地理數據已成為驅動城市治理、環境監測的關鍵基石。臺灣大學理學院開設的「地理數據科學(Geographic Data Science)領域專長」,以培養學生的空間資料處理與分析能力為目標,強調結合數學、統計、程式設計與地理資訊的系統性訓練。
此領域專長課程設計建議修課學生具備基礎的數理與資料分析能力,先備課程包括:微積分、程式設計與統計學等。
整體課程設計自初階入門至進階實作,同學預期預備地理數據處理的基本觀念,中階課程將地理數據分成向量與影像等兩種主要數據型態。
課程模組分為五門主課:
1.地圖與地理資訊系統
作為導論課程,介紹地理數據科學的整體概念與基礎工具,協助學生建立空間資料的基本觀念。
2.遙測學原理
著重於衛星影像與航空攝影等影像資料的來源與處理原理,幫助學生理解如何從遙測資料擷取地理資訊。
3.空間分析
探討向量資料中的幾何位向關係,結合統計推論技術,進行點、線、面等資料的空間關聯分析。授課主題包括:地理空間視覺化(geospatial visualization)、地理數據處理(geo-processing)、點型態分析(point pattern analysis)、空間自相關(spatial autocorrelation)、熱區分析(hot spot analysis)等;輔以導讀地理空間觀點的實證論文,理解各種方法的延伸應用。本課程將使用R程式及其空間分析套件,培養同學對於空間資料分析的實作能力。
4.空間資料蒐集方法
整合資料蒐集、分析與解釋等,建立地理數據科學研究的核心能力。本課程設計為進階實作課程,在同學們已經學習了基礎的空間資料呈現(地圖學)、空間資料分析(地理資訊系統及空間分析)、遙測影像原理與處理(遙測學原理)之後,進而透過專案計畫執行與實際操作,熟悉如何親自蒐集空間資料,並瞭解基本的資料處理流程。
本課程會使用到測量學、(數值、航空)攝影測量、(衛星)大地測量、地形測量、製圖學、測量平差、遙測影像處理等部分知識與原理。由於相關理論多元,因此課程著重在儀器操作、資料處理等實務操作。本課程設計是以實作(hands-on)為主,且會受到天候影響,會有數週的時間沒有課堂上課,而是分組利用原本上課時間或空堂時間進行實作。本課程也會安排多個單位參訪與業界公司展示,希望同學們能藉此多暸解空間資料蒐集在業界與實務上的應用。
本課程希望在修課當中能了解常見的空間資料蒐集方式及其原理,並熟悉相關的儀器與軟體操作,且透過專題研究計畫的規劃與執行能有執行專案計畫的經驗。也希望同學們在課程當中,能練習使用程式語言擷取與分析空間資料,並從資料處理成果當中解讀地理現象。
課程實作及參訪照片如圖一、圖二、圖三。
5.總結課程
作為模組最終課程,提升學生整體應用與專題研究能力,強化領域專長與實作經驗。
此領域專長模組課程歡迎對空間資料分析有興趣的學生加入。透過理論與實務並進的學習歷程,學生將能掌握解析空間現象、解決實際問題的專業能力。詳細課程資訊請參見: 208002 地理數據科學
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