2009年1月30日 星期五

空間資料(上)

 

空間資料的儲存方式有檔案+表格、XML-KML、GML及空間資料庫三種主要方式。

XML

XML的方式很多如用來記錄GPS Log的GPX、GML及Google使用的KML。使用XML的好處在於XML可以使用unicode編碼,其使用的標籤語言易讀也易懂,其格式及內容也很容易轉換。目前常用的空間XML格式都是開放的標準之一,許多GIS軟體都有支援,甚至ArcGIS 9.3也將支援KML,QGIS則支援GML與GPX。

 

檔案+表格

一般常用Excel來存放一些數據的資料,善用其中的公式及函數整理起數據來是也很快速。一個Excel檔案中可以儲放多個工作表,很像一個小形的資料庫,可惜Excel並沒有支援標準空間欄位的功能。

在常用空間資料是使用ArcGIS的ESRI Shape檔案,也就是分別儲放在*.shp、*.shx及*.dbf中。副檔案shp是Shape形狀的縮寫,故名思義shp是用來記錄點、線及面的空間資料;副檔名為shx則是shape index的縮寫,也就是存放可以加快空間查詢的資料;最後一個副檔名是dbf,則是Dbase File,用來存放屬性資料的表格檔,一個檔案一個表格。因為DBF是很早就產生的資料格式,所以對後來製定unicode的支援很差,在中文使用上也存在選多缺字問題。

不論是使用Excel、dbf都是使用表格儲存,但是其實我們使用資料雖然放在不同的表格,其實是互相有關係的。例如:學生的資料表及各科成績的資料表是有關係的。但是在表格之間的關係無法用一個有效的方法告訴Excel程式,所以有人就會想出使用各種的方式來表達。

例如:使用相同欄位值

學生資料表
name | gender | Address
王小明 | 男 | 台北市

數學成績
name | 第一次小考|期中考
王小明 | 60|80

在Excel中使用以上的方法即可以幫助我們人類了解其中的關連。若要處理的資料不僅是一個班級而是整個學校且是每一屈的學生紀錄,那要如何處理呢?這時就要靠電腦要處理,ArcGIS程式中參考關連式資料庫實作了一些關連的功能,讓古老的DBF檔案可以依某些欄位建立關連。不過要使用這個功能表格中必須有一些特殊的編碼欄位,例如運研所的提供的台灣行政區圖資…

由於現在常用的圖資還是以上述的方式存儲,一方面限制很多,另一方面即使將上述資料轉到資料庫中,常常也擺脫不了以上述的限制。

 

空間資料庫

資料庫加上空間欄位的支援即是空間資料庫。例如開放原始碼的PostgreSQL資料庫,因為其開放的特性,所以很早就有postGIS擴充功能,讓PostgeSQL支援空間資料的功能。之前版本要分別安裝,一直到PostgreSQL 8之後,安裝時選取PostGIS模組即可安裝好所需的空間資料庫功能。

ESRI在之前一般資料庫尚未支援空間資料時,即推出了ArcSDE產生,它可以擴充一般資料庫,使其可以支援空間功能。ArcSDE的功能就是將空間資料轉換成資料庫的能儲存的格式,反之亦然。除了儲存之外空間資料的查詢亦可以透過ArcSDE來操作。但是在最近不論是PostgreSQL、MySQL及Micorsoft SQL Server 2008都已內建支援空間資料的功能,所以ArcSDE的價錢由本來的天價降至免費附加功能。由於PostgreSQL是公開源始碼且最早支援空間功能,所以相較其它資料庫起來PostgreSQL支援空間功能較完整,,再加上PostgreSQL是免費的資料庫,所以之後所用的空間資料就使用PostgreSQL,為了方便簡稱為PostGIS。

使用空間資料庫的好處

  1. 使用資料庫容易管理、更新與維護、較適合大型的GIS計畫
    使用資料庫的正規化,減少資料不一致性…日後資料維護更容易。
  2. 支援Unicode、多國語言及不受dbf檔案的Big5限制
    這非常很重要,因為許多地名都是較少見的字,在Big5中不支援這些字,例:澎湖縣湖西鄉「菓」葉村。
  3. 在資料庫中使用表格之間表格的關連非常容易
    目前的資料庫大多數為關聯式資料庫,關聯式資料庫最簡單也最強大的功能就是作表格之間的關連,不論是一對一、一對多或多對多都可以輕鬆完成。
  4. 將表格間作關聯後可製作成一個檢視(view)
    檢視(view)可以想成虛擬的表格,例如台灣鄉鎮界的表格與地標的表格作空間關聯即可產生包含鄉鎮屬性的表格。

空間資料庫裡面可以有非常多的表格,有些表格可能含有空間資料有些則否。要如何有效且正確管理其中的資料呢?答案是要遵循資料庫的規範。

之後再詳細說明吧~~

2009年1月23日 星期五

Google 地圖更新海底地形圖資

Google Map更新了海洋上的地圖,特色是可以看得清楚海底的地形起伏。以台灣地區來說,可以看出台灣海峽與太平洋的深度落差。之前有作過沈船的地理資訊系統,那時就有傳出Google Ocean的計畫,不過沒有任何畫面。我想這次的更新成果應是此計畫初步成果之一。

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下一張是在Google地球中畫面,它可以看得出來台灣有地形的高底,但是在海上面尚未加上任何地形。所以下一步應該是在Google地球中加上海底的地形,這樣就可以作更多的運用,例如水下考古、水下探勘的研究…等。

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QGIS研習

裡面課程是GIS的概念及QGIS的使用,所以對GIS入門者本是再好不過的研習。

研習名稱:人文數位教學工作坊系列七「人文數位教學資源—地理資訊」
對象:人文、藝術領域師生
時間:2009年2月12日(四)9:00∼16:30
地點:台灣大學地理環境資源學系3樓電腦教室

報名網頁:http://hss.edu.tw/join_form.php?project_id=119

詳細內容:http://hss.edu.tw/doc_detail.php?doc_id=1831&plan_title=

報名日期:即日起,至2月9日截止

課程內容 如下

Topic 1.地理資訊的觀念:一張地圖勝過千言萬語

溫在弘老師

(國立台灣大學流行病學研究所助理教授)

地圖與地理資訊系統:建立我們的空間知覺

(1) 各種表示地理空間的方法

(2) 地圖無法回答的事

(3) GIS組成、格式與應用

10:20∼10:40

中場休息

10:40∼12:00

Topic 2. QGIS軟體介紹

親切的操作環境:QGIS中文化介面

(1) 如何套用中文化模組

(2) QGIS基本環境介紹

(3) 相關Free GIS & Digital Mapping 網路資源

12:00∼13:30

午餐

13:30∼14:50

Topic 3. QGIS基本操作

溫在弘老師

(國立台灣大學流行病學研究所助理教授)

A. 繪製主題圖:建立第一張我的GIS地圖

(1) 繪製點/線/面的主題圖

(2) 圖資的輸出

(3) 圖資的查詢與展示
B.建立新GIS圖資:自己的私房資料!
  (1) 數位影像疊合
  (2) 數化建檔

14:50~15:10

中場休息

15:10∼16:30

Topic 4. QGIS進階操作:畫地圖以外的事....

  (1) 環域分析
  (2) 套疊分析

2009年1月21日 星期三

Virtual Earth 台灣圖資更新

這裡指的是http://maps.live.com 而不是台灣站 http://www.livepages.com.tw

對台灣最大的改變是加入路徑規畫的功能,圖中就是從彰化規畫到花蓮。VE會計算時間及路程的距離,據實際開過中橫的經驗時間估的還滿準的。路程中的轉彎處也可以看詳細的路口圖。

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當然也可切換至3D作路徑規畫,紅點就是每個路口的提示。下圖中間是埔里,37紅點是愛蘭橋入口而遠方是花蓮。在遠方的半透明紅點是被山擋住視野的路口。

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Virtual Earth的路徑規畫雖然沒有Google Map的中文圖資、大眾運輸及可以任意拖曳路徑的功能,但是VE的功能也是滿完整的,也與3D結合的滿好的,看來起VE對台灣的圖資又推進了一步。不過這樣一來就更不了解http://www.livepages.com.tw 為什麼還不跟全世界VE使用介面及圖資整合呢?

2009年1月20日 星期二

使用Google試算表地理小工具發佈動態地圖

所謂的動態地圖就是把Google試算表當作資料庫,在Google試算表中每新增一筆含座標的資料在地圖上也會新增一筆。要達到這目的,要發佈所有工作表,且必須要有來源有地圖屬性這兩個工作表。

  • 地圖來源工作表即是放地圖所有資料,如步驟一的畫面
  • 地圖屬性工作表即是描述地圖的名稱、說明、擁有者及相關網址

使用Google試算表地理小工具的其它用法可以參考 ‎”Web GIS 工具網站”。似乎很簡單,但是過程過點小複雜。就一步步帶若大家產生。

一、在Google試算表中,有一地圖來源工作表[分享(座標)]裡面有三筆資料,如下圖

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二、產生地圖屬性工作表

  1. 選擇目標工作表
  2. 請選處理方式(可忽略)
  3. 填寫地圖屬性說明資料
  4. 指定特定的欄位、如名稱、圖示、照片,可以按[讀取目標工作表欄位]的按鈕來自動辨別,之後再人工選擇
  5. 儲存此地圖屬性成為新的工作表,請按[儲存此設定]
  6. 之後產生新的工作表,如下圖 [6]的工作表標籤

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三、切換[處理方式]至[發佈動態地圖],接下來產生地圖來源地圖屬性工作表的網址

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四、要產生工作表的網址,需要[以網頁發佈]。這代表此試算表內的所有工作表全世界的人都看到

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五、出現Google試算表的對話方塊,請按[立即發佈]

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六、取得地圖來源工作表的網址

  1. 記得[有變更時自動重新發佈]要打勾
  2. 按[更多發佈選項]
  3. 檔案格式選[csv]
  4. 工作表先選地圖來源工作表-[分享(座標)]工作表
  5. 按[產生URL]
  6. 複製網址至你可以記的地方,如記事本或是空白的工作表,因為等會還要複製地圖屬性工作表的網址

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七、取得地圖屬性工作表的網址,即步驟二產生的工作表

  1. 選取地圖屬性工作表-[動態地圖範例-地圖屬性(20090120094129)]
  2. 按[產生URL]
  3. 複製此網址至記事本或工作表中

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八、確定發佈所有工作表自動重新發佈

  1. 選擇[所有工作表],若僅選擇其中之一的工作表,會導致動態地圖無法顯示
  2. 關閉視窗
  3. 選取[所有工作表]
  4. 確定[有變更時自動重新發佈]有打勾
  5. 按[重新發佈文件]
  6. 關閉此試算表對話方塊

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九、將地圖來源地圖屬性網址在[發佈動態地圖中]貼上,之後按[同意以下條款及開始執行],之後會再詢問一次,請按確定

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十、完成。結果會產生動態地圖的網址及將這些網址存至新的[發佈動態地圖]工作表中,如以下的兩張圖

  • 產生的KML檔案可以下載後,在Google地球中開啟或轉換成其它向量檔案
  • 網頁地圖是在中研院的網址中,可以看到地點的分佈情形及古今對照的地圖
  • 地圖小工具則可以將此內容發佈至Google地圖之上讓大家可以自行加入

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滑鼠在存儲格中停留久一點會產生如下圖的箭頭,按一下即可開啟新的網頁

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最後來測試一下加入新的一筆資料網頁地圖會不會自動更新

記得還是要去[以網頁發佈](如步驟四)中確認一下是不是有發佈[所有工作表],有勾選[有變更時自動重新發佈],最後按一下[重新發佈文件]來發佈最新的內容。若沒有按的話,就會視Google試算表自己重新發佈的頻率而定。

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在網頁地圖中果然就多了一孫測試的地點

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2009年1月19日 星期一

AR toolkit for Flash

AR Toolkit for Flash版(FLART ToolKit)本是由Java版本NyARToolKit移植過來的,是使用GPL授權。之前有介紹過用C++寫的AR Toolkit(影片),為什麼還需要再提到Flash版的AR Toolkit,最主要是Flash版的AR Toolkit可以在網頁上就跟使用者互動,使用也不需安裝任何複雜的AR Toolkit,開啟網頁即可透過Web Camera來與虛擬的物件互動。

網站的設計之後會愈來愈多用這種例子與使用者互動。

AR Book的概念慢慢變成=>AR web

由網頁就提供AR的內容,這樣一來就活潑多了。想想若是維基百科或是Google sketchup 3D 模型庫,都可以用Web AR的方式互動,那就有趣多了。

FLART ToolKit的原始碼及使用方法可以由以下網址下載

http://www.libspark.org/wiki/saqoosha/FLARToolKit/en

這是用FLART ToolKit寫出來煙火效果的截圖,再加上一個101一定更棒。

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圖片來源:Saqoosha.net :: 手のひら式打ち上げ花火

2009年1月16日 星期五

中研院「地理資訊科學研究專題中心」推出商、西周、春秋及戰國古地圖

這些古地圖由中央研究院 人文社會科學研究中心 地理資訊科學研究專題中心製作,其數位的資料來源為中央研究院《中華文明之時空基礎架構系統》;原始地圖資料來源為譚其驤《中國歷史地圖集》第一冊。這些中國古代及台灣早期的數化地圖資料都可以免費申請用(學術),更多的台灣歷史地圖/中國歷史地圖圖資。

以下是Google地圖小工具連結,可以自行加入至Google地圖中的[我的地圖]進行套疊。

商朝時期歷史地圖

西周時期歷史地圖

春秋時期歷史地圖

戰國時期歷史地圖

下圖為Google地圖小工具套疊的畫面

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QGIS 1.0正體中文版安裝說明

QGIS1.0其實一月初已經在推出了,但是僅有Linux、Mac OS版。一直到1/15(台灣時間)才推出中文正體版,但是要透過OSGeo4W的安裝程式才能安裝,需要支援GRASS功能的版本還要再等等。

若還是不知道什麼是QGIS或QGIS可以作什麼,可以參考

中研院翻譯的QGIS中文功能簡介

安裝過程有點多,詳細步驟如下:

 

一、至Quantum GIS Downloads網頁,按下[http://trac.osgeo.org/osgeo4w/]

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二、會至OSGeo4W – Trac網站,之後下載OSGeo4W Installer至自己電腦中的任意目錄,例如:桌面

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三、按兩下執行安裝

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四、記得選擇[Advanced Install],之後按[下一步(N)]

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五、之後選擇[Install from Internet],之後按[下一步(N)]

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六、使用預設安裝的目錄,之後按[下一步(N)]

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七、指定下載軟體的目錄,按裝完就可以刪除

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八、選擇直接連線的方式來下載

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九、接下來可以選各種免費的GIS工具/軟體/伺服器,要安裝QGIS,請選[Desktop]中的Quantum GIS,之後確定方塊是打乂的,代表有選取

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十、開始下載安裝

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十一、安裝完成,請按[完成]

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十二、此時的QGIS即是正體中文的,但是您可以安裝新的正體中文語系(更多中文化),下載以下兩個語系檔案

另存至安裝目錄中的app\qgis\i18n,以此例為C:\OSGeo4W\apps\qgis\i18n,如下圖,按[儲存]

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接下來按[是]確定要取,兩個中文語系檔用一樣的方式即可有最新的正體中文語系版本

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十三、程式集會出現[OSGeo4W]的目錄,裡面就可以看得到[Quantum GIS]

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十四、執行畫面

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2009年1月14日 星期三

QGIS研習

台大賴老師辦的 97年度「高中職地理科資訊融入課程研發與推廣計畫」地理科教學實務研習裡面會教高中老師使用的免費GIS軟體,其中就有包含QGIS,這對QGIS在中等教育的推廣很有幫助。想學的人趕快去報名吧!

詳細內容及研習課程請參考以下網址
GIS高中職地理加油站

2009年1月8日 星期四

GPS數位攝影機

GPS相機已經推出很久,一開始是專業用途的,如:Ricoh 500SE,此相機甚至有特殊款有電子羅盤,可以記錄照像的方向後來GPS導航機或GPS手機也有簡單的GPS照片的功能,2008年底Nikon年也推出了消費型高解析度的GPS相機Nikon P6000

2009年Sony推出HDR-XR520V (內建240GB硬碟)、HDR-XR500V (內建120GB硬碟) 和 HDR-XR200V (內建120GB硬碟)。這三款攝影機都搭載 NAVTEQ 地圖,照片、影像都可以錄記座標。

那GPS數位攝影機可以作什麼呢?互外的動態活動,例如登山、健行或者是自行車運動,都可以使用GPS數位攝影機來記錄動運的位置。Youtube記錄影片的位置就不是一個地點而是活動的路徑。

有了GPS相機/攝影機未來還會有什麼功能呢?猜一下,應該是可測距的GPS相機會先出來,之後應該是可測距的GPS攝影機。

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新聞圖片來源
http://chinese.engadget.com/2009/01/08/sony-shows-off-gps-packing-1080p-camcorders/

Sony網站http://news.sel.sony.com/en/press_room/consumer/digital_imaging/camcorders/high_definition/release/38257.html

2009年1月7日 星期三

赤壁古地圖

Google與電影"赤壁"合作,推出「赤壁古地圖」,使用Google Mapplet(地圖小工具)開發,裡面的美工、程式技巧結合的不錯。

赤壁古地圖裡面有用到三國時期的影像圖層為底圖,且使用淡黃色為主色系很有歷史感。古地圖中的河道亦有修改,有興趣的人可以比較三國時期的河道/湖泊與現今的有什麼不同。在軍隊/人物的移動上使用大型圖片箭頭,在空間中表達時序的關係非常清楚。箭頭圖示可以點選,看更詳細的資訊…

使用Mapplet開發可以將自己作的影像圖資及向量圖資(點、線、面)的資料放在Google Map的平台上提供使用訂閱。使用者亦可以套疊不同圖層,產生不同的用途。例如赤壁古地圖加套疊上觀光地圖或交通地圖,這樣就很適合作旅行的規畫。

提醒一下,要有Google account才能使用Google Mapplet。

相關連結
赤壁古地圖
赤壁電影官網 http://th.foxmovies.com.tw/redcliff/

程式
赤壁開發網站 http://code.google.com/p/redcliff/
赤壁Mapplet 程式碼

網站畫面

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2009年1月3日 星期六

Google Map/Earth對軍事機密的處理

今天看見中央社有關Google地球的新聞,新聞內容截取如下:

2009-01-03_183216

新聞來源:中央社

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新聞來源:中央社

可以看見近年來中共因應Google Earth所帶來的衝擊,使用偽裝的方式來掩護軍事機密。即使在Google衛星影像圖看到疑似的軍事設施可能是偽裝的;反而與一般民房一樣的建築可能是軍事用途。

再來看看台灣的作法,2008前半年Google台灣還使用國外的衛星圖,所以所有的軍事設施都看得一清二楚。不過這得大約知道位置的人才有辦法找得到。2008下半年,Google台灣的衛星圖資,改用國內廠商群立科技代理的衛星圖。這樣的好處是可以使用較高、較新的解析度的衛星影像,但是得遵守過時的台灣衛星影像供辦法。最大的特色是軍事機密區域要作碼賽克的處理,效果如下圖(取自Google Map台灣)。為了不洩漏國家機密就不畫出軍事區域,聰明的你一定看得出來。

這樣處理程序有很大的壞處,即使是小朋友,只要教他們找出模糊地方,即可以依同樣的方式找出全台灣的軍事地點。當然厲害的人寫一隻程式就可以自動找出台灣所有軍事基地的位置,之後再用這些位置向國外採購高解析度的衛星影像圖。也許有人會問「這樣處理找出來的位置準嗎?」。當然準啊!這些碼賽克地點可是由中華民國國防部與台灣的衛星影像提供單位雙重確認過的。這種處方式有一個成語可以很貼切地形容,那就是「此地無銀三百兩」。希望台灣的政府也學學中共的「黑心」作法,看起來真的不一定是真的。這樣才真的有軍事機密可言。

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