幾乎每次中階地圖課後，總會收到類似的詢問:
同學們目前知道的套圖方是是把gpx拉到宗達學長的網站，但沒辦法產出像你套圖出來的那種漂亮乾淨的圖！
想請問學長是用什麼方式產出這樣的圖的呢?
知道是 QGIS 後，大家總會興沖沖研究了下，然後就，沒有然後了…..
我完全理解 QGIS 學習門檻實在有點高，所以如果把我學習使用 QGIS 過程學到片段資訊寫下來，或許能讓大家稍微容易親近?
不過我要提醒，我並沒有受過完整 GIS相關訓練，底下所提到的資訊都是我個人的理解，或許會有誤解或過於簡略的狀況，整個資訊組織方式和涵蓋也可能鬆散或不完整，請大家在閱讀時多多保持懷疑。
資料結構
一開始就會碰到兩種陌生的儲存空間資料的資料結構：Raster 和 Vector。但這兩種具體有什麼不同? 適用在那些場景上? 聽說 Vector 資料放大不會失真，為什麼? 那 Raster 有什麼優點?
我借用底下這張圖來解釋
Raster 資料
Raster 資料是一個超大型矩陣，把一的空間劃分為一群固定大小的cell，每個 cell 包含對應的資訊，包含連續資料，比如高度，溫度或衛星圖或不連續資料，比如人口數或小七數目。
Vector 資料
Vector 資料是一堆基本資料的組合，把一個空間用點，線或區域表達，一個位置是一個點，一個向量是一個點加一條線，一個區域多個向量形成一個封閉空間。
差異
在呈現上，Raster 資料簡單好呈現，但相對資料量龐大，處理上耗費時間資源。常見的檔案有， GeoTIF (*.tif) 。我們由內政部地政司取得的 20M DTM 資料，就是這種格式，每個 cell 包含121度二度分帶的 (TM2)台灣本島和部分離島以 20mx20m cell 劃分後的高度資訊。(上面那一堆二度分帶，TM2 等咒語，後面會解釋)。
Vector 資料則剛好相反，呈現上需要依賴電腦的運算畫出點線或區域，但也因此縮放不會失真變形，而且在資料加工處理上則非常容易，常見的檔案有， GPX (*.gpx)，大家從 GPS 系統匯出的軌跡檔就這類資料。如果有興趣可以用個任意編輯器打開，就可以看到以 XML 表達的 waypoint, track, 等等，所以當某個GPS 軟體( 山林日誌或Ourxmaps) 讀入這個檔案後，便會在地圖上畫出對應的點位和路線。
大地座標系統
坦白說，我不確定學術上是否這樣稱呼，總之，大地座標系統再分為兩個面向討論：大地基準(Datum) 和投影方式 (Projection)。
大地基準就是如何看待參考地球這個橢圓球體? 可以是衛星資料或三角測量取得，包含地球的半徑，扁率等等參數。
投影方式就是如何將橢圓形的地球投射到平面上。為什麼需要投影，因為球體座標不好操作和計算。包含有圓柱狀投影，三角錐狀投影或平面投影等等方式。
因此不同的大地座標系統間的相同座標可能不代表相同位置。
TWD97
這應該是我們台灣最常用的大地座標系統了。當我們說我們使用TWD97時，其實背後隱含了非常多不言而喻的細節。包含參考橢圓球體 GRS80 (這決定了半徑，扁率)和 二度分帶橫麥卡托投影。
但什麼是二度分帶? 為什麼是二度分度? 為什麼不是五度分帶? 還是什麼四十七度分帶之類的?
我借用底下這張圖來解釋
橫向麥卡托投影 (Transverse Mercator projection) 有個問題，中央越往東西兩側延伸，變形越嚴重，實際能用的只有中央經線附近區域，所以不可能是全世界就一條經線， 早期世界上廣泛使用 UTM 座標系統就是使用每六度做一分帶，將全世界分為60分帶，但一來台灣東西一來也才140公里左右，六度對台灣實在太大了，二來台灣剛好在51分帶的邊緣，變形嚴重，這對台灣這種寸土寸金的小島，在做國土規劃或工程設計時不能接受， 所以政府改採二度分帶橫麥投影，簡稱為 TM2，以東經121度當中央經線，左右各取一度，為讓所有座標為正，座標軸向左橫移250公里，參考橢球體為 GRS80，稱為 TWD97，因為只有兩度，可以提升精度，台灣都在同一分帶內，使用也方便。不過，金門澎湖馬祖等離島就是不在同一分帶內了。
TWD67
也是一樣採二度分帶，和 TWD97 差別就在對於地球這個橢圓球體的參數並非採用衛星觀測，而是天文觀和三角定位等等方式得出， 所以這個系統所測得的經緯度只適用於台灣附近的區域。也因為對地球橢圓球體的參數不同， 相同地點在 TWD97 和 TWD67 大地基準下的座標是有差異的。
WGS 84
WGS84 是美國國防部用以統一世界的大地座標系統，這應該是目前最普遍的大地基準系統，大家的 GPS 系統，不論手機或手錶，預設也都是使用WGS84，以 GPS 全球定位系統而建立，TWD97 與 WGS84 參考橢圓球體兩者相差不大，兩者相同座標的實際位置大約幾公分至數十公分。
EPSG (European Petroleum Survey Group)
為了方便世界各國的坐標系統的轉換及辨識，一般使用EPSG Wkid來為坐標系統取代號，在台灣的我們常使用的編碼如下
- WGS 84/Pseudo-Mercator，WMS,WMTS 使用 :EPSG:3857
- WGS 84，kml, geojson默認使用 :EPSG:4326
- TWD97/TM2 Zone121:EPSG:3826
- TWD67/TM2 Zone121:EPSG:3828
等等，不是說好大家都用 WGS84，為什麼會有EPSG:3857 和 EPSG:4326 的差別?
我的理解是這樣的，前者有投影，而後者並沒有投影，儘管兩者都可以用以定位，但因為 EPSG 4326 並未經過投影，所以預設地球形狀為球體，但EPSG:3857則是已經經過投影，地球形狀就是一個平面了。
好，那有沒有投影又有什麼影響？ 經過投影的座標系統(EPSG 3857，EPSG:3826，EPSG:3828 等等) ，因為投影時已經轉換過球體到平面，所以平面空間運算 (比如兩座標間的距離)簡單，也符合地圖是平面的需要，但也因為投影原因，越偏離投影中央的位置，變形越嚴重，另外，不同座標系統的投影參數 (比如地球中心或形狀)會讓不同座標系統的相同座標會有實際位置偏差，就比如大家都耳熟能詳的 TWD97和 TWD97下的相同座標代表的位置會有數百公尺的偏差就是這個原因。
簡單點說，因為要全球標準化，座標資料(GPX，GeoJSON 等等) 都是以EPSG:4326 儲存，但圖資則是以EPSG:3857或EPSG:3826 儲存。
WMTS (Web Map Tile Service) 與WMS (Web Map Service) 與 XYZ Tiles
大家在使用 GPS 時，通常會優先考慮離線地圖，畢竟我們去的地方往往沒有網路，但離線地圖一來檔案大新增不方便，二來圖資更新時麻煩。所以如果是要套圖或運算資料時，網路往往不是顧慮，則使用線上地圖是比較方便的，也可以很容易嘗試不同的圖資。
線上地圖有不同標準提供方式，包含有WMTS、WMS或 XYZ Tiles，差別是WMTS是提供地圖的「圖磚」(Tiles)，也就是把地圖切成一小塊一小塊給用戶端，提高效能。另外，不論方是WTMS或WMS，都還要考慮縮放度 (Zoom)。 XYZ Tile 則直覺方便使用，URL 內帶入 X/Y/Z (Zoom)，返回對應圖磚。
常用的資源如下:
- 國土測繪圖資網路地圖WMTS服務：通用電子地圖，正射影像圖http://maps.nlsc.gov.tw/S_Maps/wmts
- 地圖產生器WMTS服務：魯地圖，happyman gpxhttp://tile.happyman.idv.tw/mp/service
- 臺灣百年歷史地圖WMTS服務：各種古地圖，經建版地圖https://gis.sinica.edu.tw/tileserver/wmts
- 水利地理資訊服務平台：河川名稱 ，水線https://maps.wra.gov.tw/arcgis/services/WMS/GIC_WMS/MapServer/WMSServer?VERSION=1.1.1&LAYERS=RIVERLIN&STYLES=&SRS=EPSG:102443&BBox=143476,2426736,360482,2810118&WIDTH=150&HEIGHT=200
- OpenStreetMap XYZ Tiles服務 https://tile.openstreetmap.org/{z}/{x}/{y}.png
- 魯地圖彩色版 XYZ Tiles 服務 http://rudy.tile.basecamp.tw/{z}/{x}/{y}.png
- 魯地圖清爽版 XYZ Tiles 服務https://tile.happyman.idv.tw/map/moi_osm/{z}/{x}/{y}.png
- Google Map XYZ Tiles服務http://mt0.google.com/vt/lyrs=y&hl=en&x=%7Bx%7D&y=%7By%7D&z=%7Bz%7D&s=Ga
- Google Terrain XYZ Tiles服務http://mt0.google.com/vt/lyrs=p&hl=en&x={x}&y={y}&z={z}
