行動地理資訊系統開發

本計畫在研究地區之野外調查資料蒐集方面，以 GPS 軌跡記錄器與 PDA 做為 工具，搭配數位相機攝取影像，同時記錄影像資料與空間坐標。GPS 軌跡記錄器 為一很輕便的行動裝置，可記錄行進過程中的點位坐標與衛星時間，其定位精度 約在 5m 左右。在以數位相機攝取影像之前，先確定相機之系統時間為正確，即可 利用軟體將影像與 GPS 坐標配對，使影像具有正確的空間坐標，便可透過 Google Earth 或 Google Maps 展示空間位置與影像，也可與 GIS 的各種圖層套疊，圖 4-1 與圖 4-2 為 GPS 軌跡記錄器與影像配對軟體之執行畫面。

圖 4-1. GPS 軌跡記錄器

圖 4-2. GPS 坐標與影像配對軟體之執行畫面

GPS 軌跡記錄器的價格低廉，攜帶方便，在野外調查資料的空間坐標蒐集上 為一很方便的工具，但是由於記憶體容量有限，僅能紀錄坐標，且缺乏可以即時 顯示定位成果的工具，只能事後透過軟體呈現在地圖上，以及給予調查資料必要 的描述。為了便於在野外即時顯示調查資料的空間位置，且能紀錄必要的屬性資 料，本研究以崧旭資訊公司所開發的 SuperPad Studio 設計可供 PDA 使用的軟體，

使用者可透過在 PDA 上的 SuperPad 軟體呈現地圖，並利用 PDA 內建的 GPS 接收 器蒐集點位坐標，若 PDA 具有攝影功能可同時拍照，或另以外部的相機拍照，再 經由前述的程序將 GPS 坐標與影像作配對處理。SuperPad 提供 GPS 設定、GPS 資料蒐集與展示、圖層管理與展示等功能，也可以即時編輯圖層的資料，因此在 記錄點位坐標與影像資料的同時，也可以記錄屬性資料。且 SuperPad 所蒐集的資 料為 ESRI 的 Shapefile 格式，在內業處理時可以直接將 PDA 儲存的圖資上傳給桌 上型電腦，不需再經過資料轉換的過程，因此在資料蒐集與處理的效率，以及資 料品質的提升方面均有很大的幫助。圖 5-3 與圖 5-4 為 SuperPad Studio 系統介面與

SuperPad 之軟體操作介面。

圖 4-3. SuperPad Studio 系統介面

圖 4-4. SuperPad 軟體操作介面

除前述提到所使用之行動裝置外，本計畫將提供以另一種 GPS 軌跡記錄器

(GPS-iBlue821)及搭配軟體進行資料收集及彙整。圖 4-5 為軌跡記錄器外觀，與表

3.Log/Memory LED

收到訊號時每兩秒閃一下會紀錄路徑

該軌跡記錄器所搭配的輔助儲存軟體為 GPS Photo Tagger，可至網路下載取 得，但啟動軟體需要一組註冊碼。此軟體可幫助 GPS 軌跡記錄器設定各種參數如

記錄頻率、方式等以及儲存資料的管理和刪除。基本介面如圖 4-6 所示，將 GPS 軌跡記錄器開啟後可讀取資料，並提供編輯及加入照片的功能；數位相機所拍攝 之相片，可依據拍照時間之先後分別配對到各個軌跡記錄點(圖 4-7)。此外，該軟 體亦有提供將軌跡記錄資料轉換為可供 Google Earth 使用之 KMZ 格式之功能，以 利後續於 Google Earth 資料庫建置及整理(圖 4-8)。

圖 4-6. GPS Photo Tagger 初始介面

圖 4-7. 將軌跡資料載入 GPS Photo Tagger 並加入照片

圖 4-8. 將軌跡資料轉換為 KMZ 格式於 Google Earth 展示 4.2 研究地區空間資料庫建置

本計畫將建構研究地區之空間資料庫管理系統，以整合研究地區之人文與自 然資源基本資料，藉以分析社區發展生態旅遊之機會與挑戰，並協助社區推廣生 態旅遊。為了解社區林業計畫執行成效，並將蒐集歷年參與社區林業計畫之社區

的相關資料，以建立空間資料庫，作為後續空間統計分析之基礎。資料庫的架構 如圖 3-1 所示，主要項目包括：社區基本資料、自然原調查資料、景觀調查資料、

圖籍資料等。

為考慮未來資料分享之相容性，圖檔與影像檔以相容性高之 Shapefile 向量資 料，以及 JPEG 影像格式儲存，透過關聯式資料庫管理系統(RDBMS，Relational DataBase Management System)管理資料庫。由於本計畫以網頁介面管理相關資料，

使用者可以透過一般的網頁瀏覽器查詢相關資料，無須安裝特殊的軟體，且管理 者也可以透過網頁管理資料，包括資料表格的建立、新增、刪除、更新，以及使 用者管理等。在系統設計方面，仍採用可以免費獲得的軟體開發工具，即 Django 網站管理框架系統，自行撰寫 Python 工具軟體，藉以建立網頁管理系統，並使其 和資料庫作連結。

本計畫所使用的 Django web application framework，為一個全世界開發者參與 的開源專案，以 Python 語言為基礎，可快速開發實用又乾淨的網頁。Django 是 因應某一個線上新聞網站的運作開發而成的，它的設計主要是為了能處理密集的 新聞資料，以及讓網站開發者可以在最短的時間內看到網站開發的內容。其主要 的優點就是可以快速開發一個高效能及精緻的網站，Django 為 barebone 架構，提 供網頁設計的高度彈性，並支援地理資訊系統，內含 GeoDjango。Django 採 MTV 的設計架構，其 MTV 說明如下如下：

M:即 Django 的模組，用來描述資料表。而資料表的欄位是由 Python class 所 組成，此 class 稱之為 model。

T:即 Django 的模板，用來描述網頁的設計頁面，可以配合 CSS 程式語言使網 頁自動化的呈現。

V:即 Django 的控制邏輯所在，是整個 Django 網頁框架運作的核心，以 Python function 所組成。

Django 是以 Python 語言為基礎的開發工具，Python 擁有強大的標準函式庫，

且標準函式庫可以由使用者自訂擴充，使 Python 儼然成為一種應用於其他語言與 工具之間的語言。由於支援多種標準格式和協定，如 MIME type 和 HTTP，Python 非常適於編寫網際的應用軟體，如：使用者圖形模組、連線到關聯式資料庫、任

意精度的科學運算、正規表式的支援和進行單元測試。

可擴充性可說是 Python 作為一種程式語言的特色，新的內置模組（module）

可以用 C 或 C++寫成，而我們也可為現成的模組加上 Python 的介面。Python 可以 讓使用者避免過多的語法的羈絆而將精力集中到所要實作的程式任務上。因此 Python 具有非常龐大的程式函式庫，透過它們可以快速完成絕大部分常用的任 務，如：從某個 URL 中獲取資訊、正規表式、獲得某個檔案或字串的 MD5 特徵 字串、多執行緒、XML 及 HTML 的分析等。本研究及以 Djano 與 Python 開發所 有需要用到的軟體工具，其系統架構如圖 4-9 所示。

圖 4-9. Django 系統架構圖

由圖 4-9 可知，Django 自己有內附一個 HTTP server，使用者從瀏覽器透過 HTTP server 來要求資料時，Server 會對照 urls.py 來找到相對映的 Python 程式 (views.py)來處理。在處理的過程當中，若有牽涉到資料庫時，就會透過 views.py 裡的函式呼叫從 models.py 所建立的資料表資料。通常我們會讀某一個 template 檔，而此時 Django 就會將 template 所需要的資料都處理過後，再做回應，呈現 在瀏覽器上。

使用 Django 的優點為可以動態地與資料庫作連結，以達到資料的即時性。利 用動態網頁技術及 Google Maps API，本研究開發出一套能整合行動裝置所獲得的 空間資料的地理資料庫管理平台。使用者可以輸入欲搜尋的社區景觀或社區內自 然景物種類名稱或是關鍵字，利用此種查尋方式將研究地區內已經有建立的資料 在網頁上呈現給瀏覽者。配合 Google Maps API 功能，管理者可將景點位置、所 拍攝之景觀相片以及與景點相關之敘述輸入管理系統並以 Google Maps 地圖顯示 所在之處，再利用網頁方式呈現給使用者查詢觀看。

本研究所蒐集之資料除了既有的圖資、文字資料之外，還有大量野外調查的 自然資源影像資料，例如：景點、昆蟲之影像資料等，由於原始影像資料十分龐

大，需將影像做適當的處理才能快速的建立資料庫，因此採用 Python 與 C++語言 開發影像資料處理工具程式。圖 4-10、4-11、4-12 顯示研究地區的景點、昆蟲與 野生動物的影像資料。

圖 4-10. 大內鄉景點照片

圖 4-11. 三星雙尾燕蝶

圖 4-12. 草花蛇