可以觀賞一下影片2中的操作方法。

 

http://www.youtube.com/watch?v=cgmxINIV9a0

 

影片2. QGIS 新增座標系統

 

設定好後,若要在整個專案中使用,請至[設定] =>[專案屬性]中,將[座標參考系統(CRS)]選擇[使用者定義的座標]項下的座標系統名稱,如圖。若不同圖層的座標系統不一樣,請在[座標參考系統(CRS)]中[開啟即時CRS轉換],QGIS就會自動將各種不同的座標系統圖層作即時換算套疊。

 

2009-12-23_170953

 

圖8. QGIS 專案屬性

 

2009-12-23_171014

 

圖9. 選擇座標參考系統(CRS)

 

在開啟沒有指定座標系統的ESRI Shape檔案時,請記得馬上指定該圖層的座標系統。在轉換不同座標系統時,也請先確定來源的圖層是何種座標系統。指定圖層座標系統的的方式如圖10 與圖11。

 

2009-12-24_092815

 

圖10. 按圖層的[屬性(P)]

 

2009-12-24_093317

 

圖11. [一般]的設定中可以指定座標系統

 

 

以上介紹了新增臺灣常用的座標系統及定義專案及特定圖層座標系統的方法。接下來就可以說明如何轉換圖層座標系統。再次提醒,若來源圖層的座標系統未指定是無法轉換的,若該圖有指定座標系統,最好在轉換之前照上述的方式再確認一次。如果以上的注意事項都作到了,就可以將座標系統轉換成不同的座標系統。作者以ESRI Shape檔案原本使用WGS84座標系統,將其轉換成二度分帶的TWD97為例,說明如圖12、圖13及圖14。

 

使用滑鼠右鍵按圖層名稱會出現針對該圖層的功能選點,這時請按[儲存為Shape檔…],可將原本的來源圖層另存成另外一個ESRI Shape檔案,同時可以指定屬性資料的編碼方式、空間資料的座標系統與檔案名稱,如圖13。

 

 

2009-12-24_095032

 

圖12. 滑鼠右鍵按圖層名稱

 

 

2009-12-24_095120

 

圖13.圖層另存畫面

 

在輸入檔案名稱後,可以選擇屬性資料的編碼方式。之後,按下[儲存(S)]後會馬上出現指定新的ESRI Shape檔案座標系統的操作畫面。這時可以選擇EPSG三千多種的座標系統之一或者使用之前定義座標系統。以這個例子是選用自訂的臺灣的TWD97二度分帶座標系統,如圖14。

 

2009-12-24_095213

 

圖14. 指定圖層的座標系統

 

同樣地,中央研究院計算中心GIS研究支援工具裡亦有座標轉換的工具,可以支援臺灣常用的座標系統轉換,例WGS84_TM2…等,網址在:http://gis.ascc.net/ISTIS/tools.html

 

  

<目 錄>

 

3.轉換屬性資料編碼方式

 

QGIS支援的編碼有system(作業系統預設,臺灣是Big5)BIG5BIG5-HKSCSEUCJPEUCKRGB2312GBKGB18030JIS7SHIFT-JIS TSCIIUTF-8UTF-16KOI8-RKOI8-UISO8859-1ISO8859-2ISO8859-3 ISO8859-4ISO8859-5ISO8859-6ISO8859-7ISO8859-8ISO8859-8-IISO8859-9 ISO8859-10ISO8859-13ISO8859-14ISO8859-15IBM 850IBM 866CP874CP1250CP1251CP1252CP1253CP1254CP1255CP1256CP1257 CP1258Apple RomanTIS-620。以上編碼都可以QGIS在互相轉換。轉換方式與轉換座標系統相似,僅需在圖層另存畫面時選擇不同的編碼方式,說明如下圖:

 

 

2009-12-24_103119

 

圖15.開啟屬性編碼為Big5的向量檔案

 

2009-12-24_103145

 

圖16.另存成ESRI Shape檔案

 

2009-12-24_103334

 

圖17.圖層另存時請選擇您想要的編碼方式

 

經過以上的程序之後會顯示圖14之畫面,可以選擇不同的座標系統。若要順便轉換座標系統可以在這時選擇不同的座標系統。

 

在維基百科中(http://zh.wikipedia.org/zh-tw/Big5)說明Big5編碼是1984年由中華民國財團法人資訊工業策進會為五大中文套裝軟體所設計的中文內碼,大約有13,060字。UTF-8(Unicode)則包含了超過十萬個字元的編碼除了支援較多中文字元外,更支援正體中文、簡體中文、日文等多國語言文字的支援。所以將ESRI Shape之編碼由Big5轉換成UTF-8可以解決大部份中文缺字問題及支援多國語言的功能。但是如果將UTF-8編碼之圖資轉換Big5編碼,會有遺失屬性資料的風險。此外,KML幾乎都是使用UTF-8編碼,ESRI Shape大多使用Big5編碼,所以兩個檔案格式轉換很容易會有編碼及缺字問題。由於ESRI ArcGIS軟體在臺灣的電腦中預設僅支援系統內定的編碼Big5。所以將UTF-8RESI Shape檔案在ArcGIS開啟,屬性資料表中的文字會出現亂碼。讓ESRI支援Unicode的解決的方法可以參考此網址:http://support.esri.com/index.cfm?fa=knowledgebase.techarticles.articleShow&d=21106。此網頁內說明的方式是更改Windows系統的登錄檔,而且每次切換不同的編碼,可能就要改一次Windows系統的登錄檔再重新開啟ArcGIS。因為改Windows系統的登錄檔是屬於高風險的行為,可能會導致Windows無法使用。請將重要資料及作業系統備份,再請一個電腦高手一同按網頁的說明操作。

 

以下在使用日據時期的臺灣堡圖為例介紹改屬性資料 ,QGIS的程序及圖片說明如下。

 

點選UTF-8(Unicode)圖層

 

按開啟[屬性工作表]按鈕

 

按[切換編輯狀態]按鈕

 

找到要編輯的資料

臺灣堡圖例子是 蕃薯“”廳,「」字在Big5中無此字。

 

· 關閉且儲存資料

 

2009-02-25_110241_thumb[5]

 

圖18.編輯屬性資料

 

 

2009-02-25_110307_thumb[1]

 

圖19.儲存修改資料

 

若以上圖文說明還不夠清楚,可以參考轉換座標系統及屬性編碼的操作影片,如影片3。

 

 

http://www.youtube.com/watch?v=RZ8AAxBNWWs

 

影片3. QGIS轉換座標系統及屬性資料編碼之操作

 

在電腦網路尚未普及時,資訊的來源主要是透過出版品,例如書籍、報紙雜誌等。這些出版品是使用宋朝發明的活字印刷術,所以沒有缺字問題,若有缺少的字,就再造一個字或者用活字的方法來組成。這些罕見字出現在印刷出版品的出現的機會與其常用的字是相同的,只要有需要就可以被製造使用。現今電腦資訊網路發達的年代,常見的字都有數位化的身份,但是罕見字卻成為電腦缺字問題。隨著資訊爆炸這中文缺字往往用其已數位化的字或詞替代,罕見字本身也快速地進入文字生命週期的末期。同樣的例子也發生在地圖的地名上,有罕見字的地名也僅出現在印刷品上,在數位化的資訊平台上卻無看到亦無法搜尋到。而且在數位化的呈現往往用其它相進的字替代,對地名來說不僅會失去原意,甚至會被誤解。在民國九十七年十月二十二日聯合報新聞中報導指出發現IDF經國號戰機失事殘骸在澎湖南東北淺灘。這新聞有救難及搜尋之急迫性,但是看到這則新聞的地理描述會令人誤會發生地點是在澎湖島上南方某個陸地上的魚塭旁的東北淺灘,真照如此安排交通工具可能會而喪失黃金救援的時間。正確位置在1/25000經建版地形圖紙本上有印出來,20所示。

 

 

2009-12-24_103335

 

圖20. 南(石昷)之正確位置

 

 地名中的字往往含有當地形或地理景觀的含意,地名未能精準且正確地表其用字就會產生很大的誤導。但因為此處的正確地名無法在網路上搜尋,僅能使用不正確的「塭」字找到少數一兩筆的資料。目前此地名有逐漸消失的趨勢。可惜目前常用的地圖網站,如Google地圖、Yahoo地圖…等,都無法顯示、查詢此地名缺字。作者在地名缺字呈現與檢索之研究(臺灣地區地名查詢系統成果發表暨學術研討會,2009115)此論文中提出可以在Web GIS中呈現及查詢中文缺字之方法,有興趣的人可以參考此文章。

 

 

當代的地名還有許多Big5不支援的字,也逐漸消失中。如以下的例子。

 

澎湖縣湖西鄉「菓」葉村,「菓」字在Big5中無此字。

 

宜蘭縣壯圍鄉「廍」後,「廍」字在Big5中無此字。

 

台中縣梧棲鄉一「槺」榔、二「槺」榔、三「槺」榔,「槺」字在Big5中無此字。

 

除了地名的例子,還有一般常見的Big5缺字例子,如臺灣教育部視「着」為「著」的異體字,故Big5沒有收錄「着」字;另外,像常見的人名用字:「堃」(前中華民國前行政院長游錫堃)、「煊」(中華民國監察院院長、前財政部長王建煊)、「栢」(歌手張栢芝)、「喆」(歌手陶喆)等,也沒有收錄到Big5之中。這些字都有可能出現在屬性資料中。

使用QGIS處理向量圖資可以解決大部分的缺字問題,使用正確、精確的文字描述空間資料,不致於產生地名失義、失字及無法查詢的情形。除此之QGIS外在常見的空間座標轉換及檔案格式轉換上亦是個一強大的工具,使得在整合不同圖資來源成為簡單的事。除了上述的原因再加上QGIS是免費的GIS軟體,使用每個單位及個人都有能力使用QGIS處理空間數位化的作業。讓一般使用者或研究者都可以將現有的網路上的資源或自己的空間資料處理後作為更有創意的加值運用與分享。

 

<目 錄>

地理空間數位化流程-使用Open GIS方法

發表日期: 2009-12-30, 點閱數: 8,933 , 加入收藏櫃

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圖‧文/中央研究院 人社中心 地理資訊科學研究專題中心 林農堯&桃園大竹國中地理科教師 鄭幸珍

 

前言

 

如何將真實世界的物件數位化呢?聽起來很難,但是這僅GIS(Geographic Information System)領域中一個基本的作業程序。簡而言之,此過程是將真實世界中的物件使用二維的點、線及面(多邊形)轉化為電腦可以理解的數位化描述。最簡單的方式是使用GIS軟體可以簡單地畫出空間中的點、線及面的空間資料,之後再將空間物件加上其屬性資料。所以GIS常簡稱的數化,其實包涵兩種意義,即是空間描述的數位化與屬性資料的數位化。這樣的程序一般是使用Desktop GIS軟體進行空間資料的數位化,且需指定一個座標系統(作者選用常見的WGS84座標系統為例)及一個參考圖層。有了參考圖層為底圖就很容易以它為基礎畫出所要的空間幾何形狀。

 

一般來說較少人會有豐富的參考圖資(地圖資料),所以會從網路公開的地圖服務網站上取得參考資料。公開的地圖資訊,例如Google地圖或者Open Street Map等,其中Open Street Map是開放共享的地圖資訊服務,由網友自行編輯及分享,目前台灣的資料也愈來愈多。在新版的QGIS(Quantum GIS)中內建下載、編輯及上傳Open Street Map的圖層功能。若想在ArcGIS/ArcMap上使用Google地圖的圖資,可以使用中央研究院計算中心GIS組提供Google maps for ArcMap Extension (for 9.2及9.3) ,如圖1。

 

 

 圖1. 中央研究院計算中心GIS組提供Google maps for ArcMap Extension (for 9.2及9.3) http://www.ascc.sinica.edu.tw/gis/ISTIS/tools.html

 

 

此擴充模組可以在ESRI ArcMap中載入Google Map的圖資(地圖、衛星圖、地形圖)作為空間數化的參考底圖,可以在基本底圖上面參考道路、河流等的資訊,數化出向量的空間資訊,如圖2。

 

 

2009-11-16_141617

 圖2.在ArcMap使用Google maps for ArcMap Extension載入Google衛星影像,圖片來源:http://gis.ascc.net/ISTIS/program/AddMaps/AddMaps92.pdf

 

 

 

不過很可惜,這個工具僅供中央研究院使用,再加上取得正版的ESRI ArcMap費用驚人,此方法對一般大眾有很大的進入門檻,所以本文就不介紹,改介紹另一種使用Open GIS的空間數化方式。此方法的特色是軟體免費且圖資豐富,讓一般對GIS有興趣的個人及單位都可以按此方法自行數化空間資料。

(more…)

古蹟建築數位化整合新趨勢

發表日期: 2009-03-17, 點閱數: 5,422 , 加入收藏櫃

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圖‧文/中國科技大學 閻亞寧、楊文斌

一、摘要

 

  古蹟建築保存數位化的過程是文化資產保存中極待加強的重點技術,然而綜觀近年古蹟建築相關之數位典藏計畫中,多採取傳統且費時的建構方式,諸如對實體建築物皆以照像或人工測繪的方式,並透過來建立數位檔案資料。

 

  古蹟文化建築等資料數位化已是國際上的新趨勢,如2008年韓國第一號國寶崇禮門燒毀塌落,第一時間即使用3D雷射掃瞄儀作災後資料的精準紀錄,不同以往傳統測繪的人力測量費時且容易發生的人為錯誤。

 

  本計畫透過逆向工程的方式來探討數位化的建構,並將具有快速以及測量精度準確之3D雷射掃描儀擷取點雲數位檔格式(Point Cloud)的特性,將之導入逆向工程軟體Rapidform XOR2處理點雲資料,藉此提高古蹟建築尺寸在數位化過程中的精度,並完成建構數位3D模型以及2D平面圖的技術工作,具有紀錄、比對之依據,更可能產生數位加值的後續效用。

 

  透過逐年工作,有效解決相關技術問題,藉由推動國家古蹟及歷史建築之數位保存記錄與3D雷射數位掃描技術研發與整合,達到國家文化資產保存的特色、推廣發展並與國際接軌。

(more…)

數位典藏內容競爭力評鑑指標的建立─以影像質量為例

發表日期: 2008-10-29, 點閱數: 3,540 , 加入收藏櫃

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林彥宏 黃冠華

數位典藏國家型科技計畫 內容發展分項計畫

yenny@gate.sinica.edu.tw rane@gate.sinica.edu.tw 

 摘要

  典藏數位化專案中,單就數量並不能完全代表數位產出的價值與競爭力,因此本文以數位影像為例,希望藉由評估指標的建立,定義出「好」的數位影像,並且從符號傳播過程,分析數位影像內涵,並構畫出四個層面:價值、成本、需求、品質。但這評估絕非僅僅是一種結果,也希望藉由評估指標相互關係的分析,提供計畫發展策略的制訂或調整依據。

 

關鍵詞:數位典藏、數位化、數位影像、評估指標、品質管理

 

 

 一、前言:為什麼需要評估

  評估是有系統地收集各種類型、格式的資料,並進行綜合的過程,以表現計畫的價值和效益。更重要的是,藉由資料系統性的分析及評價,能提供予評估對象回饋的建議。因此評估並非僅是一種「結果」,亦是計畫決策過程當中,非常重要的一環。


  數位典藏國家型科技計畫執行至今已進入第五年,其中收藏了包括八大機構計畫以及三十餘組內容開發公開徵選計畫的典藏成果,依據數位藏聯合目錄的統計顯示,已完成超過一百八十萬筆資料的內容與索引建置。內容發展分項計畫主要負責各參與單位數位化內容的開發與建置,並修訂各項標準流程,以提升數位內容的質與量;並進一步建立跨領域的聯合目錄系統,落實資源共享的觀念。其中數位藏品的品質管理與保證,正是內容發展分項計畫的重要職責之一,但截至目前為止,計畫中對於數位典藏內容仍未有一套可操作的評估標準,對於每季甚或每年的管考資料中,著眼於數位典藏內容的部分,仍以「數量」為最重要的考量,但產出「數量」的進度符合,是否就意味著一個計畫的執行成功?若是以一個成功企業的角度而言,數位典藏的內容就相當於一家企業的產品或商品,應是一家企業成敗的關鍵,但沒有一家企業會以「產出量」做為一項產品是否成功的指標,「銷售量」或「產品利潤」才是關鍵,過度膨脹的「產出」,卻無法「售出」,這將造成企業的失敗。數位典藏內容的目標雖非在於追求銷售與利潤,但其為社會教育或學術服務的願景,就意味著至少使用者的數量或滿意度,應該被列為評估的重要考量。除此之外,還有許多要素應該被考量的,本研究的長期目標是對各計畫的數位產出訂定評估指標體系,並藉由評估結果,以達到下列目的:

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論故宮書畫數位影像的建置與品質管理

發表日期: 2008-07-11, 點閱數: 4,965 , 加入收藏櫃

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摘要

 

故宮典藏書畫的影像數位化流程,計有直接數位化與間接數位化兩種。本文從實務經驗,說明直接數位化的方式及流程,探討故宮數位影像的建置,以及數位流程的步驟與品質檢驗方式。在數位化的流程中,前端的影像擷取、檔案類型及色域的轉換,到後端的打樣輸出,主要參考國際標準的訂定,進行環境與流程的管理。在品質管控與檢驗上,以視覺評量與儀器量測作為依據,確保數位影像的品質。

 

關鍵詞:數位典藏、數位影像、色彩管理、數位化流程、品質管理

 

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平面圖像數位化之色彩品質檢驗方法論

發表日期: 2007-12-06, 點閱數: 2,648 , 加入收藏櫃

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故宮器物數位典藏子計畫/張志光

alanpop@npm.gov.tw

一、前言 在參與數位典藏的計畫中,有相當多的計畫或者是計畫中的某一部分,其主要的任務之一即是從事平面圖像的數位化工作。然而到目前為止,對於數位化後之影像品質與管理,卻各有其獨自發展出來的策略與方法。因此,本文提出一個平面圖像數位化之色彩品質檢驗方法,這個方法有別於目前大部分的影像色彩品質檢驗方式,而是在主觀的判斷方式之外,納入較為客觀的數據參照,以及品質導具之使用,使影像色彩品質可以獲得有效之管理。

二、定義 本文定義的平面圖像類文物泛指平面的書法、繪畫、地圖或被視物之主要觀看視角與觀看者成垂直的典藏品,主要觀看視角亦即最佳視角,這個特性有別於3D立體的典藏品,因其被視角度是全方位的,從各種角度皆可獲得不大一樣的變化。特別是觀察角度以及光源種類與射角,會使觀察者對被觀察器物色彩的判讀有很大的影響。   

 

 

彩色花鳥(圖片來源:聯合目錄;

國立歷史博物館收藏)

平面圖像類文物因為只有一個最佳觀看視角,因此將色彩導具與灰階導具一起拍攝,較具有品質管理的必要性。

這是一些色彩與灰階的導具,主要用於管理影像品質,包括曝光、灰平衡、色彩、階調與印刷等。

本導具是Ugra/Fogra Media Wedge CMYK 2.1表,用來驗證輸出設備在色彩複製的一致程度,通常置於輸出樣稿之周圍。檢驗方法為使用色彩量測儀器量測輸出稿之本表數值,比對本表所規定之數值,色差值(Delta E)相差愈小,表示色彩複製愈趨於一致。(Image from: http://www.ugra.ch/index.php?session=14173704&show=100&admin=showLogin)

 

 

清 青玉八方盒(圖片來源:聯合目錄; 

國立故宮博物院收藏)

本圖說明器物會受到光源射角或觀察角度的影響,使得相同材質的青玉或鑲嵌其上之紅寶石有不同的明暗、反光與否、透光程度的色彩變化。

 三、數位化目的與影像品質分類 平面圖像數位化主要目的是取得近似原件品質之數位影像,換言之,即是希望透過數位化設備與技術擷取的影像,可以達到肉眼無法辨識的境界。就此品質目標,影像品質可以大致歸納四大類:「色彩複製」、「細節複製」、「階調複製」、「雜訊抑制」,簡化成「三要一不」的口訣:要色彩、要細節、要階調、不要雜訊。這四大類在大部分的平面圖像中,以色彩對影像數位化品質影響最大,主要是其他三者較易受到觀看距離的影響,而色彩較易被肉眼感覺到差異。

 

四、色彩管理的範圍 影像數位化主要可分為三個階段:輸入→處理→輸出。輸入階段─影像從平面圖像擷取出來;處理階段─針對使用目的進行影像處置;輸出階段─針對使用目的輸出影像。而色彩管理的範圍包含這三個階段,且是環環相扣。好的色彩品質管理即是從輸入、處理到輸出,均可保持色彩的一致性。

 

五、品質檢驗須知 在檢驗影像色彩品質之前,須要先了解品質

 

 六、影像品質管理系統架構 儘管影像品質會因典藏品類別、數位化設備、使用者需求與使用目的,而有等級上的差異,影像品質管理仍可以透過系統性的架構,來對確保數位化影像符合應有的品質標準。這個架構的要件包括:設備、工具、導具、流程、標準、知識與技術等。設備─影像數位化所使到的設備,包括數位相機、掃描器、螢幕、電腦、輸出機等設備;工具─協助設備與數位化流程正常運作的工具,像是色彩量測儀、色彩描述檔產生軟體或影像編輯軟體等;導具:類似色彩尺規的功能,可以是類比的色彩導具,也可以是數位影像的色彩導具檔;流程─是影像數位化的各個步驟依照一定順序的分類大項,如攝影、掃描或輸出等;標準─在設備或流程可作為參考規範的數據或規定的共識,遵循標準可以獲得一致性的品質結果;知識─透過學習所獲得的專業知識;技術─運作前述要件的綜合能力。

 

 七、色彩品質檢驗方法 色彩品質檢驗方法是一種確認影像數位化的色彩品質的技術或專業,可分為主觀的與客觀的方式,主觀檢驗色彩品質的方法是交由專家,對原件與數位化影像或輸出成品,進行色彩複製能力良窳的判定,會因人而異;客觀的是透過色彩導具之科學數據比對,對影像色彩品質複製程度,提出說明。例如:Delta E色差值,量測跟拍平面圖像的色彩導具數據,對照被數位化影像的色彩導具數據,或者是輸出樣稿上之色彩導具數據對照回原始的色彩導具數據檔,色差值越小代表色彩複製的能力越強、越好。影像數位化必須同時考慮主觀的與客觀的方式,主要是因為平面圖像的色彩多樣,色彩導具上的顏色不一定與原稿符合,只能說,當具備許多色塊的色彩導具與其在數位化影像上的色差值相似時,我們假設原稿與數位影像相似。如果原稿的顏色多過色彩導具,或是原稿具有特別的顏色,就無法透過色彩導具複製程度來確認原稿本身的色彩複製度,而是要透過專家的肉眼、專業知識與經驗來進行判定。

 

 八、結語 目前我們缺乏一個容易使用與判別的色彩品質管理系統,現在的影像色彩品質仍大量依賴專家或是承辦者的主觀判斷,影像的色彩品質應該從輸入、處理、輸出到儲存,都可以輕鬆控管,才是我們所需要的。相信不久的將來一定會有更人性化、更友善且較更容易操作的色彩品質管理系統,來協助我們做好影像數位化的色彩品質管理。