第三章 研究材料與方法
第三節 研究方法
(利用軌跡器搭配軟體、Google Earth、
GIS軟體)
(使用HTML、Javascript、Google Maps API、Openlayers API)
輔助資源空間呈現
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一、地理資料收集
資料蒐集方面，整體項目可大致區分為二維的「點」、「線」及「面」三大類 型。「點資料」主要為社區環境各種資源之空間資料與相關屬性資料，空間資料 為資源於空間中的 WGS84 經緯度坐標位置，而相關屬性資料則包含資源名稱、
相關背景和照片、影音以及周圍環境等資訊。蒐集方式主要利用小型 GPS 軌跡 記錄器進行野外實地調查社區資源(圖 3-14)，實際經過各個地點並進行即時定位 獲取空間位置與行進之路線，並同時記錄相關資訊(外觀描述、環境因子、相關 事件等)。另外搭配數位相機拍攝，以幫助獲取生態資源(如昆蟲、植物)或人文資 源及景觀、風景外貌之數值相片(圖 3-15)。
除了以 GPS 軌跡記錄器搭配行動裝置蒐集資料外，對於部分相關單位或機 關本身已存有一些 GIS 圖資，其中亦包含許多「線」與「面」資料：如大內區 地形圖、衛星影像(圖 3-16)、公共設施、水系和道路圖層、保安林區域以及各景 點相關相片等，亦屬於資料蒐集的主要項目之一。
圖 3-14. 攜帶 GPS 軌跡記錄器進行野外搜集資料
圖 3-15. 獲取資源相關影像
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圖 3-16. 大內地區之衛星影像
二、資料庫建置
蒐集完成的資料，利用軌跡編輯輔助軟體或地理資訊系統軟體，進行資料前 處理以及地理資料庫的建置。針對軌跡記錄器所記錄的檔案，本研究以免費軟體 GPS Photo Tagger 讀取軌跡記錄器中的資料，並且於電子地圖上進行展示與初步 編輯，另外以相對應的拍攝時間加入照片。GPS Photo Tagger 主要支援的專案格 式(.ITM)，與多數的地圖顯示套件並不相容。故本研究將利用 GPS Photo Tagger 本身提供轉換其它格式的功能服務，將所有軌跡資料轉換至 KMZ 格式，並以 Google Earth 對資料進行編輯(圖 3-17)，將各種資源進行地理資料建置，最後再 儲存成 KML 檔案類型，以利後續上傳之使用。Google Earth 對於地理資料處理 上，大部分僅屬於純文字間的編輯以及空間中位置的配置等，所提供之功能仍然 有限。因此對於現有 GIS 圖資(點、線、面圖層以及影像)，本研究嘗試以 GIS 軟 體輔助分析與進一步的處理。目前大部分相關領域的組織以商業軟體 ArcGIS 為 處理地理資料之主要工具，而本研究對社區經濟條件適當性的評估與考量，將以 網路上可免費取得之地理資訊系統軟體 QGIS (Quantum GIS)取代 ArcGIS，進行 初步空間查詢、屬性欄位編輯、地圖的坐標系設置或轉換以及影像之地理對位等 (圖 3-18)。
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圖 3-17. 自然生態資源於 Google Earth 進行資料建置
圖 3-18. 利用 QGIS 輔助建置基本資料庫(設定坐標系、加入影像)
收集的地理資料中具有許多的 ESRI 所支援的 Shapefile (.shp)格式的檔案，
以資料庫軟體 PostgreSQL 與內建模組 PostGIS 搭配網頁網架 GeoDjango，再利用 GIS 伺服器開發軟體 MapServer 中所提供的 GDAL 套件，讀取 Shapefile 檔案(投 影坐標系、屬性欄位等)(圖 3-19)，並將不同的點、線、面圖層，在經過 QGIS 編 輯處理完成後的幾何空間資訊與屬性資訊(圖 3-20)等儲存於 PostgreSQL 資料表 內(圖 3-21)。
圖 3-19. 利用 GDAL 讀取 Shapefile 資訊
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圖 3-20. 於 QGIS 中開啟圖層屬性資料欄位
圖 3-21. Shapefile 屬性資訊存入 PostgreSQL 資料表內 三、平台建構
對於伺服器端(Server Side)的配置方面，利用開放源碼網頁框架 Django 與 Apache 軟體進行伺服器環境(WebServer)開發，以 Django 本身所提供的工具或服 務和利用 Python 語言的撰寫，設置網頁架構之間的交互運作方式，以及資料內 容的處理與轉換不同形態之過程；並配合 MapServer 與資料庫軟體的結合，幫助 各種地理資料的讀取、輸出與輸入。而於客戶端介面的設計方面，利用 HTML 與 JavaScript 架構出動態且具互動性的網頁介面，以及提供使用者上傳或分享文 字、檔案(照片或影音)資料等服務，並以 CSS (Cascading Style Sheets)工具美化網 頁外觀與網頁上內容的配置；另外地圖上各種 GIS 圖層的呈現部分，則藉由
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Google Maps API 與 Openlayers API 應用程式，將數值地圖嵌入於網頁並提供使 用者瀏覽和操作。
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小於或等於特定距離(distance_lte) 點-點、線-點、面-點
交集(intersects) 點-線、點-面、線-線、線-面、面-面 面積(GeoQuerySet.area()) 面
長度(GeoQuerySet.length()) 線
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在 GeoDjango 與 PostGIS 的環境下，不論是伺服器端自行加入或使用者所上 傳的地理資料，其儲存模式多以經緯度坐標系為基準。針對不同資源點間的距離 分析，由於 GeoDjango 本身不提供 WGS84 經緯度坐標系中兩點間的實際空間距 離計算工具，故本研究採用以下公式(史天元，2000)，將坐標轉換至 TM 二度分 帶，再利用歐基里德距離(Euclidean Distance)公式求算：
( ) 120 cos
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道之緯度(零度)，Dis為實際間距離。
針對數值地圖上本身的距離及面積量測方面，主要以 Openlayers API 本身所 提供的測量物件模組，搭配 Javascript 語言設計，以供使用者操作。
六、公眾參與方式
由前述文獻回顧中，可知目前已存在許多 WebGIS 以及 PPGIS 的應用例子，
但國內絕大部分的 WebGIS 系統，雖然亦有強調公眾參與理念，透過平台上的資 源分享瀏覽，可使平台使用者了解各項資訊，但於資料的提供與管理層面，對於 所有使用者仍有一定的限制，多半僅有少數系統管理者可對地理資料進行新增與 管理。本研究將公眾參與方式加以延伸，使傳統單機 GIS 所擁有的地理資料編 輯、管理技術，轉變成為一種公開的 WebGIS 平台，並且提供所有使用者於平台 上擁有各自的資料管理系統。
於系統設計方面，讓系統中每個使用者擁有各自的檔案，並且能夠對其進行 管理與分享；而對於平台上已存在的所有資源資料，設計出資訊交流功能，使其 他不同的使用者可針對特定目標的資料，藉由 WebGIS 平台直接進行意見討論與 圖片分享。
為促進公共參與目標，本研究多次舉辦工作坊，與社區進行溝通與交流並了 解社區本身的運作情況，再藉由上課與討論方式訓練社區之成員，讓社區使用者 增加各種工具、軟體和 WebGIS 系統操作之熟悉度，同時提倡社區居民共同參與 資源規劃與管理能力。具體項目包含資料蒐集，GPS 軌跡記錄器的操作、軟體基 本安裝、資料編輯過程、系統畫面的操作練習等。
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第四章 結果與討論
第一節 WebGIS 平台建置
本研究利用開放源碼軟體，建立社區環境資源系統之 WebGIS 平台，提供使 用者於平台進行資料的上傳、管理，並於網路數值地圖上呈現出來。網站平台架 構大致上可分為網站首頁、功能選單頁面、系統管理、交流討論功能以及分析工 具等。
一、網站首頁
基本介面包含數值地圖、使用者帳號註冊申請、登入系統、分析查詢工具列 等；數值地圖呈現可選擇 WMS (圖 4-1)、地形圖(圖 4-2)及 Google 網路地圖(圖 4-3 和圖 4-4)、環境資源及各種疊加圖層如地標、道路、縣市多邊形(圖 4-5)。
圖 4-1. 網站首頁地圖(WMS 底圖)
圖 4-2. 網站首頁地圖(地形圖作為底圖)
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圖 4-3. 網站首頁地圖(Google 二維平面底圖)
圖 4-4. 網站首頁地圖(Google 衛星底圖)
圖 4-5. 網站首頁地圖(疊加各縣市圖層) 二、註冊頁面
使用者輸入完各項基本資料後，由系統管理者進行資料審核，並寄送註冊結 果通知信(圖 4-6)。
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圖 4-6. 註冊頁面 三、功能選單頁面
登入後，進入多功能選單頁面(圖 4-7)，可對不同的地理資料進行新增、上 傳與刪除，主要分為「單一資源管理」、「KML 壓縮檔管理」、「影像圖層管理」、
「社區帳號管理」(社區管理者部分)和「WMS 圖層管理」等項目，以下分別說 明。
圖 4-7. 功能選單頁面 (一) 單一資源管理頁面
於 Google Maps 圖層上點選目標位置，並輸入相關屬性資料(資源名稱、簡
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介、圖片或影音)等，可將單一資源上傳至系統(圖 4-8)並儲存於資料庫內。資料 表內不僅存放經緯度之位置資訊，透過 GeoDjango 與 PostGIS 亦同時儲存點位之 幾何與位相資訊。
圖 4-8. 單一資源管理頁面 (二) KML 壓縮檔管理介面
社區民眾以 GPS 軌跡記錄器搭配數位相機所蒐集的資料，於 Google Earth 完成資料庫建置，並存成 KML 檔案格式，透過 KML 壓縮檔管理介面(圖 4-9)可 分享與瀏覽不同使用者所上傳的軌跡資料，且軌跡點能夠與相對應的照片一併呈 現(圖 4-10)。另外，有限於 Openlayers 後端伺服器端對於較大檔案之 KML 顯示 速度效能較 Google Maps 來得差，因此採用 Google Maps 為 KML 疊加層顯示之 工具。
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圖 4-9. KML 壓縮檔管理介面
圖 4-10. KML 配合照片展示 (三) 影像圖層管理
根據影像的左下角與右上角的實際空間位置，輸入經緯度坐標後並將影像上 傳，可經由系統自動地理對位，並套疊在 WMS 底圖上面瀏覽(圖 4-11)。
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圖 4-11. 影像圖層管理 (四) WMS 圖層管理
許多相關機構具有 WMS 的地圖服務，甚至少數會免費開放給使用者。目前 國內組織如內政部國土資訊系統資料倉儲及網路服務平台(Taiwan GeoSpatial One Stop, TGOS)或是經濟部中央地質調查所皆有提供一些免費 WMS 圖資的發 佈服務。在 WMS 圖層管理介面中輸入相對應的 URL 位址後，可將該伺服器端 的 WMS 地圖加入平台中觀看(圖 4-12)。
圖 4-12. WMS 地圖管理
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四、系統各項管理
為確保平台上所提供的各項資料與使用者本身的品質，因此在此兩方面皆設 計管理機制，詳述如下。
(一) 管理權限設定
系統管理者可自行決定賦予不同社區的各項管理權限(圖 4-13)，藉此讓多個 社區使用者共同加入資料維護與監控工作，以減輕系統管理上的負擔，。
圖 4-13. 管理權限設定介面 (二) 所有帳號管理介面
系統管理者可藉由帳號管理介面對所有使用者名稱進行新增與刪除(圖 4-14)。另一方面，為保障平台系統的安全性，任何請求帳號註冊的使用者，皆 需經過管理者的審核再予以決定是否新增(圖 4-15)。
圖 4-14. 帳號管理介面
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圖 4-15. 註冊帳號審核介面
圖 4-15. 註冊帳號審核介面