測量，工程之基礎、工程之品管師(1/2)

撰稿‧攝影 張國儀

談到測量，大家腦子裡浮現的會是什麼樣的影像呢？是不是頭戴著工程帽的人，站在三角架似的儀器旁，伸出一隻手來東西比劃，然後在紙上寫下幾個數字？這似乎就是一般人對測量的刻板印象。想像中，測量是個勞力工作，不但非常技術性，而且沒有什麼太高深的學問。用這樣的方式來形容過去的傳統測量，或許不會有人跳出來抗議，但是，今天的測量，不但已經不再是勞力工作，反而可以說是走在科技時代的尖端。現在，測量已經不再只是測量，而是包含整個地球範圍在內的「空間資訊」專業了。這一次杜風特別訪問了土木系測量組的趙鍵哲、徐百輝，以及韓仁毓三位教授，請他們來告訴大家有關測量的發展故事。

趙鍵哲教授 專長：攝影測量、 誤差理論、 三維物表重建	韓仁毓教授 專長：工程測量學、衛星測量學、 測量平差、變形分析	徐百輝教授 專長：遙感探測、影像處理、 小波理論、地理資訊系統

傳統的測量
先說說傳統的測量吧，早期的測量，要求測量的控制點與點之間必須要能通視。於是，通常這些控制點會設在高處，像是山上的至高點，或是都市的高樓之上。「所以，以前做測量的人，尤其是要去對這些控制點施測的人，都要是很好的登山者，必須要有能力爬到山上去，從這個山頭看到另外一個山頭。」趙鍵哲說。這種特性，在很大程度上也限制了女性參與的可能性，除了要有能力爬山，還要有能力負重，才能將儀器扛著一起爬到置高點上進行量測。在過去，測量有很大部分仰賴人力才能完成，人要親自出門去收集資料、資料收集回來了要由人來動手計算、用肉眼來判讀。換句話說，傳統測量必須花費許多人力與時間。

那麼，為什麼要做測量呢？徐百輝笑著說：「測量為工程之母呀。」不管做什麼工程，一開始一定都要先測量出範圍，並且根據測量的結果進行設計規劃，而規劃之後亦必須仰賴測量才能夠進行後續的工程施作。如果要說更貼近一般人日常生活的測量，那就是每個人出門旅行時都一定使用過的各地地圖了，這些地圖也都是依據測量成果畫出來的。

早期，臺灣並沒有畫地圖，一直到了開始進行十大建設，才因為工程需求而做出了所謂經濟建設版的地圖。韓仁毓說：「由這一點可以看出來，沒有測量，國家建設無從開始。」此外，韓仁毓也表示，傳統測量的確可以說是門古老的學問，而且測量分析所需要的數學基礎也已經發展完備，難免會給人偏於技術性的感覺。

測量的三個工作階段
趙鍵哲指出，測量共分為三個階段，簡單說來就是把資料(data)轉換為資訊(information)，最後解讀成為知識(knowledge)。第一個步驟當然要先進行資料的收集(data acquisition)，也就是去收集點位的坐標；第二個步驟再根據這些點位坐標萃取出有用的資訊(information extraction)，也就是解讀出這些坐標所代表的意義為何，是裸露的地形，還是蓋有建物；而最後一個步驟則是將這些資訊明確地推演出來，成為可以應用的知識。「測量，就是進行資料的收集與分析。」趙鍵哲說。

現代的測量
隨著科技的進步，測量技術與範疇也產生了極大的改變。一般說來，由於目前測量的對象與範圍非常廣，依不同的方式與技術，可概分為三個領域，第一個領域是：遙感探測與航空攝影測量。遙測是用衛星來做地表現象的觀測，而航測則是用飛機來做觀測，載體不同，應用之處也不同。第二個領域則是地理資訊系統(GIS)，也就是將測量得來的空間資訊利用電腦或資訊技術(IT)進行圖資的處理、分析及展示。「比方說，原來地圖只是畫在紙張上，現在隨著電腦技術的進步，資料可以輸入電腦中，透過網路傳輸，或是做成立體圖像，而因為要用電腦處理這些圖資，就衍生出所謂的地理資訊系統。」徐百輝解釋。第三個領域則是大地測量，其主要探討的是考量地表實際起伏以及重力場等因素，在大範圍區域進行高精度測量所需的理論與技術，目前相當熱門的GPS衛星定位系統即是屬於這個領域範疇。

衛星時代
由於現代的測量技術結合了電腦科技以及各種感測器，使得資料蒐集的速度突飛猛進，「同樣一個任務，過去可能要好幾個月才可以測完，現在可能幾分鐘就完成了。」趙鍵哲說。過去如果要做傳統所謂的控制測量，從台北做到屏東，可能要花五到十年的時間，也只有國家才有這樣的人力與財力可以進行這樣的任務，但是到了現在這個衛星時代，每天都可以做一次臺灣頭到臺灣尾的測量。衛星的出現，等於是把以往放在地面高處的控制點全部移到天上去了。衛星的範圍廣、速度快，資料的收集量真是不可同日而語。專長在衛星大地測量的韓仁毓認為，影響現代測量最大的就是衛星，「現在無論是遙測、航測或GPS，全都與衛星息息相關。」早期因為衛星攝影的解析度不夠高，只能進行大範圍的攝影，並且僅作為輔助判讀的角色，不過現在衛星影像的解析度也越來越進步，慢慢地與航測的精度相近了。然而，由於資訊取得容易，資料量一下變得非常豐富，並且精度越來越高，問題也於焉產生。「許多過去我們不是很在意的資訊，現在都開始注意了起來。」韓仁毓說。

問題在哪裡
資料多了，問題也就來了。要如何去萃取這些資料，並做出正確且有用的判讀，這就是目前測量中非常主要的重點，所以，也可以說目前測量的重點偏重於資料收集後的分析與判讀部分，而這一部份與電腦又有很大的關聯。此外，韓仁毓提到，過去一些我們不曾注意到的問題，現在因為資料量的豐富而露出端倪。比方說，過去可能每隔數年才會重新測量並更新坐標，但現在透過衛星所接受到的資料，會發現同一個位置的坐標每天都不一樣，因為板塊每天都在移動。這會造成什麼問題呢？試想，坐標改變，土地的界線就會有異動。簡單地來說，以臺灣為例，臺灣一年會移動幾公分，而且是東西兩岸夾縮，對住在中間的民眾來說，其所擁有的土地面積就會縮小了。「目前是還沒有造成什麼問題，但是相信未來這樣的問題會越來越嚴重。」韓仁毓說。他也提到，臺灣還有很多未登錄地，以後這些地會慢慢消失，並且出現所謂的重疊地，也就是我的地疊到你的地，問題就會更複雜了。即便在今日，土地糾紛都是時有所聞，大家漸漸體認到土地的價值，土地界線的劃定，實在是非常重要的民生與國家大事。《下一頁》

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