地理研究 第61期 民國103年11月
Journal of Geographical Research No.61, November 2014 DOI: 10.6234/JGR.2014.61.05
應用志願性地理資訊於社區物種調查之研究
*
Application of Volunteered Geographic Information
in Community-Based Species Investigation
郭芳妤
a詹進發
b許世宏
cFang-Yu Kuo Jihn-Fa Jan Shih-Hung Hsu
Abstract
Taiwan is abundant in ecological resources, and species investigation will contribute to preserve species diversity and ecological balance. However, due to high biodiversity and wide distribution of species in Taiwan, the traditional investigation works cost a lot of money, time, human and material resources. Therefore, this study uses the concept of volunteered geographic information (VGI) to encourage the public to collect field data and to participate in species investigation for local communities. With local knowledge and enthusiasm about the community, residents are capable of collecting species data more effectively and efficiently. On the other hand, through volunteered participation in species investigation, residents will have better understanding about the current status of ecological environment in the community. Thereby the residents can realize the importance of ecological conservation and biodiversity, and promote their awareness of environmental conservation.
With the rapid development of mobile technology in recent years, mobile devices such as smartphones and tablet computers are gaining popularity. In order to make the investigation of species for communities more quickly and conveniently, this study makes use of the functions of most smart mobile devices such as real-time positioning, wireless networking, and digital camera to build a mobile App system for community-based species investigation. The mobile App system can serve as a tool for species investigation, and it also provides with location-based inquiry services timely and efficiently. In addition, Geographic Information System (GIS) is applied to manage the geodatabase, and a WebGIS platform is built to facilitate data sharing and analysis.
*本文初稿曾發表於 2014 年 5 月 24 日第十八屆臺灣地理國際學術研討會 a 國立政治大學地政學系碩士班研究生
b 國立政治大學地政學系副教授，通訊作者 c 真理大學休閒遊憩事業學系副教授
Keywords: volunteered geographic information (VGI), WebGIS, Mobile App, community-based species investigation
摘 要
台灣擁有豐富而多樣的自然生態資源，而物種調查將有助於維護物種之多樣性與生態平衡。 然而，台灣生物多樣性高且分布廣闊，調查工作往往需耗費龐大的人力、物力、經費與時間成本。 故本研究採用志願性地理資訊（volunteered geographic information, VGI）的方式，鼓勵社區民眾 參與社區之物種調查工作。藉由社區民眾對社區當地的瞭解與使命感，有效且快速地蒐集物種調 查資料。望社區民眾可經由親身參與物種調查之工作，更加瞭解及關注社區生態環境之現況，體 認生態保育及生物多樣性的重要性，提升環境保育意識。 而近年來隨著行動科技的快速發展，智慧型手機與平板電腦等行動裝置日益普及。為使物種 調查之工作更加快速且便利，本研究利用多數智慧型行動裝置所擁有的即時定位、無線網路及照 相等功能，建置社區物種調查系統App。該 App 可作為物種調查之工具，並提供適時適地之物種 資訊查詢服務。此外，本研究亦透過物種空間資料庫與網際網路地理資訊系統（WebGIS）平台之 建置，提供社區物種資料分享、管理與分析等服務。 關鍵字：志願性地理資訊、網際地理資訊系統、App、社區物種調查
前 言
台灣東側瀕臨太平洋，西側隔著台灣海峽與歐亞大陸相望，兼受大陸性及海洋性氣候之影響。 北回歸線橫貫，使台灣位居熱帶與亞熱帶氣候交會地帶，且台灣位於菲律賓海板塊及歐亞大陸板 塊交界處，島上地形複雜，高山林立，因而形成類似高緯度地區之溫帶、亞寒帶氣候環境。上述 種種地理特色，造就了台灣多樣化的氣候型態，同時具有熱、暖、溫、寒帶等四大氣候類型，讓 這座面積僅約三萬六千平方公里的蕞爾小島，孕育出高密度且複雜的動植物群落。此外，台灣位 處東亞候鳥棲移的主要路線上，每年均有大批候鳥來台渡冬，而溫度與鹽度較高的黑潮洋流經過， 更 帶 來 了 大 量 不 同 水 域 之 生 物 ， 如 此 得 天 獨 厚 的 環 境 條 件 ， 在 在 豐 富 了 台 灣 的 生 物 多 樣 性 （biodiversity）（李培芬等，1997；陳建志，2006；李培芬，2008）。 為了維護生物多樣性與生態平衡，生態保育工作刻不容緩，而物種調查便是生態保育中相當 重要的基礎工作，亦是瞭解動植物組成現況的最佳方法（許富雄，1999）。以往為有效保育生態資 源，政府需成立專責單位，並委由相關學者專家，分別就不同物種之分布及習性進行專案調查研 究計畫，以供保育政策擬定之參考（陳建志，2006）。然而，台灣生物多樣性高且分布廣闊，調查 工作需耗費大量的人力、物力資源與金錢、時間成本，調查尺度又常受計畫執行時間與經費之限 制，實施頗為困難。而相較於聘用專業調查人員，採用志願性地理資訊（Volunteered Geographic Information, VGI）不但可減少經費支出，亦可迅速且有效地進行大範圍的物種調查（楊懿如、郭 炳村，2008）。Management, CBNRM）在國際上愈受重視（Kumar, 2005；盧道杰，2004；左停、苟天來，2005； 陳美惠、林晉戎，2006）。因應此趨勢，行政院農業委員會林務局（簡稱林務局）自 2002 年 3 月 起開始推行社區林業計畫，以「生物多樣性」與「社區營造」為核心價值，將內容分為自然資源 調查、森林保護及森林育樂等三大面向，希望藉由社區參與該計畫的過程，逐步凝聚社區共識， 並培養社區經營地方自然資源之能力。社區林業計畫強調的是民眾參與，並在此操作前提下，由 生態文化重建與傳承出發，以凝聚社區民眾之共識及培養社區自主能力為目標，鼓勵在地參與生 物多樣性保育，讓社區民眾重新認識、關心自己的鄉土，進而對土地產生感情、採取合理的社區 發展行動，並藉此推動社區生態教育，宣導生物多樣性保育概念，建立社區與生態間之夥伴關係 （行政院農委會林務局，2005；陳美惠、林晉戎，2006）。 基於以往林務局社區林業計畫之經驗，社區民眾之積極參與為生態保育能否成功的重要條 件，因此，本研究將採用志願性地理資訊的方式，透過提供完善的資料庫系統及便利的調查工具， 鼓勵社區民眾共同參與物種調查之工作。藉由社區民眾對社區當地的瞭解與使命感，有效且快速 地蒐集分布廣泛的物種調查資料，以協助社區管理及保育生態資源，並可提供政府相關單位擬定 經營管理政策之參考資訊。同時，社區民眾可經由親身參與，更加瞭解及關注社區生態環境之現 況，體認生態保育及生物多樣性的重要性，提升環境保育意識。 而近年來隨著行動科技的快速發展，智慧型手機（smartphone）與平板電腦（tablet computer） 等智慧型行動裝置 (smart mobile device) 日益普及。根據財團法人資訊工業策進會（簡稱資策會） 2013 年第二季的調查報告顯示，台灣 12 歲（含）以上持有智慧型手機或平板電腦的民眾已高達 1,053 萬人，持有比率約 49.5%，相當於平均每兩個人中，就有一人擁有智慧型行動裝置，且普及
率仍在快速成長中（鄭仁富等，2013）。然目前市面上有多種行動作業系統（Mobile Operating System,
Mobile OS），如常見的 Android、iOS、Windows Phone、Nokia Symbian（Nokia 已於 2014 年 1 月 1 日宣布停止支援 Symbian）等等，每種作業系統採用之開發語言與開發工具都不相同。就開發 者而言，若要針對各種行動作業系統分別開發其專屬之應用程式，不僅技術門檻高，還需耗費大
量 時 間 與 心 力 。 有 鑑 於 此 ， 本 研 究 採 用 PhoneGap 之跨平 台 開發 方法 ， 結合 空間 資 訊科 技
（geotechnology）與多數智慧型行動裝置所擁有的即時定位、無線網路及照相等功能，建置可分 別使用於多種行動作業系統之社區物種調查系統行動應用程式（Mobile Application，簡稱 Mobile App 或 App）。該 App 不單可作為社區民眾在物種調查時之工具，使調查工作更加快速且便利， 亦能用以吸引更多社區民眾主動加入物種調查之行列。 本研究之具體目的為建立社區物種資料庫以儲存、管理物種調查資料，並採用PhoneGap 之跨 平台開發方法，建置可分別使用於多種行動作業平台上之社區物種調查系統App，該 App 可作為社 區民眾在物種調查時之工具，並可提供適時適地的查詢服務。另結合空間資訊科技與動態網頁開發 技術，架設志願性地理資訊系統─社區物種資料庫WebGIS 平台，提供民眾社區物種資料之分享、 管理與分析等服務。願以社區為基礎，透過志願性地理資訊的方式，及藉由社區民眾對當地的瞭解 與使命感，有效且快速地蒐集分布廣泛的物種調查資料。
志願性地理資訊文獻回顧
志願性地理資訊的概念是由Goodchild（2007）所提出，其為使用者生成內容（User-Generated Content, UGC）之延伸，指的是一般民眾透過網際網路技術和資訊平台，自願性地將蒐集到的地 理資訊與他人共享。以下分述志願性地理資訊之特色與發展及其於物種調查之應用實例。（一）志願性地理資訊之特色與發展
志願性地理資訊的盛行，乃因資料蒐集工具日益方便，例如內建GPS 的相機、智慧型手機、 平板電腦均可迅速取得影像與空間坐標資料，再加上網際網路技術（Web 2.0）的快速發展，使用 者與網站的關係由單向變為雙向，使用者不再只是單方面的資訊瀏覽者，而也是網站資訊內容的 創造、分享者，使得透過網路分享資料或製作圖資變得更為方便，具體例子包括近來廣為使用的Wikimapia、OpenStreetMap（OSM）、Google Map Maker 及 Google Earth 等（Goodchild, 2007; Elwood,
2008; Coleman et al., 2009; Longley et al., 2010；劉雲碧等人，2009；蔡博文，2011）。
李德仁及邵振峰（2009）更將志願性地理資訊之興起稱為新地理資訊時代，與傳統使用者僅 單純從電子地圖上獲取資訊相比，新地理資訊時代的服務對象不再僅限於專業人士，使用者與資 料提供者間已沒有明顯界線，資料提供方式從傳統的專業人士產製變為由一般民眾透過網路上 傳，而資料更新頻率也從靜態定期更新提升為動態即時更新。 志願性地理資訊在改善地理資料蒐集方式的同時，也帶來了一些新的問題與挑戰。志願性地 理資訊雖然有即時性高、低成本、可效率化的蒐集大量資料等優點，但相較於經由專業人員蒐集 與處理之專業地理資料，以志願性地理資訊方式獲得之地理資料因一般民眾大多未受過專業訓 練，資料創建過程又無一定規範，致使可能會面臨精確度的問題。為提升資料品質，資料審核與 管理機制之建立便成為一重要課題，常見方法有兩種，其一為限制擁有足夠專業或在地知識（local knowledge）者才能參與，另一種則是採用一般民眾僅參與簡單的資料蒐集，而後續的資料辨識與 分析工作則交給相關領域專家的方式，以確保資料之正確性（Goodchild, 2007；李德仁、錢新林， 2010；林雅，2010）。
（二）志願性地理資訊於物種調查之應用
楊懿如等人（2008）在林務局補助之下，於 2003 年至 2004 年間進行兩個年度的「桃園縣國 小教師兩棲類資源調查計畫」，探討桃園地區兩棲類的分布情形，並提供未來運用志工進行兩棲類 資源調查的建議。計畫之第一年度以人員訓練及規劃調查方法、地點為主，第二年度開始有系統 的調查及收集資料。調查方式為每到一個新的調查地點，便將該地點視為一個調查樣區，使用手 持式GPS 取得樣區之 TWD67 二度分帶坐標與高程，並記錄日期、溫度、相對溼度、蛙種及數量 等資料，調查資料待研究者確認及整理之後，定期回傳至農委會生物資源資料庫。研究結果發現， 運用志工進行調查可快速累積大範圍且大量的調查資料，但因調查頻度不固定，易造成取樣上的 偏差，故此方法適合探討物種分布情形，較不適合探討物種之數量分布。 行政院農業委員會特有生物研究保育中心（簡稱特生中心）於2010 年舉辦「蝴蝶攝影記錄競賽」及「網路蝴蝶辨識競賽」活動，以志願性地理資訊方式蒐集台灣地區蝴蝶分布資料。其中，「蝴 蝶攝影記錄競賽」提倡使用具GPS 功能之相機，或利用地理標記（Geotagging）軟體標記照片之 拍攝位置，鼓勵民眾上傳結合地理坐標的蝴蝶照片，再藉由「網路蝴蝶辨識競賽」讓民眾共同參 與活動所蒐集之蝴蝶照片的辨識。隔年，特生中心再以相同辦法舉辦「生物攝影記錄競賽─兩棲 動物」活動，以志願性地理資訊方式蒐集台灣地區蛙類分布資料。研究顯示，經由系統性的規劃 與活動設計，民眾參與公眾議題的資料蒐集是可行的，且蒐集到的資料甚至包含瀕臨絕種的保育 類動物。此外，透過全民參與，不僅可建立台灣地區物種之分布圖，另可提升民眾對生態保育的 認知（楊耀隆、謝語婕，2011，2012）。
美國著名保育組織奧杜邦學會（National Audubon Society）鳥類學家 Frank Chapman 於 1900 年發起「聖誕節鳥類調查」（Christmas Bird Count, CBC）活動，其呼籲改變過去聖誕節打獵的傳
統，以數鳥代替獵鳥。民眾可於聖誕節前後（每年12 月 14 日至翌年 1 月 5 日）任選一天，以直
徑 15 英里之圓形範圍作為調查區域，每個調查區域內至少會有十個志願調查者，其分成若干小
組，沿著預設的路線進行鳥類調查，記錄飛經之鳥種、時間、地點及棲地狀況等資訊，並上傳彙
整至資料庫。該活動盛行於北美地區，舉辦至今已有114 年歷史，鳥類調查記錄已累計超過 6300
萬筆。CBC 之資料庫內容可回饋於學者專家及一般大眾，提供鳥類之分布、遷徙、受氣候變遷影 響等相關研究使用（Dunn et al., 2005；斯幸峰、丁平，2011；蔡博文，2011；Adubon 網站，2014）。
美國康乃爾大學鳥類學實驗室（Cornell Lab of Ornithology, CLO）與奧杜邦學會於 2002 年發
起 eBird 計畫，其以英語、西班牙語、葡萄牙語及法語等多種語言之網頁介面，提供全球民眾分
享鳥類調查資料的平台。使用者需記錄調查時間與鳥類名稱，並於熱門地點（hotspots）選單或電 子地圖中點選調查位置，待當地鳥類專家審核通過後，該筆調查資料便能與大眾公開分享。截至 2013 年 7 月，eBird 的使用者已超過一百萬人，其記錄了全球 95%的鳥類品種，為目前全球最大 的線上鳥類觀測資料庫。eBird 資料庫提供豐富的鳥類資料，供專家學者與研究單位進行鳥類季節 性分布、遷徙路徑、須優先加強保育物種等深入分析（Sullivan et al., 2009; Parfitt, 2013；黃貞祥， 2013；eBird 網站，2013）。
研究工具與方法
（一）研究工具
本研究所採用工具之選擇，乃以「低開發成本」、「盡可能縮短建置時間」、「系統介面易操作 性」及「高管理效率」等因素為主要考量。
社區物種資料庫之建置是採用 PostgreSQL 資料庫管理系統（Database Management System,
DBMS），其具高穩定性、高效能及低開發成本之優點，並提供 PostGIS 擴充模組以處理及儲存空
間資料；社區物種調查系統App 之建置是以 HTML、CSS、jQuery Mobile 及 JavaScript 等網頁開
發語言撰寫網頁應用程式（Web Application, Web App），再採用 PhoneGap 開發框架將其打包成能
於Android、iOS、Windows Phone 等等多種行動作業系統上執行之跨平台 App，透過 Google Maps
存放尚未上傳之物種調查資料；社區物種資料庫 WebGIS 平台之建置乃採用 Django 網頁開發框
架，以Python 語言搭配 HTML、CSS、jQuery 及 JavaScript 等網頁語言撰寫系統程式，並分別透
過Google 的 Google Maps API v3 與 Fusion Tables API 設置平台之地圖服務、量測工具與物種資料
圖層。表1 整理並簡述各項建置工作使用之工具。
表1 研究工具整理
建置工作項目 使用工具 說明備註
社區物種資料庫 PostgreSQL 開發社區物種空間資料庫
PhoneGap 打包以HTML5、CSS3、jQuery Mobile 及 JavaScript 等網頁 開發語言撰寫之程式，建置跨平台之App
Google Maps API v3 提供App 之地圖服務 社區物種調查 系統App Web SQL Database API 建置本地端資料庫以存放尚未上傳至社區物種資料庫之物 種調查資料
Django 以Python、HTML、CSS、jQuery 及 JavaScript 等語言架構 網站
Google Maps API v3 提供網路平台之地圖服務與地圖量測工具 社區物種資料庫
WebGIS 平台
Fusion Tables API 網路平台地圖之物種圖層設置
本研究為降低開發成本，使用之工具皆為免費軟體，其中，除了Google 的 Google Maps API v3
與Fusion Tables API 因本身開發單位較偏向商業性質，軟體原始碼僅部分公開，其餘皆屬於開放
原始碼軟體（Open Source Software）。開放原始碼軟體乃指其軟體的原始碼完全開放並提供給大 眾使用，任何人皆可直接取得、複製、修改和再發佈其原始碼，而不需支付額外的授權費用。
（二）研究方法
本研究以社區為基礎，欲透過志願性地理資訊的方式，達到快速蒐集分布廣泛的物種調查資 料之目的。利用開放原始碼軟體建置社區物種資料庫與WebGIS 平台，並藉由社區物種調查系統 App 之開發，吸引、鼓勵社區民眾積極參與物種調查資料之蒐集工作。 本研究之系統整體架構如圖 1，使用者可於桌上型電腦之網頁瀏覽器或智慧型行動裝置（以 下簡稱行動裝置）之行動網頁瀏覽器操作社區物種資料庫WebGIS 平台，或以行動裝置安裝、執行社區物種調查系統App，透過網際網路與 Web Server 存取社區物種資料庫之內容。社區物種資
圖1 系統架構圖 1. 建置社區物種資料庫 本研究採用 PostgreSQL 資料庫管理系統建置社區物種空間資料庫，存放社區民眾上傳之野外 調查資料，該資料庫內同時儲存物種調查之時間、空間坐標、數位影像及其他文字記錄。而近來數 位相機之相機畫素日益提高，此同時也意謂著影像資料漸趨龐大，為因應此現象，本研究並未將影 像檔案直接儲存至資料庫中，而是儲存影像於伺服器端之存放路徑，且後台管理系統在把影像資料 載入資料庫的過程中，將同時製作較低解析度之縮圖影像（thumbnail），以利使用者在瀏覽資料時 有較佳的效能。社區物種資料庫主要用來管理社區民眾上傳之物種調查資料，其包含之主要資料項 目及各項目記錄方式如表2。調查資料上傳時，系統會先檢查必記錄項目是否為空值（Null），通過 檢查後，該筆調查記錄才會被儲存進資料庫中。 表2 社區物種調查資料記錄方式 資料項目 是否為必記錄項目 記錄方式說明 物種類別 是 可透過選單選取物種類別，不需手動輸入類別名稱。 物種名稱 否 調查時可不記錄物種名稱，後續再交由專家、社區資料審查者或 社區裡對該類別物種較熟悉的人幫忙辨識物種。 照片 是 App：可透過行動裝置即時拍攝或於行動裝置之相簿中選取。 WebGIS 平台：於電腦中選取影像檔案。 資料備註 否 內容可包含物種介紹、調查環境說明、調查備註等相關資訊。 物種發現位置 經緯度坐標 是 App：可透過行動裝置之 GPS、Wi-Fi 或基地台定位自動取得位 置。 WebGIS 平台：可透過地圖點選或地理編碼取得位置。 調查時間 是 系統自動記錄資料儲存時間。 調查者 是 登入會員後才能上傳資料，系統會自動記錄調查者之會員名稱。 社區民眾在使用App 進行物種調查，或使用 WebGIS 平台上傳調查資料時，皆可由系統提供之 選單中選擇物種類別。而顧及社區民眾可能無法自行辨識物種，因此調查時可選擇不記錄物種名
稱，而此工作後續會再交由專家、社區資料審查者或社區裡對該類別物種較熟悉的人幫忙。而就物 種發現位置，App 使用者可透過行動裝置之 GPS 或基地台定位取得經緯度坐標；WebGIS 平台使用 者則可直接於地圖上點選調查位置或透過地理編碼服務取得經緯度坐標。因系統設定使用者需註冊 並登入會員才能上傳資料，在上傳調查記錄時，系統會自動將使用者（調查者）名稱存入資料庫中， 讓使用者能對其所上傳之資料負責。 2. 開發社區物種調查系統 App
本研究以空間資訊技術結合HTML5、CSS3、JavaScript 及 jQuery Mobile 等網頁開發技術，
並採用PhoneGap 之跨平台開發方法，建置可分別於 Android、iOS、Windows Phone 等多種行動
作業系統上使用之混合式應用程式─社區物種調查系統App，讓使用不同行動裝置或不同行動作
業系統之民眾，皆得以使用此App 加入物種調查工作之行列。
地圖是檢視空間資料最直觀也最有效的方法，本研究使用Google Maps API v3 將 Google Maps
底圖嵌入社區物種調查系統App 以展示地圖，此 API 透過多種服務提供豐富的公用函式庫，以供 查詢、展示、操控地圖，使用者只要透過社區物種調查系統App 即可看到在伺服器端所建立的圖 資，部分地區甚至可檢視街景影像，對於地形與地物的了解極有幫助。 圖2 與圖 3 分別表示社區物種調查系統 App 之系統架構及資料存取概念，此 App 主要提供物 種查詢與物種調查兩種服務，在使用者介面上分為「地圖」、「列表」、「新增資料」及「調查記錄」 等四個主題。「地圖」與「列表」屬於物種查詢服務，在有網路連線的情況下，使用者可透過App 向伺服器（Server）請求資料，Server 會從後端資料庫中取得資料並回應於 App 介面。物種調查 部分包含「新增資料」及「調查記錄」，使用者可透過「新增資料」來記錄物種類別、名稱、照片、 描述介紹、調查位置及調查時間等資訊。因顧及使用者不一定是在有網路連線的情況下進行調查
工作，本研究並未採取即時上傳的做法，而是先將調查記錄儲存於以Web SQL Database API 建置
之行動裝置本地端資料庫中。使用者可透過「調查記錄」檢視尚未上傳至Server 之調查資料，待
至有網路連線的情況下，登入會員並上傳資料，而系統會將已上傳之資料從本地端資料庫清除， 以減輕本地端資料庫之負擔。
圖 2 社區物種調查系統 App 系統架構圖 圖3 社區物種調查系統 App 資料存取概念圖 使用者可對尚未上傳之調查記錄進行編修或刪除，然資料上傳後，使用者需透過本研究建置 之社區物種資料庫WebGIS 平台，才能檢視、編輯及刪除資料。此 App 主要是作為蒐集社區物種 調查資料之工具，因此僅單純提供物種查詢與調查之服務，並盡可能將系統介面與調查工作簡單 化，讓一般民眾容易操作，以提升使用意願。 3. 建置社區物種資料庫 WebGIS 平台
為節省購置軟體所需之經費，本研究使用開放原始碼網頁框架Django 與 Apache HTTP Server
（簡稱Apache）進行 Web Server 環境開發，以 Python 語言處理系統架構之間的交互運作邏輯，
並建置社區物種資料庫WebGIS 平台，進行空間資料的管理、查詢、展示與分析。系統使用者介
面則是利用HTML 與 JavaScript 程式語言，建構出具互動性的動態網頁介面，提供使用者上傳、
分享物種調查資料，並以CSS 樣式美化 WebGIS 平台外觀。使用者可透過一般網頁瀏覽器，如 IE、
Google Chrome、Mozilla Firefox、Apple Safari 等，查詢本研究所建置之社區物種資料庫內容，不
需另外購置昂貴的GIS 軟體，且可在不同作業系統平台上使用本系統，包括桌上型的 Windows、
Linux、Mac OS，以及目前盛行的 Android、iOS、Windows Mobile 等行動作業系統。但因行動裝 置螢幕大小有限，造成資料檢視及系統操作之不便性，易導致使用者體驗不佳，因此本研究並不 建議使用行動網頁瀏覽器操作本WebGIS 平台。 因考量到WebGIS 平台之系統安全性維護，本研究將使用者分為四個層級（表 3），並賦予適 當的操作權限。「訪客」是指尚未註冊會員或已註冊但未登入之使用者，其只能查詢及檢視社區物 種資料庫內之資料；只要是已登入系統之使用者，便具備「一般使用者」的資格，可上傳物種調 查資料及檢視其個人資料（包含使用者資訊及參與物種調查的歷史記錄）；「社區帳號管理者」比 「一般使用者」多了一項社區使用者管理的權限，其負責管理及決定社區內其他使用者之身份；「社 區資料管理者」並沒有管理社區使用者的權限，但其可更改、刪除社區內其他使用者上傳之資料， 並負責社區內物種調查資料之審查與發布。 社區物種調查 系統App 地圖 列表 新增資料 調查記錄 詳細資料 網路搜尋 發現位置 調查資料 發現位置 編輯 刪除 上傳 會員登入
社區物種資料庫 WebGIS平台 最新發布 地圖 社區資料 上傳資料 使用者資訊 資料管理 帳號管理 會員註冊 詳細資料 編輯/刪除調查資料 更改暱稱 更改密碼 使用者詳細資料 審核/發布調查資料 認證/刪除帳號 表3 社區物種資料庫 WebGIS 平台不同身分使用者之權限 使用者身份 權限 訪客 一般使用者 社區帳號 管理者 社區資料 管理者 查詢及檢視資料 O O O O 個人資料管理 X O O O 資料上傳 X O O O 社區使用者管理 X X O X 更改、刪除資料 X X X O 審查並發布資料 X X X O 社區物種資料庫WebGIS 平台之架構如圖 4，「最新發布」、「地圖」及「社區資料」頁面均提 供物種調查資料查詢之服務，並可連結至「詳細資料」頁面查看完整的物種調查記錄。「最新發布」 是將已通過審核並發布之調查資料，依調查時間降冪排列，並以類似部落格（blog）之版面，每 頁顯示十筆資料；「地圖」則是讓使用者藉由以Google Maps 為底圖之地圖平台，查詢並檢視物種 調查資料；「社區資料」頁面與「最新發布」頁面相同，但僅會顯示使用者所屬社區之物種調查資 料。「上傳資料」頁面提供表單讓使用者記錄並上傳物種調查資料，資料上傳後，使用者可透過「使 用者資訊」頁面編輯或刪除尚未通過審核並發布之調查資料。社區資料管理者可透過「資料管理」 頁面審核及發布該社區使用者上傳之資料，而不論資料發布與否，社區資料管理者皆能對這些資 料進行編輯或刪除。「帳號管理」頁面用來管理社區使用者，並讓社區帳號管理者得以檢視該社區 使用者之詳細資料。 圖4 社區物種資料庫 WebGIS 平台架構圖
本研究之WebGIS 平台透過 Google Maps API v3 提供地圖服務，並藉由 Fusion Tables API 套
疊Fusion Tables 圖層，以視覺化呈現社區物種資料庫內容。利用 Fusion Tables 除了能夠快速建立
多開發時間，因此，本研究使用Python 語言，在 WebGIS 平台中將社區物種資料庫內之資料同步
至Fusion Tables 資料表，以建立 Fusion Tables 圖層。
WebGIS 平台之地圖底圖預設為 Google Maps 街道圖，使用者可任意切換成衛星影像地圖、
地形圖或街景影像。除提供基本的地圖比例尺、平移及縮放工具外，本研究利用Google Maps API
v3 提供之「幾何函式庫」設計距離與面積量測工具，並使用 Google Maps API v3 提供之「高程服 務」設計高程量測工具，讓使用者僅需於地圖上點選，便可輕易得知物種分布位置之距離、分布 範圍之面積及分布環境之地形起伏。
研究成果
（一）社區物種調查系統
App 建置
本研究採用PhoneGap 之跨平台開發方法建置社區物種調查系統 App，提供物種查詢與物種 調查兩大功能，可用來作為社區民眾進行物種調查之工具。而在App 操作上，大致可分為社區物 種資料檢視、物種詳細資料、新增與上傳物種調查資料等三個部分。 1. 社區物種資料檢視 使用者可透過地圖及列表兩種方式檢視社區物種資料庫之物種調查資料。開啟 App 後會見 到一般地圖畫面（圖5），地圖內會顯示所有使用者所上傳，且經由社區資料管理者審核通過之物 種調查資料的調查位置，點選地圖上的標記（marker），便可獲知標記點所記錄物種之名稱。地圖 畫面可由使用者任意切換成一般地圖與衛星影像地圖，甚至可查看街景影像。而點選App 下方主 選單中的「列表」按鈕可切換至物種資料列表頁面（圖6），列表中會顯示所有經由社區資料管理 者審核通過之物種調查資料的物種名稱，列表檢視上方提供關鍵字查詢之功能（圖7）。 圖 5 地圖檢視資料畫面 圖6 列表檢視資料畫面 圖7 列表關鍵字查詢功能2. 物種詳細資料 於地圖畫面或列表畫面點選物種名稱後，會切換到詳細資料頁面（圖8），詳細資料頁面中， 包含物種類別、物種圖片、物種名稱、資料備註（如物種介紹、調查環境說明等相關資訊）、資料 建立時間及資料更新時間等資訊。 點選詳細資料頁面下方選單中的「發現位置」，會跳出一個新的地圖視窗，該視窗將會顯示該 筆物種調查資料之調查位置（圖9）。若使用者對目前正在檢視的物種深感興趣，想要獲得進一步 資訊時，可點選詳細資料頁面下方選單中的「網路搜尋」，切換至網頁瀏覽器，並以Google Search 搜尋該物種之相關資訊（圖10）。 3. 新增與上傳物種調查資料 使用者可切換至新增資料頁面（圖11）以進行物種調查之工作，本 App 需記錄項目包含： (1) 物種照片：此為必填項目。使用者可選擇當場拍攝照片，或從行動裝置之相簿中選取影像。 (2) 物種類別：此為必填項目。使用者必須從類別選單中選取欲記錄物種之類別。 (3) 物種名稱：此為選填項目，若不知道物種名稱可略過，之後再交由專家、社區資料管理者 或社區裡對該類別物種較熟悉的人協助辨識物種。 (4) 物種介紹：此為選填項目，內容可包含物種介紹、調查環境說明、調查備註等相關資訊。 (5) 物種調查位置：此為必填項目。若使用者有開啟行動裝置的 GPS 或無線網路功能，系統 會自動抓取使用者所在位置之經緯度坐標，使用者亦可自行手動輸入或更改坐標位置。 為顧及物種調查工作時可能因環境或個人因素而沒有無線網路連線之情形，本App 並未採取 即時上傳的做法，而是讓使用者先將調查記錄儲存於行動裝置之本地端資料庫中。使用者可透過 「調查記錄」（圖12）檢視尚未上傳至 Web Server 之調查資料，並可對尚未上傳之資料進行詳細 資料檢視、編輯及刪除。待有網路連線的情況下，登入會員，才能看到上傳按鈕並上傳物種調查 資料。 圖8 App 物種詳細資料畫面 圖9 查看物種發現位置畫面 圖10 App 網路搜尋功能
（二）社區物種資料庫
WebGIS 平台建置
本研究設計社區物種資料庫WebGIS 平台，進行社區物種調查資料的管理、查詢與展示。使 用者可將社區之野外物種調查資料透過本平台匯入資料庫中；管理者可透過系統管理介面所提供 之相關工具，有效的管理、更新物種資料。本平台架構大致可分為網站首頁─「最新發布」頁面、 會員註冊與登入、地圖頁面、社區資料、使用者資訊、物種調查資料上傳、社區帳號管理及社區 資料管理。 1. 網站首頁─「最新發布」頁面 本頁面（圖13）以調查時間降冪排列物種調查資料，一次顯示十筆，點選每筆物種資料之「詳 細內容」可連結至物種詳細資料頁面（圖 14）。首頁中除常見的關鍵字搜尋，還提供以日期、物 種類別及社區分類之資料查詢服務。 圖11 App 新增資料畫面 圖12 調查記錄畫面 圖13 WebGIS 平台首頁 圖14 WebGIS 平台詳細資料頁面詳細資料頁面除透過地圖展示物種發現位置，亦提供物種界別、類別、名稱、照片、相關描
述、資料上傳者（調查者）、大略位置地址、調查位置經緯度坐標、調查時間及資料更新時間等資
訊。點選詳細資料頁面地圖中的照片縮圖，便可放大檢視該影像。 2. 地圖頁面
於首頁中點擊地圖頁籤即可切換至地圖頁面（圖15），該頁面以 Google Maps 地圖與 Fusion
Tables 圖層視覺化呈現物種資料庫內容。透過 Fusion Tables API 提供之資料篩選服務，使用者可 使用關鍵字、物種類別、社區、建立時間、某地點環域範圍進行交叉查詢，地圖頁面右下方會顯 示搜尋結果共找到多少筆資料。以圖15 為例，其查詢條件為 2011 年 11 月至 2014 年 1 月期間， 台南市玉井國中2 公里距離環域內之昆蟲類調查資料，由頁面右下方可得知，符合此查詢條件之 物種調查資料共計有十筆。 點選地圖上之標記可開啟訊息視窗（Info windows）（圖 16），獲取標記點之資訊。若想獲得 更多資訊，可點選訊息視窗中的「詳細內容…」。 圖15 WebGIS 平台地圖頁面 地圖之底圖預設為 Google Maps 街道圖，使用者可依其喜好與需求任意切換成衛星影像地 圖、地形圖或街景影像。本平台地圖除提供基本的地圖比例尺、平移及縮放工具外，亦提供距離 （圖17）、面積（圖 18）及高程（圖 19）等三種量測工具。點選量測工具按鈕即可開啟量測結果 視窗，未免地圖畫面過於混亂，三種工具不開放同時使用，一次僅能使用單一種量測工具。使用 量測工具時，使用者僅需於地圖上點選以加入量測用標記點。距離及高程量測時，兩個（含）以 上量測用標記點會自動連成路徑，此時便能輕易取得該路徑之距離或地形起伏；面積量測時，三 個（含）以上之量測用標記點會自動圍成面域，並於量測結果視窗中顯示該面域之面積。當使用 者移動標記點位置，或點選某標記點將其刪除時，量測結果便會自動更新。
圖16 WebGIS 平台地圖訊息視窗 圖 17 距離量測工具 圖18 面積量測工具 圖 19 高程量測工具 3. 社區資料 社區資料頁面（圖20）之介面與最新發布頁面完全相同，兩者唯一差別在於社區資料頁面只 會顯示使用者所屬社區之資料，並可以關鍵字搜尋、日期分類及物種類別分類來查詢社區內之物 種調查資料。 圖20 WebGIS 平台社區資料頁面 4. 使用者資訊 使用者資訊頁面（圖21）為使用者相關資訊的管理頁面，該頁面主要分為基本資訊與使用者 調查兩部分。基本資訊顯示使用者的帳號、暱稱、用戶類型及所屬社區；使用者調查區塊會顯示
使用者過去所上傳的所有物種調查記錄，資料在通過審核並發布前，使用者都可任意修改（圖22） 或刪除該筆資料。但在資料發布後，僅有社區資料管理者可以編輯或刪除該筆資料。 圖21 WebGIS 平台使用者資訊頁面 圖22 WebGIS 平台調查資料修改畫面 5. 物種調查資料上傳 使用者透過WebGIS 平台上傳物種調查資料（圖 23）時，需記錄項目包含： (1) 照片：此為必填項目，使用者需於電腦中選擇影像檔案。 (2) 物種界別與類別：此為必填項目，使用者必須先選擇該物種之界別（植物界、動物界或真 菌界），再由類別選單中選擇物種之類別。 (3) 物種名稱：此為選填項目，若不知道物種名稱可略過，之後再交由專家、社區資料審查者 或社區裡對該類別物種較熟悉的人協助辨識物種。 (4) 資料備註：此為選填項目，內容可包含物種介紹、調查環境說明、調查備註等相關資訊。 (5) 物種位置：此為必填項目，使用者可直接於地圖上點選調查位置或透過地理編碼服務取得 經緯度坐標。
圖23 WebGIS 平台物種調查資料上傳頁面 6. 社區帳號管理 社區帳號管理者可藉由WebGIS 平台提供的帳號管理介面（圖 24）管理或刪除所屬社區內之 使用者帳號，並可決定社區內其他使用者之身份與權限，或更改其他使用者之認證狀態。 圖24 社區帳號管理介面 7. 社區資料管理 社區資料管理者可藉由WebGIS 平台提供的資料管理介面（圖 25）審查、發布、修改或刪除 社區內其他使用者上傳之物種調查資料。資料管理介面中的最新資料是指未通過審查之資料，這 些調查資料在尚未通過審查前，並不會被公開分享、展示在本研究之App 與 WebGIS 平台中。
圖25 社區資料管理介面
（三）討論
本研究採用 PhoneGap 之跨平台開發方法，建置可分別於多種行動作業系統上使用之「社區 物種調查系統App」，以作為蒐集社區物種調查資料之工具。相較過去使用GPS 軌跡記錄器（GPS Tracker）、相機等工具，利用行動裝置結合「社區物種調查系統 App」，進行物種調查之優點為： (1) 行動裝置體積小，方便隨身攜帶，可隨時隨地記錄物種資料。 (2) 不需同時攜帶 GPS 軌跡記錄器、指北針、相機、紙筆、修正工具（如修正液、橡皮擦） 等多項調查配備，僅需攜帶一台行動裝置便能搜集社區之物種調查資料。 (3) 可迅速獲得空間坐標與影像資料，提高資料蒐集效率。 (4) 透過網路連線，可在蒐集資料的同時進行資料查詢與檢核。 反之，其缺點為： (1) 行動裝置購置經費普遍較 GPS 軌跡記錄器及相機高。 (2) 本研究已盡可能簡化 App 之操作介面，但因行動裝置功能強大且多樣，資料記錄過程仍較 傳統方法複雜。 (3) 由於物種調查時會使用到相機、網路連線、GPS 等多項功能，易致使行動裝置之電池續航 力下降，使用者可能得另外攜帶行動電源（Mobile Power）以備不時之需。 (4) 受野外調查環境影響大，天候較差時不適合使用。 而本研究開發之社區物種資料庫WebGIS 平台，乃用以管理、查詢與展示社區物種調查資料。 民眾可將社區之野外物種調查資料透過本平台匯入社區物種資料庫中；管理者亦可透過管理介面 所提供之相關工具，有效地管理、更新、刪除其所屬社區之物種資料。相較於多數物種調查相關 應用之網站平台，本研究之社區物種資料庫WebGIS 平台不僅能透過文字與地圖兩種模式查詢資 料，亦提供以環域範圍搜尋資料之服務，並設計距離、面積及高程量測工具，讓民眾能藉由此平 台輕易獲取更多有用資訊。 本研究在開發「社區物種調查系統App」與社區物種資料庫 WebGIS 平台的過程中，曾參考 行政院農委會特有生物研究保育中心之「i35-愛生物」行動裝置 App 與「台灣生物多樣性網絡」 網站平台，在系統功能設計上已盡量力求與其相近，惟因受限於可運用的資源與經費，相較於前述系統，本研究所開發之系統仍有相當大的改善空間。然而，特有生物研究保育中心之系統為委 託專業廠商開發的封閉式系統，系統開發與維護費用較高，本研究所採取之軟體開發工具則絕大 部分為可免費取得的開放原始碼軟體，系統建置成本低、可移植性高、擴充較具彈性為主要的優 點。此外，本研究開發之WebGIS 平台提供地圖展示、查詢、距離、面積及高程量測等工具，特 有生物研究保育中心之系統則未見類似之功能。 本研究在系統研發期間曾委請林務局安排於各林區管理處舉行教育訓練，邀請社區民眾參與 系統測試，並針對民眾提出之建議修改系統設計。在巡迴各地與民眾接觸的過程中，本研究發現 民眾多數表達高度的參與意願，但因若要能夠順暢執行App 系統，手機設備的規格不能太差，使 用者對於系統的操作也須具有一定的嫻熟度，對於物種調查的資料需求也應有所了解，方能獲得 較佳的資料品質。基於上述原因，本研究目前僅與曾文社區大學生態觀察班合作，未來將持續依 據測試的結果改進系統，並推廣本系統至其他較具生態觀察經驗之社群，最終希望能逐步擴及於 一般社區民眾。
結 論
台灣生物多樣性高且分布廣闊，以往之物種調查工作多由政府委託相關學者專家，分別就不 同物種之分布及習性進行專案調查研究計畫，如此不僅耗費大量人力、物力資源與金錢、時間成 本，調查尺度又常受限於計畫執行時間與經費。故本研究之目標為利用志願性地理資訊與WebGIS 平台，協助社區進行物種調查之工作，藉由社區民眾豐富的在地知識及對社區當地的瞭解與使命 感，有效且快速地蒐集分布廣泛的物種調查資料。並透過App 系統之建置，使調查工作更加快速 且便利，以吸引更多社區民眾主動加入物種調查之行列。 本研究就「志願性地理資訊」、「資料品質」、「透過App 蒐集物種調查資料」、「行動裝置定位 限制」、「WebGIS 平台」、「物種調查資料應用」、「社區民眾參與」七部分，歸納出以下結論： 一、採用志願性地理資訊的方式可擴大民眾之參與，使資料之蒐集更全面化，不僅節省人力、時 間、經費，亦可達到推廣環境教育之效果。 二、志願性地理資訊雖有即時性高、低成本、可高效率化蒐集大量資料等優點，但相較於經由專 業人員蒐集與處理之專業地理資料，以志願性地理資訊方式獲得之地理資料因一般民眾大多 未受過專業訓練，資料創建過程又無一定規範，致使可能會面臨精確度不佳之問題，故必須 建立完善的資料管理與審核機制，方能確保資料之品質。 三、進行物種調查時，不用同時攜帶多樣調查設備，可僅透過社區物種調查系統App，迅速獲得 空間坐標與影像資料，提高資料蒐集之效率。 四、社區物種調查系統 App 可透過行動裝置之 GPS 或無線網路功能，自動取得使用者所在位置 之經緯度坐標，然當行動裝置訊號不佳時，將可能造成定位精度降低之問題。若定位結果誤 差過大，使用者可直接於行動裝置手動修改坐標位置，或待上傳至本研究之WebGIS 平台後， 再透過物種調查資料修改介面進行更改。 五、透過社區物種資料庫WebGIS 平台，能有效管理大量的物種調查資料，亦可利用空間分析工 具取得更多有用資訊。平台之地圖頁面使物種調查之成果能以更有效的方式呈現，藉由網站分享，讓一般民眾認識物種調查工作之重要性，同時吸引更多人參與此項工作，對於生態與 環境教育之推廣有極大助益。 六、本研究資料庫內之物種調查資料未來可作為外來入侵物種防治、保育政策擬定、社區生態旅 遊等加值應用之參考。 七、本研究曾和林務局合作，至林務局各林區管理處舉辦教育訓練，向社區推廣以志願性地理資 訊方式蒐集物種調查資料，並簡單說明、介紹本研究之WebGIS 平台與 App 系統。而由教育 訓練的經驗可得知，社區民眾參與資料蒐集之意願相當高，只要軟體或系統操作簡易，便可 吸引社區民眾之廣大參與。而為降低系統操作難度，本研究亦分別針對WebGIS 平台與 App 系統提供詳盡的操作說明手冊，以減少社區民眾於操作時可能面臨之問題。
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謝 辭
本研究承行政院農業委員會林務局研究計畫經費補助，「曾文社大生態觀察班」FB 社群夥伴，
投稿日期：103 年 8 月 18 日 修正日期：103 年 9 月 30 日 接受日期：103 年 10 月 4 日
