應用自願性地理資訊於社區物種調查之研究 - 政大學術集成

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(1)國立政治大學地政學系私立中國地政研究所. 碩士論文. 應用自願性地理資訊於社區物種調查之研究治 Application of政 Volunteered 大 Geographic 立 ‧ 國. 學. Information in Community-based Species Investigation. ‧ er. io. sit. y. Nat. al. n. v i n Ch engchi U 研究生：郭芳妤. 指導教授：詹進發. 中. 華民. 國一. 零. 四年. 八. 月.

(2) 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. i n U. v.

(3) 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。故本研究採用自願性地理資訊 (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。. 政治大. 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. 立. 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. ‧ 國. 學. 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. sit. y. Nat. (WebGIS) 平台之建置，提供社區物種資料分享、管理與分析等服務。. io. n. al. er. 關鍵字：自願性地理資訊、網際網路地理資訊系統、App、社區物種調查. Ch. engchi. i n U. v.


(5) 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. 政治大 current status of ecological environment in the community. Thereby the 立 residents can realize the importance of ecological conservation and biodiversity,. in species investigation, residents will have better understanding about the. ‧ 國. 學. 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. sit. y. Nat. order to make the investigation of species for communities more quickly and conveniently, this study makes use of the functions of most smart mobile. io. n. al. er. devices such as real-time positioning, wireless networking, and digital camera to. i n U. v. build a mobile App system for community-based species investigation. The. Ch. engchi. 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. Keyword: volunteered geographic information (VGI), WebGIS, Mobile App, community-based species investigation.


(7) 謝誌時光飛逝，自第一次踏進政大，轉眼間已過了七個年頭。從當年初入大學時對測量與空間資訊領域的懵懂無知，到今日能夠完成碩士學業，要感謝的人實在太多了！首先，感謝我的指導教授─詹進發老師。謝謝詹老師這三年來的諄諄教誨，老師總是不吝於分享自己的專業知識與寶貴經驗，讓我有不斷學習、吸收新知識的機會，並培養我獨立思考、解決問題的能力，更鼓勵我到國外去見見世面。感謝擔任本論文口試委員的林士淵老師與黃金聰老師在課務繁忙之際撥空幫忙審查論文，並提供寶貴建議，讓本論文能夠更加. 政治大. 精進。另外，特別感謝林務局及林務局各林區管理處的協助，讓我能夠獲. 立. 取寶貴的使用者建議，改善本論文研究所開發之系統。在此，謝謝詹老師. ‧ 國. 學. 帶著我跑遍全台舉辦教育訓練，也謝謝曾經陪我一起去教育訓練的佳頤、惠林、祈安。. ‧. 再來，感謝我最親愛的家人。謝謝你們這二十幾年來的照顧、支持與. Nat. sit. y. 鼓勵，讓我能夠順利且無後顧之憂地完成碩士學位。謝謝你們讓我能夠擁. io. al. er. 有完全自由的學習環境，謝謝你們包容、尊重我的一切，也謝謝你們陪我. n. 走過無數個喜怒哀樂。. Ch. engchi. i n U. v. 感謝立笙和皖馨的大力協助，讓我可以順利的完成研究，也感謝研究室的學長姐、同學與學弟妹們，因為有你們的幫忙與陪伴，這兩年的研究生涯才不會感到無助或孤單。最後，感謝地政女排的老老少少們，這七年來，和你們一起打了無數個盃賽，遊遍各大專院校的球場，謝謝你們讓我留下許多無價的美好回憶。謹以此文感謝所有在我求學生涯中幫助過我的朋友。.


(9) 目錄. 第一章緒論 ............................................................................. 1 第一節. 研究背景與動機 .......................................................................... 1. 第二節. 研究目的 ...................................................................................... 4. 第三節. 研究流程 ...................................................................................... 5. 第二章文獻回顧...................................................................... 7 第一節. 治政大自願性地理資訊 .......................................................................... 7 立. ‧ 國. 學. 一、自願性地理資訊之特色與發展 .................................................. 7 二、自願性地理資訊於物種調查之應用 .......................................... 9. ‧. 第二節. 社區自然資源調查 .................................................................... 12. y. Nat. io. sit. 一、社區自然資源調查之特色 ........................................................ 13. er. 二、社區自然資源調查之實例 ........................................................ 14. al. n. v i n Ch 物種調查相關行動應用程式實例 ............................................ 17 engchi U. 第三節. 一、國內相關應用 ............................................................................ 17 二、國外相關應用 ............................................................................ 21 三、小結 ............................................................................................ 27. 第三章研究材料與方法......................................................... 31 第一節. 研究材料與工具 ........................................................................ 31. 一、 PostgreSQL ................................................................................. 32 二、 PhoneGap.................................................................................... 34. I.

(10) 三、 Django .........................................................................................38 四、 Python..........................................................................................40 五、 Google Maps API v3...................................................................41 六、 Fusion Tables API .......................................................................44 七、 Web SQL Database API..............................................................45 八、 HTML 與 HTML5 ......................................................................46 九、 CSS 與 CSS3...............................................................................46. 政治大. 十、 JavaScript ....................................................................................47. 立. 十一、 jQuery 與 jQuery Mobile........................................................47. ‧ 國. 學. 第二節. 研究方法 .....................................................................................49. ‧. 一、建置社區物種資料庫 .................................................................50. sit. y. Nat. 二、開發社區物種調查系統 App .....................................................53. io. n. al. er. 三、建置社區物種資料庫 WebGIS 平台 .........................................55. i n U. v. 四、建立社區物種調查資料之審核與管理機制 .............................59. Ch. i. e. ngch 第四章研究成果 .................................................................... 63 第一節. 社區物種調查系統 App 建置 ....................................................63. 一、社區物種資料檢視 .....................................................................63 二、物種詳細資料 .............................................................................65 三、新增與上傳物種調查資料 .........................................................68 第二節. 社區物種資料庫 WebGIS 平台建置 .........................................71. 一、網站首頁 .....................................................................................71. II.

(11) 二、地圖頁面 .................................................................................... 74 三、社區資料 .................................................................................... 78 四、使用者資訊 ................................................................................ 78 五、物種調查資料上傳 .................................................................... 79 六、社區帳號管理 ............................................................................ 80 七、社區資料管理 ............................................................................ 81 第三節. 小結 ............................................................................................ 82. 政治大. 第五章結論與建議 ................................................................ 83. 立. 結論 ............................................................................................ 83. 學. ‧ 國. 第一節第二節. 建議 ............................................................................................ 85. ‧. 參考文獻..........................................................................................87. y. Nat. io. sit. 一、中文參考文獻.................................................................................... 87. er. 二、外文參考文獻.................................................................................... 91. al. n. v i n Ch 三、綱頁參考文獻.................................................................................... 94 engchi U. III.

(12) 圖目錄圖 1-1. 研究流程圖 ..................................................................................6. 圖 2-1. 專業地理資訊及自願性地理資訊之產製流程與應用模式 ......9. 圖 2-2. eBird 調查資料分布 .................................................................. 11. 圖 2-3. 調查、監測與研究三者間之關係圖 ........................................13. 圖 2-4. 台灣生物多樣性網絡平台 ........................................................18. 圖 2-5. 「i35 愛生物」物種查詢圖形介面 ..........................................19. 圖 2-6. 「i35 愛生物」地圖介面 ..........................................................19. 圖 2-7. 「拉姆薩公民」使用者介面 ....................................................20. 圖 2-9. 台灣野生植物調查 App 介面 ...................................................21. 圖 2-10. 台灣野生植物資料庫內容查詢 ................................................21. ‧. ‧ 國. 圖 2-8. 學. 圖 2-9. 政治大「拉姆薩公民」環境巡守查報畫面 ........................................20 立台灣野生植物資料庫 ................................................................21. 圖 2-11 Project Noah 網站平台任務頁面 ..............................................22. Nat. sit. y. 圖 2-12 Project Noah App 使用者介面...................................................23. er. io. 圖 2-13 Project Noah App 地圖畫面.......................................................23. al. 圖 2-14 Project Noah App 列表檢視畫面...............................................23. 圖 2-17. 「What’s Invasive!」物種圖鑑 .................................................24. 圖 2-19. Plant Tracker 物種選擇畫面（主畫面）..................................26. 圖 2-20. Plant Tracker 物種調查畫面......................................................26. n. 圖 2-16. v i n C照片檢視畫面...............................................23 Project Noah App hengchi U 「What’s Invasive!」主畫面 .....................................................24. 圖 2-15. 圖 2-21 Plant Tracker 網站地圖 ..............................................................26 圖 3-1. PhoneGap 開發概念...................................................................37. 圖 3-2. MVC 模式基本概念 ..................................................................39. 圖 3-3. Django 系統架構圖 ...................................................................40. 圖 3-4. Fusion Tables 資料表 .................................................................44. 圖 3-5. 地圖檢視 Fusion Tables 資料 ....................................................45. IV.

(13) 圖 3-6. 統計圖表檢視 Fusion Tables 資料............................................ 45. 圖 3-7. 系統架構圖................................................................................ 49. 圖 3-8. 社區物種資料庫內容與關聯.................................................... 50. 圖 3-9. 物種類別圖................................................................................ 52. 圖 3-10. 社區物種調查系統 App 系統架構圖 ....................................... 54. 圖 3-11. 社區物種調查系統 App 資料存取概念圖 ............................... 54. 圖 3-12. 社區物種資料庫 WebGIS 平台架構圖 .................................... 57. 圖 3-13. 物種調查資料發布流程............................................................ 59. 圖 3-14. 社區物種調查資料審核流程.................................................... 61. 圖 4-1. App 使用者介面主選單 ............................................................ 63. 圖 4-2. 一般地圖檢視資料畫面............................................................ 64. 圖 4-3. 政治大衛星影像地圖檢視資料畫面 .................................................... 64 立查看街景影像畫面.................................................................... 64. 圖 4-5. 列表檢視資料畫面.................................................................... 65. 圖 4-6. 列表關鍵字查詢功能................................................................ 65. 圖 4-7. 地圖上檢視物種名稱畫面........................................................ 66. 圖 4-11. y. sit. er. 查看物種發現位置.................................................................... 67. al. v i n C h .................................................................... App 新增資料頁面 68 engchi U n. 圖 4-10. App 物種詳細資料畫面 ............................................................ 66. io. 圖 4-9. Nat. 圖 4-8. ‧. ‧ 國. 學. 圖 4-4. 網路搜尋功能............................................................................ 67. 圖 4-12 App 物種類別選單 .................................................................... 68 圖 4-13. 調查記錄畫面............................................................................ 69. 圖 4-14. 尚未上傳之資料檢視................................................................ 70. 圖 4-15. 調查資料編輯畫面.................................................................... 70. 圖 4-16 App 會員登入畫面 .................................................................... 70 圖 4-17 WebGIS 平台首頁 ..................................................................... 72 圖 4-18 WebGIS 平台詳細資料頁面 ..................................................... 72 圖 4-19. 物種照片放大檢視.................................................................... 73. 圖 4-20 WebGIS 平台會員登入介面 ..................................................... 73 圖 4-21. WebGIS 平台會員規章視窗 ..................................................... 74. V.

(14) 圖 4-22 WebGIS 平台會員註冊視窗......................................................74 圖 4-23 WebGIS 平台地圖頁面..............................................................75 圖 4-24 WebGIS 平台地圖訊息視窗......................................................75 圖 4-25. 距離量測工具 ............................................................................76. 圖 4-26. 面積量測工具 ............................................................................77. 圖 4-27. 高程量測工具 ............................................................................77. 圖 4-28 WebGIS 平台社區資料頁面......................................................78 圖 4-29 WebGIS 平台使用者資訊頁面..................................................79 圖 4-30. WebGIS 平台調查資料修改畫面..............................................79. 圖 4-31 WebGIS 平台物種調查資料上傳頁面......................................80. 學 ‧. io. sit. y. Nat. n. al. er. 圖 4-33. 政治大社區資料管理介面立 ....................................................................81 社區帳號管理介面 ....................................................................81. ‧ 國. 圖 4-32. Ch. engchi. VI. i n U. v.

(15) 表目錄表 1-1. 三大行動作業系統開發資訊................................................................ 3. 表 2-1. 傳統地理資訊時代與新地理資訊時代之比較.................................... 8. 表 2-2. 國外社區自然資源調查計畫.............................................................. 16. 表 2-3. 物種調查相關 App 整理 ..................................................................... 28. 表 3-1. 研究材料與工具整理.......................................................................... 32. 表 3-2. 不同開發方式之行動應用程式比較.................................................. 36. 政治大. 表 3-3 PhoneGap 對各主流行動作業系統之功能支援 ................................ 37. 立. 研究採用之 PhoneGap 功能 ............................................................... 38. 學. ‧ 國. 表 3-4. 表 3-5 Google Maps API v3 函式庫............................................................... 42 表 3-6 Google Maps API v3 提供之服務....................................................... 43. ‧. 表 3-7. 社區物種調查資料記錄方式.............................................................. 51. y. Nat. io. 不同身份使用者之顯示頁面.............................................................. 58. n. al. er. 表 3-9. sit. 表 3-8 WebGIS 平台不同身分使用者之權限 ............................................... 56. Ch. engchi. VII. i n U. v.


(17) 第一章. 緒論. 第一節研究背景與動機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. 政治大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立上，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. ‧ 國. 學. 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)。. y. Nat. sit. 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. er. io. 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. al. n. v i n Ch 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 engchi U. 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，. 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，採用自願性地理資訊. (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)。近三、四十年來，以社區為基礎之自然資源管理 (Community-based Natural Resource 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)。. 1.

(18) 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)。. 政治大. 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. 立. 育能否成功的重要條件，因此，本研究將採用自願性地理資訊的方式，透. ‧ 國. 學. 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. sit. y. Nat. 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. io. er. 的重要性，提升環境保育意識。. al. n. v i n Ch 而近年來隨著行動科技的快速發展，智慧型手機 e n g c h i U (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 (資策會，2013；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（如表 1-1 所示）。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. 2.

(19) 檻高，還需耗費大量時間與心力 (高易中，2013)。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。. 表 1-1. 三大行動作業系統開發資訊. 政Android治大iOS. 作業系統. 立. Windows Phone. Mac OS X. 開發語言. Java. Objective-C. Eclipse. XCode. ‧. ‧ 國. Linux、 Windows. 學. 開發環境系統需求. Windows. VB .NET、. er. io. 整合開發環境 (Integrated Development Environment, IDE). sit. y. Nat. C#、C/C++. Visual Studio. 軟體開發套件 (Software Development Kit, SDK). Android SDK. iOS SDK. Windows Phone SDK. 應用程式安裝檔. *.apk. *.ipa. *.xap. n. al. Ch. engchi U. 3. v ni.

(20) 第二節研究目的基於上述背景與動機，本研究具體目的如下：一、以社區為基礎，透過自願性地理資訊之方式，並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。二、結合空間資訊科技與 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。. 立. 政治大. 三、建置物種空間資料庫與網際網路地理資訊系統 (Web-based. ‧ 國. 學. Geographical Information System, WebGIS) 平台，以提供社區物種資料之分享、管理與分析等服務。. ‧. 四、為維護資料之品質與精確度，建立社區物種調查資料之審核與管. n. al. er. io. sit. y. Nat. 理機制。. Ch. engchi. 4. i n U. v.

(21) 第三節研究流程本研究之研究流程主要可分為四個階段：(1) 確定研究目標；(2) 系統規劃與設計；(3) 系統建置；(4) 結論與建議。研究流程如圖 1-1，各階段工作詳述如下。一、確定研究目標：根據研究背景與動機擬定研究目的，再依此回顧自願性地理資訊及社區自然資源調查之相關文獻，並參考國內外物種調查相關應用程式實例，找出適宜之理論與方法。二、系統規劃與設計：此階段工作包含決定研究使用軟體與工具、設. 政治大. 置開發環境、規劃社區物種資料庫之資料內容與關聯性及設計系統架構。. 立. ‧ 國. 學. 三、系統建置：依照上述規劃結果建置社區物種資料庫，並撰寫系統程式與設計使用者介面 (User Interface, UI)，開發社區物種資料. ‧. 庫 WebGIS 平台及社區物種調查系統 App。系統程式撰寫完成後，需經過多次測試，待通過測試方能展示系統。. sit. y. Nat. io. er. 四、結論與建議：展示系統建置成果，並探討自願性地理資訊對社區及生態保育帶來何種影響，進而提出具體建議，作為未來相關研. n. al. 究之參考。. Ch. engchi. 5. i n U. v.

(22) 研究背景與動機自願性地理資訊相關文獻回顧. 系統規劃. 社區自然資源調查物種調查相關行動應用程式實例. 建置社區物種資料庫. 建置社區物種資料庫 WebGIS平台. 立. ‧ 國. 學. 系統測試. 通過. 通過. 未通過. Nat. io. sit. y. ‧. 系統測試. 系統展示. n. al. er. 未通過. 政治開發社區物種調查大系統App. C結論與建議 hengchi. 圖 1-1. 研究流程圖. 6. i n U. v.

(23) 第二章. 文獻回顧. 第一節自願性地理資訊自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。以下分述自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、自願性地理資訊之特色與發展. 政治大自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 立. 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. ‧ 國. 學. 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. Nat. sit. y. 包括近來廣為使用的 Wikimapia 、 OpenStreetMap (OSM) 、 Google Map. al. er. io. Maker 及 Google Earth 等 (Goodchild, 2007; Elwood, 2008; Coleman et al.,. v. n. 2009; Longley et al., 2010；劉雲碧等人，2009；蔡博文，2011)。. Ch. engchi. i n U. 李德仁及邵振峰 (2009) 更將自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。表 2-1 為傳統地理資訊時代與新地理資訊時代之比較。. 7.

(24) 表 2-1. 傳統地理資訊時代與新地理資訊時代之比較. 比較項目. 傳統地理資訊時代. 新地理資訊時代. 資料蒐集及更新者. 專業人員. 專業人員與一般民眾. 使用者與資料提供. 有明顯界線. 者之間. 資料提供方式. 沒明顯界線，使用者也可以是資料提供者. 透過網路上傳或於電子政治大地圖上標註新資訊. 按規範產製地理資料. 立. ‧ 國. 靜態定期更新. 動態即時更新. 學. 資料更新. (改編自李德仁、邵振峰，2009). ‧ sit. y. Nat. 自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. al. er. io. 問題與挑戰。自願性地理資訊雖然有即時性高、低成本、可效率化的蒐集. v. n. 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. Ch. engchi. i n U. 自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)。. 8.

(25) 立. ‧ 國. 學. 圖 2-1. 政治大. 專業地理資訊及自願性地理資訊之產製流程與應用模式 (李德仁、. ‧. 錢新林，2010). y. Nat. n. er. io. al. sit. 二、自願性地理資訊於物種調查之應用. i n U. v. 楊懿如等人 (2008) 在林務局補助之下，於 2003 年至 2004 年間進行. Ch. engchi. 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。. 9.

(26) 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，以自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，以自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. 政治大. 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，. 立. 2011，2012)。. ‧ 國. 學. 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. sit. y. Nat. 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. io. n. al. er. 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、. i n U. v. 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. Ch. engchi. 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. 10.

(27) 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)。圖 2-2 為 eBird 調查資料的分布圖，由圖可看出觀測資料的熱門地點分布情形。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. 圖 2-2. eBird 調查資料分布 (引用自 eBird 網站). n. er. io. sit. y. Nat. al. Ch. engchi. 11. i n U. v.

(28) 第二節社區自然資源調查. 為結合社區民眾的力量共同保育與經營自然生態資源，林務局自 2002 年 3 月起開始推行社區林業計畫（原名「社區林業─居民參與保育共生計畫」，於 2005 年更名），以生物多樣性與社區營造為核心價值，內容分為「自然資源調查篇」、「森林保護篇」及「森林育樂篇」等三個篇章。而自然資源調查篇又分為社區生物資源調查、監測及人力培訓等三個項目，希望藉由社區民眾的參與，協力推動生物多樣性保育，進而達成生態系永續經營之目的 (陳美惠，2003；行政院農委會林務局，2005；陳美惠、林晉戎，2006)。. 立. 政治大. 自然資源調查工作分為調查 (investigation) 與監測 (monitoring) 兩部. ‧ 國. 學. 分，調查是指在沒有先入之見或預期目標的情況下，於特定時間與地點，透過蒐集現況資料來瞭解某現象，依不同調查對象細分為生態環境調查及. ‧. 動植物物種調查；而監測則是指在已有特定想法或預期目標之情形下，於. y. Nat. sit. 長時間內經由系統性方法重複蒐集環境資料，以進行法令政策評估、生態. n. al. er. io. 變遷偵測、物種分布變化等後續研究，依不同監測對象細分為生態環境監. i n U. v. 測、生態系監測及動植物物種監測。自然資源調查結果可作為後續監測工. Ch. engchi. 作之基礎資料 (Goldsmith, 1991；李美慧，2006) ，圖 2-3 以蝴蝶族群說明調查、監測與研究三者間之關係。. 12.

(29) 立. 調查、監測與研究三者間之關係圖 (引用自李美慧，2006). ‧. ‧ 國. 學. 圖 2-3. 政治大. 以下將就自然資源調查篇中的社區生物資源調查與監測進行相關文獻. n. al. er. io. sit. y. Nat. 回顧，分別探討以社區為基礎的自然資源調查之特色與實例。. 一、社區自然資源調查之特色. Ch. engchi. i n U. v. 過去，自然生態保育多以中央集權、科學管理與精英參與等「排除式取向」 (Exclusive Approach) 之方式為主，世界第一座國家公園─美國黃石國家公園 (Yellowstone National Park) 便是最好的例子，其以國家政府直接介入與園區內沒有永久性居民為特色 (Wright and Mattson, 1996；盧道杰，2004，2005a；廖婉儒，2011)。然而，此種作法卻不見得能在自然資源之經營管理上獲得較佳成效 (Western and Wright, 1994；盧道杰， 2005b)。近年來，國際間逐漸認知生物多樣性保育工作需要更多社會力量與組織部門的加入，開始倡導社區民眾參與自然資源調查活動，以彌補專業性調查或監測工作之不足。一般由政府或相關研究機構提供給社區之調查或監測資料，常有下列問題 (EMAN CO and CNF, 2003；李美慧，. 13.

(30) 2006)： (1) 一般民眾難以取得資料。 (2) 能提供之資料有限，且常缺乏時效性，不一定能符合社區之需求。 (3) 資料與社區的關聯性低。 (4) 資料內容複雜不易理解。社區民眾因長期與土地及自然資源互動而發展出豐富的在地知識，又於距離效益與時間成本上具有絕對優勢，為生物多樣性保育中不可或缺的. 政治大在地知識及對社區當地的使命感，快速且有效地蒐集生態環境相關資料，立. 重要角色 (盧道杰，2005b)。社區自然資源調查可利用社區民眾的人力、. ‧ 國. 學. 藉以彌補政府機構及相關研究單位可能因對地區瞭解不夠深入，或受調查時間、經費限制所造成的不足或缺失，為深具有效性與即時性的方法。對. ‧. 政府而言，藉由社區參與，不但可擴展原有自然資源調查計畫的網絡，亦可節省支出，調查與監測工作在時間上也更具彈性；對社區民眾而言，經. y. Nat. sit. 由親身參與不但可加深對社區生態環境現況之瞭解，亦可增加參與政府規. n. al. er. io. 劃的機會，協助政府制定適合當地的生態經營與管理策略 (李美慧， 2006：260-262；林雅，2010)。. Ch. 二、社區自然資源調查之實例. engchi. i n U. v. 宜蘭縣無尾港水鳥保護區（以下簡稱無尾港保護區）為台灣主要雁鴨科鳥類遷徙落腳的渡冬區之一，每年 11 月至隔年 3 月常有數千隻水鴨在此過境或留駐，而由無尾港保護區周圍社區部分具保育意識之居民所組成的無尾港文教促進會，於 1998 年開始定期進行鳥類監測調查工作，其利用傳統的紙本表單方式，以文字記錄於無尾港保護區內所觀察到的鳥況，利用長期觀測當地出現之鳥種與數量資料，偵測環境健康狀況有無異常，並將資料提供給政府相關機構，作為制定環境經營管理政策之參考 (盧道杰，2005a；林雅，2010)。. 14.

(31) 位於南投縣埔里鎮的桃米社區，在九二一大地震造成的嚴重創傷中積極重建。而社區資源調查與監測便是社區重建的重要基礎工程之一，特生中心發現，面積僅約 18 平方公里的桃米社區，竟擁有全台三分之二的蛙類，及上百處未經破壞的濕地。濕地是世界上公認生物最多元的生態指標，若能善加規劃運用，將有助於桃米社區之重建。因此，特生中心開始透過生態解說及調查等相關研習課程，協助桃米社區進行生態資源調查及自然景點攝影監測計畫。生態資源調查以蛙類、蜻蛉、鳥類、蝙蝠及濕地為主要調查對象，調查頻率為每月一次，調查路線以桃米社區的觀光景點為主。自然景點攝影監測則是鼓勵社區民眾針對有明顯變化之地區，提供影像資料及建議，其監測頻率為每季一次。災後的桃米社區從傳統農業村. 政治大對社區生態環境的關懷立 (邱婪勛，2004；吳憂，2010)。. 落蛻變成生態觀光地區，並在此過程中凝聚了社區居民的情感、喚醒居民. ‧ 國. 學. 社區野生動物調查 (Community-based Wildlife Surveys) 在澳洲已被證實是有效描述物種分布的工具，其結合了社區民眾的在地知識與一般調查. ‧. 方法，透過社區民眾的參與，可快速、即時發現社區物種多樣性 (Species. sit. y. Nat. Diversity) 、物種豐富度 (Species Richness) 及分布的變化，並適時通報、提供物種資訊予相關管理及決策機構。在以富有特有種 (endemism) 動植. io. n. al. er. 物聞名的澳洲，社區野生動物調查常被用來蒐集社區內之無尾熊 (koala). i n U. v. (Lunney et al., 1997) 、斑尾袋鼬 (spotted-tailed quoll) (Lunney and. Ch. engchi. Matthews, 2001)及白氏樹袋鼠 (Lumholtz’s tree-kangaroo) (Kanowski et al., 2001) 等一般民眾容易辨識的物種資料，位於都市之社區亦常利用此方法調查都市內的野生動植物現況，並藉以探討都市化對當地自然生態造成之影響 (FitzGibbon and Jones, 2006)。而綜觀國際，社區生物資源調查與監測的發展大多為個案經驗，目前以美國及加拿大較為普遍與成熟。加拿大發現非政府組織與社區民眾，在物種調查與監測上發揮了很大的作用，可以補足政府機關能力之不足，並促進當地之永續發展。加拿大環境部的生態監測評估網絡協調辦公室 (Ecological Monitoring and Assessment Network Coordinating Office, EMAN CO) 與加拿大自然協會 (Canadian Nature Federation, CNF) 於 2002 年合作. 15.

(32) 成立加拿大社區監測網絡 (Canadian Community Monitoring Network, CCMN) ，藉由建立社區監測機制來協助社區進行調查與監測工作，並提供更完善的資訊給決策者 (彭安琪等人，2011)。此外，澳洲的社區生物多樣性網絡 (Community Biodiversity Network, CBN) 、加拿大的北極邊緣地區生態知識協會 (Arctic Borderlands Ecological Knowledge Co-op) 及以亞馬遜流域地區為調查目標的看守亞馬遜 (Amazon Watch) 等，皆為社區自然資源調查相當成功之計畫實例 (李美慧，2006)。表 2-2 整理上述三個國外社區自然資源調查計畫，並說明計劃之調查監測內容。. 政治大調查監測內容. 國外社區自然資源調查計畫. 立. 社區生物多樣性網絡 ( Community Biodiversity Network ). 生物多樣性. 其他不尋常之現象. y. 魚類、馴鹿、氣象或. 加拿大北極邊緣地區. n. er. io. 看守亞馬遜 ( Amazon Watch ). 澳洲. ‧. Nat. 北極邊緣地區生態知識協會 ( Arctic Borderlands Ecological Knowledge Co-op ). al. 地區. 學. ‧ 國. 計畫名稱. sit. 表 2-2. v i n C h 物種、環境等自然資 engchi U 源及人類活動. (改編自李美慧，2006). 16. 亞馬遜流域.

(33) 第三節物種調查相關行動應用程式實例近年來，智慧型手機與平板電腦等智慧型行動裝置（以下簡稱行動裝置）日益普及，且功能日趨強大，加上空間資訊科技的快速發展、民眾參與意識的興起，透過建置結合行動科技與自願性地理資訊概念的行動應用程式（以下簡稱 App），並利用搭載即時定位、無線網路及照相等功能之行動裝置，作為空間資料蒐集之工具已為時勢所趨。在空間資料蒐集方面，App 可使調查之工作更加快速與便利，且因行動裝置體積小，易於隨身攜帶；而在調查作業推廣方面，App 可吸引更多民眾主動參與資料蒐集之工作。. 政治大. 利用 App 作為物種調查工具之應用不乏實例，以下將分別介紹國內外. 立. 學. ‧ 國. 之相關應用。. 一、國內相關應用. ‧. (一) i35 愛生物. y. Nat. io. sit. 特生中心透過台灣生物多樣性網絡 (Taiwan Biodiversity Network,. n. al. er. TBN) 計畫，以其現有的「台灣野生生物資源資料庫」為基礎，設置台灣. i n U. v. 生物多樣性資料庫彙整系統，透過開放式的資料分享平台（圖 2-4），讓個. Ch. engchi. 人、民間團體或政府機關，存放並展示自有之生物調查資料。該計畫希望透過公眾參與，有效並快速地蒐集本土生物資料，除可提供政府國土規劃之生物分布參考圖資外，亦能用以了解、預測生物多樣性變化之趨勢 (台灣生物多樣性網絡網站，2013；楊燿隆等人，2014)。. 17.

(34) 學. ‧ 國. 圖 2-4. 治政台灣生物多樣性網絡平台 (引用自台灣生物多樣性網絡網站) 大立. 「i35 愛生物」為特生中心之台灣生物多樣性網絡計畫委託開發之 App，其主要有物種查詢、附近生物資訊及照片上傳等三大功能。物種查. ‧. 詢部分，使用者可透過關鍵字搜尋，或於圖形介面（圖 2-5）點選欲查詢. sit. y. Nat. 之物種類別，以獲取物種之生物分類名、特徵描述、棲地、分布及照片等. io. er. 資訊；而附近生物資訊部分，使用者可透過地圖介面（圖 2-6）檢視物種資料庫內之資料分布，亦可點選地圖上之物種標記 (marker) 以獲得物種. al. n. v i n 詳細資訊。除提供快速的瀏覽台灣生物多樣性資料庫內之資料，使用者亦 Ch engchi U 可利用「i35 愛生物」隨時拍照並上傳生物照片、物種名稱、類別及調查位置之經緯度坐標，加入生態觀察家的行列 (Google Play 網站，2013)。. 18.

(35) 「i35 愛生物」地圖介面. 學. ‧ 國. 圖 2-5. 政治大「i35 愛生物」物種查詢圖形介面圖 2-6 立. (二) 拉姆薩公民. ‧ sit. y. Nat. 為了保護及推廣國家重要濕地，並呼應拉姆薩國際濕地公約 (Ramsar Convention) ，內政部營建署城鄉發展分署以濕地為主題，推出「拉姆薩. io. n. al. er. 公民」App。透過拍照上傳的功能，達到全民參與濕地生態保育及共同維. Ch. i n U. v. 護濕地生態環境之目的 (我的 E 政府網站，2013)。該 App 主要作為濕地. engchi. 環境查報之工具，但亦可用以蒐集物種調查資料。其分為「守護者」、「旅行者」及「教育者」三個主題（圖 2-7），分別提供濕地環境巡守查報（圖 2-8）、全台各地區濕地導覽與解說、濕地生物圖文解說及記錄之功能，但其並未提供地圖檢視及資料分享，使用者僅能瀏覽官方或自行建立之資料，無法看到其他民眾上傳之內容。. 19.

(36) 立. 圖 2-8. 「拉姆薩公民」環境巡守查報畫面. ‧. ‧ 國. 「拉姆薩公民」使用者介面. 學. 圖 2-7. 政治大. (三) 台灣野生植物調查. sit. y. Nat. io. er. 特生中心植物組設置台灣野生植物資料庫（圖 2-9），並推出台灣野生植物調查 App（圖 2-10），提供維管束及苔蘚植物查詢及調查之功能。使. al. n. v i n 用者可透過關鍵字搜尋（圖 2-11） C h ，獲取物種之學名、異名、俗名、保育 engchi U 等級、特徵描述及照片等資訊，並可連結至台灣野生植物資料庫網站取得更多詳細資料。但使用者僅能瀏覽台灣野生植物資料庫之內容，無法看到其他使用者上傳之調查資料。物種調查部分，使用者需先於台灣野生植物資料庫中找到欲記錄植物之名稱，而其他記錄內容包含植物照片、發現位置經緯度坐標及高度、地點描述、調查時間、胸高直徑 (Diameter at Breast Height, DBH) 及物候狀態等資料。此 App 資料量過大，在使用前需至台灣野生植物資料庫網站下載資料庫內容檔案，並手動安裝，但也因此可離線查詢，而不用擔心沒有網路連線的問題，另外，此 App 亦沒有提供地圖服務。. 20.

(37) 圖 2-9. 台灣野生植物資料庫（引用自台灣野生植物資料庫網站）. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2-9. Ch. engchi. 台灣野生植物調查 App 介面. i n U. 圖 2-10. v. 台灣野生植物資料庫內容查詢. 二、國外相關應用 (一) Project Noah 紐約大學 (New York University, NYU) 於 2010 年推出 Project Noah，. 21.

(38) 其原本只是該校學生們在互動電子媒體學程. (Interactive. Telecommunications Program, ITP) 之課程中建立的一個實驗性計畫，後來因受到《國家地理》 (National Geographic) 的大力支持與贊助，而得以延續發展。Project Noah 提供了一個探索野生動植物的平台（圖 2-11），使用者可以藉由 App（圖 2-12）記錄周遭的野生動植物，並與其他自然愛好者或生物學者分享這些資訊 (Project Noah 網站，2013)。其採用達成任務 (mission) 可獲得徽章 (patch) 獎勵的方式，鼓勵民眾積極參與，並透過網路社群的概念，建立使用者間之關聯，讓使用者可以藉由此平台互動，分享彼此在物種調查之經驗與心得，並相互協助物種辨識之工作，也因此，其為相關 App 中使用人數及下載次數最多者。. 立. 政治大. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2-11. Ch. engchi. i n U. v. Project Noah 網站平台任務頁面 (引用自 Project Noah 網站). Project Noah 之 App 在物種查詢部分提供地圖（圖 2-13）、列表（圖 2-14）及照片（圖 2-15）等三種檢視方式，方便使用者查看目前位置周遭的物種調查記錄。而物種調查時，除了記錄物種類別、名稱、照片、描述、調查時間、發現位置之經緯度坐標等一般常見的項目外，亦可選擇欲參加之任務、上傳影片、建立標籤 (tag) 以方便其他使用者搜尋。. 22.

(39) 圖 2-12. 政治圖 2-13 大. Project Noah App 使用者介面. 立. Project Noah App 地圖畫面. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2-14. Ch. engchi. Project Noah App 列表檢視畫面. i n U. 圖 2-15. v. Project Noah App 照片檢視畫面. (二) What’s Invasive! 由美國加州大學洛杉磯分校 (University of California, Los Angeles, UCLA) 嵌入式網路連接感測中心 (Center for Embedded Networked Sensing, CENS) 所開發之「What’s Invasive!」App，可用來作為當地外來入侵物種 (invasive species) 調查之工具，並協助建立一套完整的美國地區. 23.

(40) 外來入侵物種資料庫 (What’s Invasive 網站，2013)。進行物種調查工作時，使用者需先選擇調查地區，以便下載該地區之外來入侵物種資料與圖鑑。調查類別分為野草 (weeds) 與害蟲 (pests) ，而調查方式是讓使用者透過物種名稱與圖鑑，自行比對、選擇欲調查之物種，而後記錄並上傳該物種之特徵描述、數量、發現位置經緯度坐標及照片等資料。記錄調查資料時，使用者不需要先註冊帳號或登入會員，待要上傳資料時再登入即可，此意味著，使用者可在無網路連線的情況下進行調查工作。. 政治大. 立. ‧. ‧ 國. 學. n. er. io. sit. y. Nat. al. 圖 2-16. Ch. 「What’s Invasive!」主畫面. 圖 2-17. engchi. v i n 「What’s Invasive!」物種圖鑑 U. 不過此 App 並未提供物種調查資料之查詢功能，且地圖與統計結果服務仍尚待建置，目前僅單純提供物種調查服務，無法得知外來入侵物種之分布情形，亦無法瞭解大眾於該調查之參與程度。雖然使用者無法透過 App 查詢「What’s Invasive!」之外來入侵物種資料庫內之調查資料，但仍可透過網站平台（圖 2-18）提供之地圖頁面檢視外來入侵物種之照片及分布情形。. 24.

(41) 政治大. 圖 2-18 「What’s Invasive!」網站地圖 (引用自 What’s Invasive 網站). 學. ‧ 國. 立 (三) Plant Tracker. ‧. 有鑑於以往之外來入侵植物調查資料過於零碎且缺乏空間資訊，英國. y. Nat. 環境署 (Environment Agency) 、英國生態與水文研究中心 (Centre for. io. sit. Ecology and Hydrology) 及布里斯托大學 (University of Bristol) 的 Nature. n. al. er. Locator 團隊合作推出 Plant Tracker 計畫，讓一般民眾透過 Plant Tracker. i n U. v. App 參與外來入侵植物調查，以獲取具有空間資訊之調查資料，並希望藉. Ch. engchi. 由此計畫瞭解外來入侵植物之出現率及其所造成之危害嚴重程度 (Plant Tracker 網站，2013)。使用者在進行調查工作時，僅需從圖鑑選取物種，並記錄調查位置之經緯度坐標、數量多寡及照片。Plant Tracker App 除了提供英國常見之外來入侵植物圖鑑，亦附有物種之學名、別名、特徵描述、生活環境、分布範圍、危害、散播方法、原產地及入侵英國之歷史等詳細資訊，讓使用者不僅能多方比對物種，亦能加深其對該物種之認識。而由 App 之主畫面（圖 2-19）便可得知，其為單純的外來入侵植物調查工具，無提供資料查詢、地圖瀏覽等其他功能，且並未採取會員制. 25.

(42) 度，任何人皆不需註冊會員，便能上傳調查資料。使用者可透過 Plant Tracker 網站平台（圖 2-21）提供之地圖頁面檢視各種外來入侵植物之分布情形，但無法查看其他使用者上傳之照片及相關調查資訊。. Plant Tracker 物種選擇畫面（主畫面）. 學. 圖 2-20 Plant Tracker 物種調查畫面. ‧. io. sit. y. Nat. n. al. er. 圖 2-19. ‧ 國. 立. 政治大. 圖 2-21. Ch. engchi. i n U. v. Plant Tracker 網站地圖 (引用自 Plant Tracker 網站). 26.

(43) 三、小結表 2-3 整理上述六個物種調查 App 之特色，本研究開發之「社區物種調查系統 App」欲結合各相關 App 之優點，物種查詢方面，參考「i35 愛生物」與「Project Noah」，並以地圖介面、列表介面及關鍵字搜尋等方式，提供查詢其他調查者上傳之物種調查資料的服務。物種調查方面，因本研究涵蓋之調查目標範圍較大，包含動物界、植物界及真菌界，難以與調查目標較小者如「台灣野生植物調查」、「What’s Invasive!」、「Plant Tracker」等同樣採用資料庫內容或圖鑑選取之方式，而是讓調查者自行選擇是否輸入物種名稱，若有無法明確辨識之物種，後續可再交由專家或社. 政治大. 區裡對該類別物種較熟悉的人幫忙辨識。. 立. 本研究為方便社區調查資料之管理及確保資料之品質，並未如「i35. ‧ 國. 學. 愛生物」與「Project Noah」開放使用 Facebook、Google、Twitter 等第三方網路帳號，而是需先註冊本系統會員才能上傳調查資料。因顧及調查者. ‧. 不一定是在有網路連線的情況下進行調查工作，本研究參考「拉姆薩公民」、「台灣野生植物調查」、「What’s Invasive!」及「Plant Tracker」，並未. y. Nat. sit. 採取即時上傳的做法，而是讓調查者先將調查記錄儲存於行動裝置，待至. n. al. er. io. 有網路連線的情況下再上傳資料。. Ch. engchi. 27. i n U. v.

(44) 表 2-3. App. i35 愛生物. 調查. 動物、植. 目標. 物、真菌. 物種調查相關 App 整理. 拉姆薩. 台灣野生. 公民. 植物調查. 濕地生態. 植物. What’s Invasive!. Project Noah. 外來入侵. 動物、植. 之野草與. 物、真菌. 害蟲. Plant Tracker. 外來入侵植物. 其他調查者上. 無. 傳之物. 有. 無. （僅能瀏覽（僅能瀏覽. 種資料. 立.  地圖介面.  圖形介面. 學. 尋.  照片介面. ‧.  列表介面.  地圖介面. 辨識. y. 入，可. 庫中選. 入，可. 取. 不填寫. al. 不填寫. 不填寫. 特生中心. 未知.  照片.  照片.  物種類別  調查備註其他調.  調查位置  調查位置. 查項目.  所在濕地  調查時間. Ch. sit. 手動輸. 於圖鑑. er. 於資料. n. 物種. 入，可. 手動輸. io. 名稱. 手動輸. Nat. 物種. 無. 政治大. ‧ 國.  關鍵字搜. 詢方式. 無. 官方資料）官方資料）. 查詢. 資料查. 有. n U engchi. 調查者. 社群網友. iv. 於圖鑑. 中選取. 中選取. 調查者. 調查者.  照片.  照片.  照片.  照片.  胸高直徑.  影片.  調查備註.  調查備註. 物候狀態  調查位置  環境描述  調查時間. 28.  物種類別  數量.  數量.  物種描述.  調查位置.  調查位置  調查時間.  調查位置.  調查者之 e-mail.

(45) 續表 2-3. i35 愛生物.  註冊帳號. 植物調查. Project Noah. What’s Invasive!.  註冊帳號.  註冊帳號.  註冊帳號. 拉姆薩. 台灣野生. 公民 無.  Facebook.  Google.  Windows Live.  Facebook. 會員. Windows 政治 大 Live. 立. ‧ 國辨識物種資料。. 特色. O. X.  以遊戲獎.  記錄前需.  僅記錄外. 需先下載勵模式吸 a濕地環境 v i l 查報之工資料庫之引民眾參 n Ch e n內容，之 g c h i U與。具。. 先選擇調. 來入侵植. 查地區，. 物。. 後可離線. 該地區之.  主要作為  首次使用. 查詢。. sit. y. X. n. 心管理及. X. ‧. X. io.  由特生中.  Aol (America Online). 學. O. Nat. 上傳. 無.  Yahoo!. 機制. 即時. Plant Tracker.  Twitter. er. App. 物種調查相關 App 整理.  結合網路社群。. 以便下載資料。.  未採會員制度，任何人皆可上傳調查資料。. 29.


(47) 第三章研究材料與方法第一節研究材料與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. 政治大言撰寫網頁應用程式 (Web Application, Web App)，再採用 PhoneGap 開發立. App 之建置是以 HTML、CSS、jQuery Mobile 及 JavaScript 等網頁開發語. ‧ 國. 學. 框架將其打包成能於 Android、iOS、Windows Phone 等多種行動作業系統. 上執行之跨平台 App，透過 Google Maps API v3 提供 App 之地圖服務，並. ‧. 以 Web SQL Database API 建置本地端資料庫 (Local Database) ，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. Nat. sit. y. 網頁開發框架，以 Python 語言搭配 HTML、CSS、jQuery 及 JavaScript 等. al. er. io. 網頁語言撰寫系統程式，並分別透過 Google 的 Google Maps API v3 與. v. n. Fusion Tables API 設置平台之地圖服務、量測工具與物種資料圖層。表 3-1. Ch. engchi. 整理並簡述各項建置工作使用之工具。. i n U. 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。. 31.

(48) 表 3-1 建置工作項目社區物種資料庫. 研究材料與工具整理. 使用工具. 說明備註. PostgreSQL. 開發社區物種空間資料庫. 打包以 HTML5、CSS3、 jQuery Mobile 及 JavaScript 等. PhoneGap. 網頁開發語言撰寫之程式，建置跨平台之 App. 社區物種調查. 政治提供大App 之地圖服務. Google Maps API v3. 系統 App. 立. ‧ 國. Web SQL Database API. ‧. y. 以 Python、HTML、CSS、 jQuery 及 JavaScript 等語言架. sit. Django. er. 構網站. al. v i n C API v3 提供網路平台之地圖服務與地 Google Maps h e n g c h i U圖量測工具 n. 平台. io. 庫 WebGIS. 上傳至社區物種資料庫之物種調查資料. Nat 社區物種資料. 學. 建置本地端資料庫以存放尚未. Fusion Tables API. 網路平台地圖之物種圖層設置. 本研究開發所使用之材料與工具，分別介紹如下：一、PostgreSQL PostgreSQL（簡稱 Postgres）是由 1986 年美國加州大學柏克萊分校 (University of California at Berkeley, UCB) Michael Stonebraker 教授所領導. 32.

(49) 之 POSTGRES 計畫演進而來，發展至今已有近 30 年歷史，目前由 PostgreSQL 全球開發團隊 (The PostgreSQL Global Development Group) 負責維護與開發。PostgreSQL 全球開發團隊是由世界各地數百名志願貢獻者所組成，包含營利／非營利組織團體、學術研究機構及國際型企業，團隊成員彼此透過網際網路相互聯繫，因此 PostgreSQL 可視為一項全球性的社群開發 (community development) 計畫。PostgreSQL 設計初期並未考慮到國際化之問題，無法支援各國本地語言，但透過全球性開發團隊的努力，目前已能完整支援包含中文等多國語言。 PostgreSQL 是一套完全免費且開放原始碼的物件關聯式資料庫管理系. 政治大. 統 (Object-Relational Database Management System, ORDBMS)，除擁有關聯式資料庫 (relational database) 高完整性 (integrity) 及可建立、保存資料. 立. 之關聯等特性，同時具備了物件導向資料庫 (object-oriented database) 的. ‧ 國. 學. 延伸性與高效率。其可用於 Linux、UNIX、Windows 及 Apple Mac OS X 等所有主流作業系統，且支援 C、C++、PHP、Java、Perl、Python 等等多. ‧. 種程式語言，故以 PostgreSQL 建立之資料庫系統可跨多平台，移植性. sit. y. Nat. 高。. er. io. PostgreSQL 之功能、穩定性及效能和一般商業性資料庫管理系統相比. al. 皆不分軒輊，其支援大部分的 SQL-2008 標準資料類型，亦能儲存如影. n. v i n Ch 像、音訊及影片等二進位大型物件 Large Object, BLOB)。若再安 U i e n g(Binary h c 裝 PostGIS 空間擴充模組，便能存取、管理空間資料，具備完整之地理資料處理能力。而因 PostGIS 無法單獨使用，故通常會以 PostGIS 泛稱附加空間擴充模組之 PostgreSQL 資料庫 (邵屏華，2003；柯景騰，2005；廖泫銘等人，2009；PostgreSQL Wiki 網站，2011；PostgreSQL 網站，2013； PostGIS 網站，2013)。. 除了 PostgreSQL 之外，常見的開放原始碼資料庫管理系統尚有 MySQL 與 SQLite，然因 PostgreSQL 可搭配 PostGIS 空間擴充模組，對空間資料支援程度較高 (Westra, 2010)，因此本研究選擇使用 PostgreSQL 作為社區物種資料庫之建置工具。. 33.

(50) 二、PhoneGap 行動應用程式可依不同開發方式分為原生應用程式 (Native Application) 、 Web 應用程式 (Web Application) 和混合式應用程式 (Hybrid Application) ，分別介紹如下 (陳會安，2012；高易中，2013；蕭釧瑛等，2013；蘇文瑞，2013；博全科技有限公司網站，2014)： (一) 原生應用程式. 政治大 (Windows Phone 系統 ). 使用 Java (Android 、 BlackBerry 系統 ) 、 C++ (Symbian 系統 ) 、. 立. Objective-C (iOS 系統 ) 、 C#. 或 Visual Basic. ‧ 國. 學. (Windows Phone 系統) 等語言撰寫程式，再以各平台的軟體開發套件 (Software Development Kit, SDK) 將其編譯 (compile) 成可安裝及執行的. ‧. 行動應用程式。. y. Nat. 由於原生應用程式是使用行動作業系統原有之開發元件，故可完整操. io. sit. 控行動裝置之硬體，如： GPS、相機、藍牙 (Bluetooth) 傳輸、陀螺儀. n. al. er. (Gyroscope)、收音機等設備，充分發揮行動裝置系統之特性。與 Web 應. i n U. v. 用程式及混合式應用程式相比，原生應用程式之執行速度較快且效能佳，. Ch. engchi. 並可輕易存取行動裝置之通訊錄、電子郵件、行事曆等內部資源，更提供推播通知 (Push Notification) 功能，讓使用者能在行動裝置之螢幕上直接看到 App 發送的訊息。但也因不同行動作業系統所需之開發環境、使用之開發語言皆不盡相同，以致開發週期較長，學習難度及成本較高，而有跨平台開發困難的缺點。. (二) Web 應用程式開發語言及工具不受行動作業系統限制，目前多以 HTML、CSS、 JavaScript 等網頁開發語言撰寫，開發成本與門檻較低。執行時無需另外安裝，僅需在行動裝置之網頁瀏覽器輸入 App 網址 (Uniform Resource. 34.

(51) Locator, URL)，便能直接操作該 App。Web 應用程式之開發環境及技術與一般桌上型電腦的網頁相同，唯使用者介面及操作方式可能需因應行動裝置螢幕之尺寸限制加以修改。 Web 應用程式可適用於多種行動作業系統，不受行動裝置之硬體規格與軟體版本限制。當 App 有任何功能更新，使用者不需重新下載安裝，隨時可使用最新之版本。但在使用者互動介面上，反應效率、流暢度及執行效能均無法與原生應用程式相比，且一定要在有網路連線的情況下執行，無法離線操作。雖然目前行動網頁瀏覽器已日漸開放對 GPS、陀螺儀等硬體資源之存取，但仍無法充分發揮行動裝置之系統特性，如相機及內部儲存空間管理等。. 立. (三) 混合式應用程式. 政治大. ‧ 國. 學. 與 Web 應用程式同樣以 HTML、CSS、JavaScript 等網頁開發語言撰. ‧. 寫，再透過手機共通網頁基礎應用框架 (Multiple Phone Web-based Application Framework) 或包裝框架 (Wrapper Framework) ，與各行動作. y. Nat. sit. 業系統的軟體開發套件，打包成與原生應用程式相似，能取用行動裝置之. n. al. 多數硬體資源，且可離線執行的行動應用程式。. Ch. engchi. er. io. 相機、GPS、加速度感測器 (Accelerometer) 、電子羅盤 (e-Compass) 等. i n U. v. 混合式應用程式雖不需針對不同行動作業系統使用不同程式語言開發，但仍需搭配各行動作業系統的軟體開發套件，分別編譯及包裝，且其因多透過一層程式碼轉換，執行速度與效能無法比擬原生應用程式。除此之外，混合式應用程式對行動裝置硬體的支援程度亦仍比不上原生應用程式。表 3-2 整理三種行動應用程式之開發工具、能否跨平台、使用及安裝方式、對行動裝置之相機、定位等硬體功能的支援程度及彼此特色。. 35.

(52) 原生應用程式. Web 應用程式. Native Application. Web Application. 開發工具. 特定程式語言＋ SDK. 網頁開發語言. 跨平台. X. O. 使用方式. 立. 可離線執行. (1) 需針對不同行. (1) 開發成本與門. io. al. O 需先安裝可離線執行大部分支援. (1) 開發成本與門. 檻較低. 檻較低. (2) 無法離線執行. sit. Nat. (2) 開發與維護成. SDK＋包裝框架. ‧. 通常無法支援. 動作業系統，. 特色. 網頁開發語言＋. 治政不需安裝大以網頁瀏覽器執行. 完全支援. 撰寫不同 App. Hybrid Application. 學. 硬體功能. 需先安裝. ‧ 國. 比較項目. 混合式應用程式. y. App. 不同開發方式之行動應用程式比較. (2) 體積通常較小. (3) 需透過行動裝. (3) 反應效率與執. er. 表 3-2. 置之網頁瀏覽 i v n C U (3).能輕易取用手 h e n 器操作 gchi. n. 本高. 行效能較原生應用程式差. 機內各項資訊. PhoneGap 是一款開放原始碼的 App 包裝框架，最初由加拿大的 Nitobi Software 公司於 2008 年夏季所發起，目前為 Adobe 公司所有。 Adobe 進而於 2012 年 9 月推出「PhoneGap Build」服務，開發者只要將其撰寫好之程式碼上傳至雲端，系統便會自動編譯並產製專屬各行動作業系統之 App。 PhoneGap 旨在讓開發者使用 HTML、 JavaScript 、 CSS 及 jQuery. 36.

(53) Mobile 等網頁開發語言，搭配各行動作業系統之軟體開發套件（見表 11），建置跨平台的混合式應用程式，而不需顧慮每種行動作業系統原生應用程式之開發環境及開發語言不同所造成的問題，減少跨平台開發 App 所需之時間，其開發概念如圖 3-1 所示。透過 PhoneGap，開發者可輕易地使用行動裝置內如加速度感測器、地理位置、相機及網路連線等多種核心功能，其對各主流行動作業系統之功能支援如表 3-3 所示，而本研究採用了其中之相機、地理位置及檔案等功能，說明如表 3-4。. PhoneGap 開發概念 (引用自文淵閣工作室，2012). ‧ y. iPhone 3GS and newer. io. iPhone / iPhone 3G. PhoneGap 對各主流行動作業系統之功能支援 Blackberry O S 6.0+. Blackberry 10. ✓. ✓. ✓. Acce lerometer. ✓. n. al. Android. Came ra. ✓. ✓. Ch ✓. Compass. X. ✓. ✓. Contacts. ✓. ✓. File. ✓. Ge olocation. ✓. e n g✓c h i. sit. Nat. 表 3-3. Windows Phone 8. Ubuntu. Firefox OS. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. er. 圖 3-1. 學. ‧ 國. 立. 政治大. i n U✓. v. X. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. X. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. Me dia. ✓. ✓. ✓. X. ✓. ✓. ✓. X. Ne twork. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. Notification (Ale rt) Notification (Sound) Notification (Vibration). ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. Storage. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. ✓. (改編自 PhoneGap 網站，2014). 37.

(54) 表 3-4. 研究採用之 PhoneGap 功能. 採用之功能. 說明. 相機 Camera. 讓使用者拍攝照片或從行動裝置之相簿中選. 地理位置 Geolocation. 透過行動裝置之 GPS、Wi-Fi、IP 位置及手. 檔案 File. 取得物種照片，並將照片上傳至社區物種調. 取照片。. 機基地台定位等方式取得使用者所在位置。. 政治大. 查系統之伺服器端。. 立. ‧ 國. 學. 但相對地，使用 PhoneGap 開發之混合式應用程式因開發過程中多一層處理程序，使其運行與反應速度會較原生應用程式慢，且由於使用框架. ‧. 產生程式碼，可能會受限於框架涵蓋內容，而無法百分百支援行動裝置之. y. sit er. io. 三、Django. Nat. 硬體功能 (郭凱文，2012)。. al. n. v i n 是一套以 PythonC語言撰寫而成的開放原始碼網頁框架 hengchi U. Django. (Web. Framework)，支援 PostgreSQL、MySQL 及 SQLite 等多種資料庫，其主要優點為可讓開發者快速架設一個高效能且精緻的動態網頁 (Dynamic Webpage)。軟體與動態網頁開發通常會採用 MVC 模式（圖 3-2），Django 亦不例外。MVC 模式是將開發工作切割成以下三個部分 (Pitt, 2012)： M (Model)：資料定義、管理、存取及資料庫設計。 V (View)：軟體或網頁使用者介面設計。 C (Controller)：接收或轉發請求 (request)，並對請求進行處理。. 38.

(55) 圖 3-2. MVC 模式基本概念 (修改自 Pitt, 2012). MVC 模式各部分工作獨立性高，且均擁有各自的主要工作目標，彼此間僅鬆散結合 (loose coupling) ，當修改其中一部分之程式碼時，並不. 政治大. 會對另外兩部分造成太大影響 (Holovaty and Kaplan-Moss, 2009: 6)。而. 立. Django 雖然同樣使用 MVC 設計模式，但其框架中的 View 並不負責使用. ‧ 國. 學. 者介面之設計工作，而是 Django 的邏輯控制中心，因此正確來說， Django 採用的是其特有之 MVC 模式－MTV 框架。不同於 MVC 模式，. 73)：. ‧. MTV 框架將開發工作分成以下三個部分 (Holovaty and Kaplan-Moss, 2009:. sit. y. Nat. io. 料類型定義、關聯建立、存取及驗證等。. al. er. M (Model)：Django 的資料模型，負責所有與資料有關之工作，如資. n. v i n C h的模板，負責網頁頁面的設計工作，用來描述 T (Template)：Django engchi U. 網頁呈現之內容與樣式，等同於 MVC 模式中的 View。. V (View)：Django 的邏輯控制中心，為 Django 網頁框架運作的核心，可視為 Model 與 Template 間之溝通橋梁，等同於 MVC 模式中的 Controller。 Django 網頁系統之架構如圖 3-3 所示，使用者利用網頁瀏覽器向網頁伺服器 (Web Server) 發送請求，網頁伺服器會對照使用者請求之連結 (URLconf) ，找到相對應的 Views 來處理該請求，並視情況透過 Model 向資料庫存取資料，最後將結果回應於網頁中 (Alchin, 2013: 2-4；單勇恩， 2012)。. 39.