鏈結資料 (Linked data)、開放資料(Open Data)和鍵結開放資料(Linked Open Data): 從學術到產業行與不行?

昨天應「高人」之邀,參與了台北市電腦公會舉辦的第三場 Open Data產業新契機系列論壇,會中的提問,好像講了太多我們過去的做LOD的經驗,但我提出問題的可能不是很精確,所以台上沒有任何回應,會後也沒有進一步的討論,只有台北市議會的人,是周柏雅議員的助理嗎? 說如果台北市的資料有這樣的問題我們可以幫你,感恩啦! 因為說的不好,所以在自己的部落格上解釋一下。我的發言應該是這樣的

本人在LOD上有實作,有一些經驗可以分享。研考會陳怡君科長說得好,政府資料中有74%是與地理資料有關,地理資料的開放與LOD的發展有很大的關係,今天就以地名而言,是一個很好的鍵結資料,如大家知道「野柳」過去被西班牙人稱為Diablo,這就是同一地點在不同時間上的對於地方稱呼的鍵結,也是台灣與西班牙的鍵結,地名資料目前是沒有公開授權的資料庫,中研院生物多樣性中心和農委會林試所,已經就利用他們所建立的4 5個資料庫中的資料透過開放授權,將資料釋出後,再以LOD技術與全球資料庫GBIF鍵結,並上傳到datahub.io被審核後成為LOD cloud的一雲,而我以內政部地名資料為主,做了另一個LOD的資料集已經與全球最大的地名資料庫Geonames.org 連結,並沒辦法完全上傳至datahub.io,原因是台灣地名資料庫沒有公開授權,若我上傳即有法律上責任,目前只能以學術研究方式提供參考。

(發言的內容有做過一些修飾,但大意沒變。哈哈哈,當天下午已經是疲憊不堪,在沒有充足的提精飲料下,實在無法完整的想起來我說了什麼。TCA的人在我發言完後,拿了一張紙來叫我把我的發言寫下來,幹嘛!這是小學生考試嗎?TCA的大哥大姊別欺負我,請看上面不精確的回憶)

我的問題要表達一件重要的事情,資料沒有公開授權怎麼有辦法做LOD,若要說也只是Linked Data不是Linked Open Data,我長年關心的是地理資料開放授權議題,都到現在這個節骨眼上了,總不能還叫廠商花錢買? 但在場的人似乎不是很在乎這件事。

接下來,對於LOD在產業上的發展,有些觀察,因個人研究興趣,對於語意網和鍵結資料有一些經驗,但三年多來對於鍵結資料的研究,多是都在學習歐美國家發展的狀態,本身並沒有研發出了不起的理論或軟體,相信一定有人比我還專業,能夠說得上的,獻醜了,就是去年在一個日本舉辦的國際會議上,就如何利用LOD資源來做強化非結構性資料,讓使用者在Facebook上貢獻資料中的能夠與現存的LOD資料相連,發表了一篇文章,論文集會由LNCS出版,有興趣可以看看投影片內容

然而這一趟去了日本,學習不少,讓我驚豔的地方是日本對於Open Data的推動方式。學術團體、地方政府和民間業者共同推動Linked Open Data (LOD) Challenge,使得產官學能夠以Open Data的需求與供應面上,就資料集(Data set)、想法(idea)、應用程式(Application)、視覺化(Visualization) 等四個面向來做競賽,個人對於這個活動做了一個簡單的介紹,而觀察了幾個月下來發現,這樣子的競賽活動快速帶動政府、產業和學術的相互交流,強調的是Open Data資料真正落實資料應用的發展、從個人收集女性流行服飾資料並做成APP,到利用政府公開資料來發展生態或深度旅遊應用程式,對於Open Data的應用上,就廣度和深度都有一定的水準。

學術上的研究本來就應該落實到產業,但學術研究的人並不一定能夠了解產業的需求,藉由一次次名為“Challenge”活動,實際上是一種「溝通與對話」,可以逐步地媒合資料供給、技術研發和產業發展,TCA舉辦一系列論壇的目的和日本LOD Challenge相同嗎?老實說,在昨天的論壇中,我沒有看到LOD真正能夠落實到產業是什麼?先不論技術層面的問題,資料連不連的起來的問題,就「原住民族文化觀光資料開放」中的幾個Use cases,看起來就只是在消費原住民的文化,是以治理(或統治)者的角色在思考產業,但這或許是原罪,現存資料庫中的資料本來就是以治理者角度在建立資料,而不是保存文化的角度,舉一個簡單的例子,傳統領域可能與觀光不是那麼密切,但傳統原住民的地名,用他們自己語言來謂呼的地方的名字,是一個重要的文化資產,各位到蘭嶼,下飛機後,看到的地圖是漢語不是達悟族語,那他們為什麼不能用達悟族語來表達他們的地名?同樣的,玉山、雪山和許多高山可能都有布農族或泰雅族地名,為什麼沒有一個漢語和原住民語,雙語併行的地圖? 若原民會手上有原住民傳統地名,拿來和內政部地名Link一下,往後觀光業者就這個資料開發,就可以有雙語,可以行銷在地,又可以教育民眾在地知識,保存原民文化,(長官~,我希望看到的這樣的案例)。廣告一下,事實上,有一群長期關心原民文化的朋友(而且還有外國人參與,汗顏!外國人比我們還關心原住民),長期在花東一帶做原住民語輸入法,也逐步地將原住民語地名建入OpenStreetMap。

LOD的發展是技術面很吃重的工作,若要以推廣LOD進入產業,工具的研發或在化地是很重要的一環。目前在歐洲多是以歐盟層級的大型計畫,如FP7中的LOD2來做研發,並釋放許多的Open Source工具,使後續可以就他們的經驗和基礎再研發。但有許多工具,不一定適合於台灣的資料,最簡單,我們使用的是中文,和別人語系不同,在處理語意,和資料鏈結也會不同,(腦海中竟然出現肝藥廣告詞:成份不同、效果也不同),工研院扮演的角色是針對原民會的這個計畫研發工具,並釋放給業界使用? 昨天的簡報和問答,實在沒有辦法了解到這點。

LOD是達到開放資料五顆星等級的方法,是世界潮流與趨勢,很高興,政府單位開始想做著手做這部份,舉雙手贊同。但昨天聽起來,心中疑惑更多,這樣的討論充其量的只是一個Linked Data的論壇,而不是Linked Open Data的論壇,這麼多被提到資料,有多少是開放授權呢? 再者,談LOD進入產業是否太早,工具研發和人才培育是關鍵,我很懷疑目前台灣有多少技術人才可以進行LOD的工作,產業若要接手有多少工具可以使用?多少人才可以運用? 如果這二個基礎都沒有,LOD產業可能只是另一個空談。

 

 

消逝的地名—南港在北部,北港在南部?

大家都知道台北市內有一個「南港」區,而雲林縣有一個「北港」鎮,看似相對應的二個地名,在地理空間位置上卻是錯置,南港在北、北港在南,其實這二個地卻一點關係也沒有。南港地名的由來的確和北港有點關係,但卻不是我們現在耳熟能詳的「北港」,而是消失的「北港」,是位於現今汐止汐萬路二段的北港國小一帶,是過去產煤相當興盛的地方,在Tony 人文自然旅記中,說明了當時的盛況:

汐止地區開採煤礦的歷史可追溯至光緒十六年(1890)間。甲午戰後,日據初期,汐止地區的北港庄、茄苳腳庄、保長坑庄、 康誥坑庄、叭嗹港庄、鄉長厝庄等地都有煤礦坑,其中以北港庄的煤礦場規模最大,有北港一坑、北港二坑。 汐止煤礦產量雖不如侯硐、平溪一帶豐富,但煤礦也曾是汐止地區重要的產業,年產量約七萬公噸。 1934年,曾達到每年25萬公噸的高峰,大約是七十年前的事情。

在日治時期的台灣堡圖依然可找到這個地名,維基百科對於「汐止街」整理,也記載這個地名,可見當時北港是不小的聚落,但隨著煤礦產業沒落後,聚落也隨著沒落,日治時期的還使用地名,在百年後,地名卻不被使用。

地理資料是「商品」?還是「著作」?

在過去,地理資料的著作權是不被關注和討論的事,因為多數的(幾乎全部)的地理資料都是來自於政府部門或相關的研究機構,政府部門每年編列預算,生產並製作地理資料,如1/25000基本地形圖是透過航遙測照片拍攝後,再依據照片內容繪製地圖,並出版地圖,或投入大量精力在縝密的測量上,如地藉圖,而相關研究單位多數情況是受到政府單位委託,進行研究而產生地理資料,如生態調查產生動植分佈、洪水災害研究產生淹水潛勢分佈、土壤環境調查產生土壤重金屬分佈,這些林林總總的地理資料的生產者都是各個政府單位,或相關研究單位,他們對於他們所生產的地理資料是以「商品」的角度來看待,政府部門中地理資料生產單位幾乎都訂立了數值資料的流通辦法,如:

  1. 國土資訊系統,實體圖資流通供應辦法
  2. 交通部運輸研究所路網數值圖流通管理要點
  3. 臺北市政府地理資訊資料流通供應要
  4. 台北市地形數值圖檔案資料申請使用辦法
  5. 宜蘭縣地形圖數值圖檔流通管理辦法

從這些流通辦法中,都訂了收費標準,而其收費目的是為了維護與更新地理資料。事實上,這樣的地理資料收集和販買模式,和商業公司沒什麼不同? 那為什麼政府部門扮演這樣的角色? 更重要的是,生產這些地理資料,是用納稅人的錢,那為什麼又收費向人民收費一次?

公部門的地理資料就是基礎設施(infrastructure)之一,所謂的Spatial Data Infrastructure  (SDI) 即在討論政府如何透過開放的方式來交換地理資料,因此SDI中用了大量由Open Geospatial Consortium (OGC)所制定地理資訊開放標準,來促使地理資能夠在各個不同操作環境中交換流通,至於如何訂定一套合理的收費標準,則不是地理資訊開放架構下所著重的問題,但台灣的地理資料生產單位似乎都在意他們所生產的資料被使用的情況,許多生產地理資料的部門,總是會抱怨拿他們的地理資料去做加值服務的單位,因為生產地理資料的單位到最後都得不到任何的「功勞」(credits), 因此這些「流通供應辦法」某個層面而言,來留住這些「功勞」(credits),因為他們可以用收益來報告他們地理資料所創造「功勞」(credits)。

然而,這些「功勞」(credits)背後的受害者即是一堆想到利用地理資料傳達一些訊息的freelance,例如,一社會觀察家,在台灣大選後,寫了一篇對於台灣大選的社會分析,想要以台灣鄉鎮方式來顯示他對於大選結果的一些社會分析,並刊登在他/她的部落格中,按照上述的供應辦法,他/她得付錢去買一份台灣鄉鎮圖來達成這一篇部落格文章!? 假設,他/她很幸運地在網路上拿到台灣鄉鎮圖的shapefile資料,就真的可以用了嗎?當然,據我所知,在台灣並未發生過因不當使用政府部門地理資料而被提告的訴訟,但不代表生產地理資料的公部門就沒有權利可以提告,只是公部門是要用何種法規來提告?

在「交通部運輸研究所路網數值圖流通管理要點」的管理要點中,最後一條明訂:

9.本數值圖之著作權歸屬中華民國(代表機關:交通部運輸研究所),非經本所授權不得轉錄、轉售或贈與。

所以,交通部運輸研究所認為他們的「路網數值圖」是一項「著作」,但將地理資料視為「著作」是有很大的討論空間,根據中華民國的著作權法所第三條中,定義的「著作」是:

一、著作:指屬於文學、科學、藝術或其他學術範圍之創作。

然而,「路網數值圖」是地理資料,既不是文學,也不是藝術,我也懷疑有多少科學上或學術上的創作? 因為愈是基本的地理資料,生產的方式就愈是必需根據地形地物的事實來製作,所以創作的內涵就愈少,而且這份「路網數值圖」是何種著作? 圖形著作嗎?

本法所稱著作,例示如下︰一、語文著作。 二、音樂著作。 三、戲劇、舞蹈著作。 四、美術著作。 五、攝影著作。 六、圖形著作。 七、視聽著作。 八、錄音著作。 九、建築著作。 一○、電腦程式著作。

因為許多地理資料的生產,是根據事實,不像地圖,會因為使用不同圖例、文字、符號而產生不同的創作,所以「路網數值圖」一個基本的地理資料,是否可以受到著作權法保護呢?還是地理資料本身應該有一個明確的公開辦法?

 

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「討厭鬼」也是地名!?

無意中,發現某一些人在Facebook上經常使用touyenkuei為post的地理標籤(geo-tag),這個地名拼起來怪怪的,唸起來更怪—討厭鬼?! Faceook使用 Bing Map,連結到地圖發現這是一個在木柵地區的地名,難道是新創地名嗎? google 一查後大為吃驚,根據 Jason Chang 的考證,這個地名的來源是這樣的:

由於這個地點位於臺北市文山區,所以我便從文山區的一些舊地名開始研究起,進而發現了上述那個發音非常近似的「頭廷魁」;根據我的推測,應該是有人在製作 地圖時,將「廷」(ting) 誤謄為長得很像的「延」(yen),而使得這個地名變成了「頭延魁」,之後這個錯誤的地名便被英譯成了「Touyenkuei」,我想這是目前我所能想到 最合理的解釋了,與各位分享。

而頭廷魁的地名沿革,可以文山區公所網頁中得知。

我查了台灣地名檢索系統,「頭廷魁」是舊地名,在1904年的台灣堡圖就有,但英文Touyenkuei就找不到任何資訊了,同樣的,找了geonames.org也是沒有資料,根據Jason Chang補充的資料在geographic.org可以找到許多Facebook上使用的地名,Touyenkuei的確在列,在這筆資料的最後,也說明了資源來源是National Geospatial-Intelligence Agency,也印證了李世淵所說:

美軍在1940年代2戰期間為了轟炸與攻打台灣, 所拍攝的空照圖資料.

所以這根本是一個錯誤的地名,而這個地名卻被網路空間使用,使得在網路空間產生了一個位置,這個位置是人們用來標記所言所見,哈!不知道地名學家們如何感想?

自願性地理資訊?或志願性地理資訊 ?Volunteered Geographic Information (VGI)

國土資訊通訊80期中的特稿「NGIS的下一步:公眾參與」,將Volunteered Geographic Information (VGI),翻譯為「志願性地理資訊」,而不少中文的翻譯是用「自願性地理資訊」,國科會空間資訊學門中101年研究計畫重點是譯為「自發性地理資訊」,到底什麼才是貼切的翻譯呢? 在這裡提供一些個人的看法。

Volunteered Geographic Information (VGI) 為 Micheal Goodchild 於2006-2007間所提出,隨即在網路上流傳,正式的出版則是2007年GeoJournal中「Citizen as sensors: The world of volunteered geography」一文[1]。「Volunteered」一詞是否可充份代表這類型的地理資訊,引起一些討論,在2007年的VGI Workshop中,René Sieber (2007)[2] 認為使用者提供這類型的資訊並非完全出自於「志願」,而只是要分享給他們的朋友,如在Flickr上有地理標籤的照片,多數是出自於使用者想以地圖顯示的方式來分享給他們的朋友。這類的地理資訊是因為Web 2.0技術演進,而讓使用者簡單地透過線上地圖的介面或有GPS的devices,就可以生產地理資訊,他們的目的並非出於遠大的志向,多數時候是因為社群網絡(social network)的相互影響。相對地,這樣的地理資料與Citizen Science的資料大不相同,Citizen Science的地理資料,是為受過訓練的義工(或志工),對於環境保護、動物保護(尤其是鳥類保育)有遠大的志向,希望盡自己一份力量,能對於環境或動物的保護有所幫助,而這些資料因為有地理空間座標或地名可以定位,被視為地理資訊。這二種資料都不是專業地理資訊者所產出,在Goodchild的文章中,把這二者放在一起討論,來支撐他使用 Volunteered Geographic Information (VGI) 一詞定義這網路如雨後春筍般冒出的「地理資訊」。然而,對於VGI一詞在地理資訊學界並沒有太多爭議和激烈的討論,這一、二年地理資訊領域似乎也接受這個名詞,而廣被使用了。事實上,2005年左右,對於Web 2.0 技術演進,而讓使用者可以生產網頁中的內容,早有名詞定義,「User-Generated Content 使用者生產內容」,何不延續這樣子的名詞來形容這類的地理資訊,如User-Generated Geo-content,這是否來的貼切呢?

了解VGI的背景後,我們來看看中文的譯名,

「自願」,自己願意;

「志願」,有遠大的志向或抱負而願意,如志願役,保衛國家的抱負;環保志工,為環境保護為志願;

Volunteered 翻譯成「自發性」似乎是很少見的。

個人認為「自願性地理資訊」與這種地理資訊的本身意涵較為接近,是使用者自己願意提供出來, 並非所有地理資訊都是出於某種遠大的志向。

 

[1] Goodchild, M. (2007) Citizen as sensors: The world of volunteered geography, GeoJournal, 69:211-221.

[2] Tulloch, D. L. (2007). Many, many maps: Empowerment and online participatory mapping. First Monday, 12(2).  http://www.firstmonday.org/htbin/cgiwrap/bin/ojs/index.php/fm/article/view/1620/1535

以地名為商標?

「讚歧」為日本四國香川縣的舊名,因香川以出產出產烏龍麵為名,「讚歧烏龍麵」事實上是全日本知名的烏龍麵,但1998年南僑集團因該公司產品「讚歧烏龍麵」,而向智財局註冊「讚歧烏龍麵」為商標,且智財局當時也核淮了這個商標,直到2006年日本人來台灣開拉麵店,才發現他們不能用「讚歧」二字為招牌,若要用得用南僑的麵,這家拉麵店最後捨棄用「讚歧」,並開始了商標專用權大戰,最近,在新聞媒體上又看到這個報導,南僑敗訴專用權遭撤

問題的徵結是在於地名是否可以被申請為商標專用權,地名被賦於意義是公共財?或是獨享的利益?南僑10多年前開發鳥龍麵產品,向智財局以「讚歧」為名為自家烏龍麵命名,並且主張「讚歧」二字是他們在台灣所經營的烏龍麵品牌,他們認為他們在台灣投入大量金錢去建立此烏龍麵品牌,專用之權理所當然,然而,讚歧以烏龍麵聞名在日本應該是眾所皆知,很多哈日的台灣人也都知道,南僑以讚歧命名並在台灣有商標專用權,豈不佔便宜之嫌?因為讚歧是日本地名,對台灣人沒有太多感受,對日本人而言,當然不是滋味,為什麼自己國家的地名,在國外不能使用? 就好像若有日本人以玉井二字在日本註冊商標,使得玉井芒果在日本不能以「玉井」為名來買。南僑是商人有他們的商業考量,但智財局的審核是否過於草率? 事實上,即使智財局的官員不知「讚歧」二字為何? Google 一下應該也可知一、二,怎麼可以用這是國外地名無法一一查証為由來推卸責任呢?

地理資訊在環保公民運動中的問題與重要性

將近80%的數位資訊中含有地理資訊,這句常被提起,雖然難以考究何人提出,但從許多文獻樂於引用它來看,地理資訊的確在現代資訊社會中,佔有重要的地位。然而,地理資料多樣、複雜且多層級的特性,使地理資訊的處理需要更有效、更專門的方法來處理。地理本體學(Geospatial ontology)的研究是用來釐清和分享地理資訊的語意(semantics),以便於整合異質的地理資料,但過去10餘年的研究中,多著重於國家等級的空間資料基礎設施(National Spatial Data Infrastructure, NSDI)整合,例如環境保護署各類環境資料、地政民政機關的地藉資料和水資源局的水文水利資料。無論是局處內或局處間的資料整合(integration),地理本體學在環境資料的整合已經扮演重要角色。然而,這些地理資料僅侷限於政府部門和專家學者使用,整合後的網路服務也不近民情,並無法將地理資訊的使用推向更高效率的使用情境。
隨著資訊社會的演進,走向Web2.0的世代,社群合作(community-based collaboration)成為主流趨勢,網路的互動不再是一個單一方向資料傳遞,使用者不僅只是接收資料,本身所生產的資料透過合作協同,亦可回饋至網頁上。然而,地理資訊在各國政府都視為重要的基礎之下,皆投注大量資源建立資料庫,而資料不斷累積的結果,是將地理資料堆積成一個龐大的巨怪,面對靈敏的網路世代,顯得緩慢且不知所措,若使用者對於資料不認識或不具有資料本身的知識,是無法運用資料,此外,如此大量的寶貴資料在沒有適當整合(integration),一般人無法輕易地的找到所要資料,即找到資料,這些地理資料通常需要專門的地理資訊系統軟體才可以使用,更是限制了這些資料的使用。
開放地理空間協會(Open Geospatial Consortium, OGC)針對地理資料格式和網路發佈制定了規範,解決地理資料格式整合和網路分享,但地理資料語意(semantic)的整合仍然是一個棘手的問題,這個問題包含由上從下(top-down)和由下而上(bottom-up)的整合。地理資料語意從上而下的整合,是著重在於降低地理資訊專業知識隔核,使一般使用者能輕易使用由專家所建立的地理資料,例如,吾人規劃一條路徑想從烏來到福山、從雙連埤出宜蘭,想知道這一路可以會遇到什麼動植物,此時他只要將路徑上傳到動植物查詢網頁中,此時系統會根據他的路徑、路徑所經之高度、植被狀況和人一般眼力可視範圍,產生一塊區域,再將此區域和動植物調查所記錄的位置逐一比對,即可顯示可能出現在的動植物。一般人不需要了解什麼是視域範圍、環域(buffer)、空間運算,也不需要XY空間坐標,只要告訴電腦經過的地名,可能出現的動植物即可顯示。而由下而上的整合著於現今網路的合作協同,透過Web2.0的技術,使用者可生產資料,而將這些再利用,整合到資料庫中,成為另一項資源,又以前者為例,使用者去走了這一條路徑後,發現系統所顯示的動植物分佈點並無出現,他可以在註記這些分佈點並無系統顯示的動植物出現,當然也可以報導系統所顯示的動植物分佈確實出現,以便提高系統預測動植物出現精準度,另一方面,他可以記錄那些系統所沒有提供動植物分佈至系統,增加資料庫的豐富度,如此這樣的系統不但增進資料庫的使用,另一方面,也降低了資料庫的更新的成本。然而,一般人並未受過動植物調查的訓練,這樣的資料如何能整合一個由專家所建立的資料庫之中,因此需要解決專業上動植物出現認定和一般人所認為的植物出現的語意(semantic)問題,這也是一個地理空間上的語意(semantic)問題,例如,使用者加註一筆資料為,「台灣藍鵲在哈盆附近」,何謂「附近」? 50公尺、100公尺或150公尺呢? 又如「紅嘴黑鵯在南勢溪上游」,「南勢溪上游」是指那一個地方? 界線為何? 使用者的所貢獻的動植物資料在空間上是否能正確無誤呢? 如何設計一個讓使用者容易報告位置的介面呢? 而空間資料能夠整合至動植物資料庫呢? 這樣的發想產生一連串的問題,而這些問題是來自於上下位之間語意的不一致,使目前Web 2.0世代中,使用者資料大量生產,但無法再加以利用,本研究在於解決這樣的問題,企圖以地理空間的角度出發,研究如何整合上下位語意差異,進而使得政府或專家所建立之資料庫可以被一般使用者用,而使用者可進而成為專業或政府資料庫的提供者。
而這樣的研究將可以在環境保護上創造什麼利益呢? 地理資訊系統逐漸成為公民運動的一項工具,如美濃水庫事件,公民運動中常透過地理資訊系統使在地居民隨時空推演來建立並累積地方知識,進而使在地居民理解在地環境的脈絡,強化在地居民對地方的關心和發展,進而成為解析公共議題、解決公共問題的基礎,但以國內(社區大學促進會)為例,所面臨問題即是再於政府資料的取得,再者,即是如何提供親近人群的介面使在地居民輕易地提供資料,而在地居民所記錄的資料又如何整併到(專業的)政府的資料,而成為有利於說服政府,提起輿論的工具。因此上下位資料整合成為重要的一環,使一般人所生產的資料產生更大利用價值和可信度,使公民運動得以依賴地理資訊系統而解決更多的公共議題。
最後,我相信Green Map是一項成功的公民運動,參與者透過參與、收集和分享綠色商店、生態產品和回收點,進而了解綠色商品和回收在環境保護上的重要性,但在我研究的架構下,我不僅要問,那下一步呢?這些資料是否能產生更重要的價值、激發更多回饋和輿論、解決更多環保的公共議題呢?

生態水文學或水文生態學:一個”新典範”?

本文翻譯自Hanah, DM. PJ Wood and JP Sadler (2004). Ecohydrology and hydroecology: A ‘New Paragiam’?, Hydrological Process. 18:3439-3455. Available from http://doi.wiley.com/10.1002/hyp.5761

最近的許多文獻中都清楚地將生態水文(ecohydrology, eco-hydrology)和水文生態(hydroecology, hydro-ecology)標記在全球環境的議程上,包含二個HPToday的評論(Bond, 2003;Pringle, 2003)、期刊的專題(e.g.Gurnell et al., 2000; Zalewski, 2000; Kundzewicz, 2002; Baird et al.,2004)、新的期刊(Zalewski and Harper, 2001)、一些書籍(e.g.Baird andWilby, 1999; Eagleson, 2002; Rodriguez-Iturbe, 2003)、和國際間的研討會主題(e.g. Acreman, 2001)。然而,儘管新學科的浮現增加了關注和需求(e.g. Zalewski and Robarts, 2003),學科內容中見解仍然處於什麼應該是這個學科要專注的部份(e.g. Bonell, 2002),特別是一堆重要的議題需要被分類,例如,

(1)什麼是「生態水文」(ecohdrology) 和「水文生態」(hydroecology)? 這二個名詞可以被清楚的定義和了解嗎?
(2)生態水文」(ecohdrology) 和「水文生態」(hydroecology)」所呈現的典範轉移,或是介於水文和生態中被新建立出的邊緣研究是什麼?

我們以回顧科學文獻和分類書目搜尋資料來回答這個問題,本文的目標是提供對於「水文生態」和「生態水文」核心理論之辨識和學科的評論,以及各學科間的本質問題。

在這個名字中有什麼?

水文生態和生態水文(包含生態水利工程的學科)的都在於水文和生物(生態)上科學之間,在給予前人的定義之前,先來檢驗二個詞的詞源,字首”eco”在ecohydrology是用來修飾hydrology,因此,ecohydrology中的hydrology應該佔比ecology多,同樣地,hydro是在hydroecology是用來修飾ecology,hydroecology中的ecology應該佔比hydrology多(Kundzewic, 2002),然而,在實務上標題的使用卻不這樣,許多生態學家常用ecohydrology這個詞(e.g.Zalewski, 2000),而水文學家卻常用hydroecology這個詞(e.g. Dunbar and Acreman, 2001),更重要的是法文卻不是如此,hydroecologie是指水域生態(aquatic ecology)的意思(淡水、鹽水和海洋生態系的研究),在1990年代,在法文期刊中hydroecologie的使用,解釋了許多hydroecology錯誤的文獻。

ecohdrology和hydroecology二者最簡單的定義是:(1)水文和生態領域之間的學科重疊的部份,或(2)水文在生態上的影響,或者,反過來生態在水文上的影響 (Kundzewicz, 2002;Zalewski, 2002)。基本定義沒有確立學科的樣貎和目的,在這些詞的使用上在此定義探究來自於先前的疑問(Bond, 2003; Kundzewicz,2002; Nuttle, 2002),以序言為我們的討論,我們相信在的原始脈絡中每一個定義是被驗證的,但當被截取和誤用在別處時可能引起重大的誤解,明顯地,提供最多在名詞底下的實質意義和主題的呈現是在持續的重覆使用中通常不被這樣解釋的歸屬和界線被應用到不同的定義,我們將檢驗每一個名詞的在開始於生態水文的轉變。

第一個清楚的定義出現在Vegetatio期刊的專題且關係到溼地,開始宣告生態水文是應用所趨使的學科且目的在於更好的了解決定溼地生態系的自然發展的水文因子,特別是它們對於自然保護和恢復的功能價值關注(Wassen and Grootjans, 1996:1)。Barid 和Wilby(1995:5)在所編輯那一期中,把焦點放在陸域和水域生態系的植物─水關係的生態水文,認為的問題被關連到單向且狹義的Wassen和Grootjans(1996)的定義,因此,Baird和Wilby(1999)擴大環境的脈胳,以包含在短暫的乾地、森林、小溪、河流和湖泊的生態系中生態水文的相互影響,儘管他們的貢獻仍然不把海洋生態系或水文的角色視為動物的(不再是植物的)族群的決定因素。然而,動物區系研究持續地在水文生態研究中增加(e.g. Kemp et al., 2000; Wood et al., 2001; Pringle,2003; Sadler et al., 2004)。

生態水文較多被引用的定義是在UNESCO國際水文分項(International Hydrological Programme, IHP-V)的架構中所發展出來的(Zalewski et al., 1997),在Ecological Engineering期刊的專題中,Zalewski(2000:1)提出生態水文是水文和生物之間在集水區尺度的功能相互影響的研究,意謂著,當它被認為是生態和水文二個方向的相互影響,這個定義有較寬的應用性。然而,這個定義適合於水資源管理和生物保育的脈胳,特別是在需要評估生態系反應在自然和包含人類影響的水逆境(Zalewski, 2002; Zalewski and Robarts, 2003),這個定義似乎強調功能關連的建立而不再是基礎過程的了解。

水文生態的定義出現在少部份的觀點中,Dunbar和Acreman(2001:2-3)定義應用水文生態是連結來自於水文的、水利的、地形的和生物的/生態的科學的知識,以預測淡水生物和生態系在一定的時空間尺度非生物變化的反應。他們承認發表的學術文章(跟他們同一期的研討會論文集)沒有涵蓋全部的水文跡象,因為研究中沒有植物和土壤(cf. Baird and Wilby,1999)及營養流動和資源管理(cf. Zalewski et al., 1997),Dunbar 和Acreman(2001)似乎認為生態水文和水文生態是一個大的相同實體,也許,在這兒是最大的迷惑的謊言,二個名詞可以或應該定義成相同的交互學科(Kundzewicz,2002)。

名詞的增加:一個簡短的歷史和書目的尋找資料

從定義的瀏覽中,找出生態水文和水文生態所貢獻的交叉學科適用的研究方法的理論,然而,更接近生態水文和水文生態名詞的適用性分析(在文獻中映對出來的),和書目式的尋找資料提升了這些名詞是否真實地、整體地表現出交叉學門(相對於多學門)科學的問題。

在水文─生態交界的研究有長期的歷史,開始於植物和水文方面有發展性的工作(e.g. Hack and Goodlett, 1960; Penman, 1963; Eagleson, 1978),這研究也由’生態水文的’和’水文生態的’淺層地下水(Pedroli, 1990)、溼地((Wassen and Grootjans, 1996)、自然和受衝擊河流(e.g. Armitage, 1977; Ward and Stanford,1979; Petts, 1984)和整個流域(e.g. Hynes, 1970; Vannote et al., 1980; Junk et al.,1989)的研究所追隨,這個歷史背景的邏輯結果和文獻的一直成長的本體是現在被信奉的’新’生態水文或水文生態的’典範'(e.g. Baird and Wilby, 1999; Bond, 2003; Rodriguez-Iturbe,2000; Zaleweski, 2000),學門並行發展已發生在水文和生態(Gurnell et al., 2000),當許多水文學家出現於主動接合這個’新典範’,生物學家是缺乏警覺或是不在生態水文和水文生態的’演化’一起進行(e.g. Bond, 2003),這個事實可能反應在水文的和水資源的期刊,使或多或少影響大量的生物期刊(Nuttle, 2002),且在生態學之中的其它疑問中使’新典範’顯得相形見拙,然而,這是很相近於生態學家認為非生物環境在生態系統中所扮演的整體角色(e.g. Ward et al., 2002;Brown et al., 2003),和理解在清楚地分辨他們自已是生態水文學家或水文生態學家的一些或毫無價值。

在ISI網站上文獻調查(http://wos.mimas.ac.uk/),SCI(Science Citation Index)資料庫被用來一些主題的搜尋,如ecohydrology、eco-hydrology、hydroecology、hydro-ecology,每一個名詞都在自1981年起ISI相關的期刊和研討會論文集中所收集將近1仟8佰5伍拾萬篇出版品(如文章、短評和書評)中標題、摘要和關鍵詞上尋找。2004年三月搜尋的結果有87個條目曾經使用這四個名詞,且有二篇使用超過二個名詞,這四個四詞被使用的頻次,以多至少排列如下:ecohydrology有52篇、hydroecology有18篇、eco-hydrology有10篇、hydro-ecology有7篇,因此ecohydrology(若加上eco-hydrology)比起hydroecology和hydro-ecology之和,25篇,遠遠超過。很顯然地許多是hydroecological或cohdrological主題的文章而沒用以上四個名詞時無法被計算在內,如在四個國際期刊中hydroecology和ecohydrology的專題中的54篇,只有11篇是用以上名詞(Gurnell et al., 2000; Zalewski, 2000;Kundzewicz, 2002; Baird et al., 2004),結果顯示,在不調整名詞的使用下,主題詞的書目式的分析是低估在hydroecology和ecohydrology實際範圍的研究,的確,Bond(2003)、Bonell(2002)和Kundzewicz(2002)有相同的看法,認為有相當多的研究內容中名詞的使用並不明確,但研究內容是以hydroecology或ecohydrology。作者雖然是從事研究內容是hydroecology或ecohydrology但不以上述四個名詞為主題的原因,可能是:(1)缺乏”新典範”的知識和認知;(2)刻意的決定不跳上主流派或陷入過去可能流行主題中。儘管書目式的分析有所限制,結果明顯地表示自1990年代早期後這類的名詞很明顯的使用增加,在2002年19篇和2003年的17篇達到高峰,如圖1,35種期刊有hydroecology或ecohydrology的文章,而以Hydroloical Process所刊登的數量最多,有14篇。主題分類來分析文章(基於標準圖書館分類系統,如US Congress Stack and Dewey Decimal)顯示大多數文章出現在三個地方:(1) geosciences,32篇(hydrology, earth surface processes, etc.); (2) water resources and engineering,30 articles; (3) ecology and other biosciences,20篇,剩下5篇文章是來自於其它主題(如環境規劃和經濟),因此,多數文章主要出現在自然科學(71%),多於生物的期刊(23%)。文章內容的分析的結果取得是將所有文章分派到下列7個主要的明顯的主題:(1) ecology–flora;(2) ecology–fauna; (3) ecology–flora and fauna;(4) hydrology–water resource management; (5)hydrology–ecosystem response; (6) hydrology–water resource management and ecosystem response; and (7) discussion papers,如圖2。1-3類強調生態面向,4-6類強調水文面向,文章研究內容在最多的是植物─土壤─水相互作用(ecology–flora = 38篇),其次是hydrology–water resource management有15篇,整體而言,生態的文章佔所有出版文章的59%,雖然主要出現在自然科學期刊,水文的文章具較少(32%,全部是28篇)且多數關注hydrology–water resource management(如表1)。很明顯地,這些水資源文章常關連到生態的應用但內容是限制的或沒有生物資料的支持,有在實證上9篇文章被分類為hydrology–ecosystem response,4篇是water resource management和ecosystem response都有,有趣的是觀察7篇討論的文章辯論生態水文和水文生態的本質和哲理,在這些文章的方法是合理地平衡在格局(patterns)、過程(process)、模式(modelling)和管理(management),而中和大尺度研究遠超過小尺度的研究(表1)。

分析的最後部份檢驗通訊作者的郵遞地址以決定學術單位或研究機構的學門偏好。這也許是預料中的事,結果顯示這些研究都在大學的地理系和環境科學系(35篇)、和生物科學系和生態系(27篇),雖然地理系和環境科學系的產出有些微的多於生物科學系和生態系,這清楚的顯示生物學家和生態學家已經警覺水文生態和生態水文且他們也在使用這些名詞(cf. Bond,2003),剩下文章有來自於工程和水資源的文章(10篇)、跨領域政府和非政府研究機構和獨之研究(15篇)。

一個”新典範”?

生態水文和水文生態已被形容成在水文學和生態學中的”新典範”(Zalewski and Robarts, 2003: 1) 和整合的學門(Bond, 2003: 2087)。Zalewski(2002:829)對於資源品質的加強是透過過程的了解以探制和操作生態過程,以這個觀點宣稱在來自於描述自然歷史的生態學發展,生態水文學是第三相(third phase),同樣地,其它的作者建議在水文和生態整合的相關科學思考下的重要的轉移,但他們質疑這科學的方法是完全新的(如Bonell,2002;Nuttle,2002)。

在Zalewski(2002;Zalewski and Roberts, 2003)所勾勒出的”生態水文典範”的核心是對於水資源和生態系管理共藕的永續的需求,然而,當對於永續水資源管理產出典範中心已是基礎的提問,生態水文和水文生態的能力是用來強調水文過程和生態過程的相互依賴,例如,Nuttle(2002:805)相信生態水文不能提供這個雙重的角色且因此定義生態水文為被生態科學和水文科學所分享的”副學門”(sub-discipline),且關注於水文過程的在分散(distribution)、 結構(structure)和功能(function)的生態系和生物過程在水循環項目之效應,這個定義,為一個可分享的副學門,可能使本來就多疑或謹慎的科學更容易接受,如它遵循傳統主題的界線,但它沒提供任何的”新”或”革命”。

從我們的文獻回顧和書目分析中很清楚的是在水文生態和生態水文成為一個被建立的典範或學門之前,一個有清晰可辨的核心理論的定義是需要的,一個定義是包含可結合研究社群的學門的目標和主題的願景,就此而言,被相等地用在水文生態學和生態水文學的單一定義是關鍵,目前,不管關合的定義,沒有一個名詞(上述所提及的)是單方面被接受的定義。取代提供另一個科學的聲音,我們建議定義項目的列表可能更具有啟發性,因此水文生態學的定義(此後用來代替生態水文)應該包含明確地:(1)水文的-生態的相互影響和回饋機制的要點的雙面的本質;(2)基礎過程了解的需要,不再是簡單地建立功能的(統計的)沒有連結可能因果關係;(3)主題的願景包含(a)全部的(自然和人類所影響的)水資源相依的棲地/環境和(b)植物、動物和整合生態系;(4)在一定範圍的時空間尺度下(包含古水文學和古生物學的觀點;e.g. Brown, 2002;Parr et al.,2003)操作的過程的相互影響需要考慮;(5)學科間的研究理論的本質(相對於多學科的方法被大量的主要研究所使用)。我們體認定義可變成太過於限制或含糊的作用或(和)應用是有潛在的危機。如同水文生態學,當其它”新的”科學典範已經開始活的像”研究熱點”(hot topics),但他們卻因為定義的問題被離的遠遠的,如果水文生態學是可避免問題,我們必須確保它是自明的(identifiable)和啟發性的(instructive)學門,不是一個已存在典範或學術學門的解構的版本。

在我們的看法和與之前作者相反看法中,水文學和生態學就本身而言的整合是不簡單的,這將預言和支持水文生態的”新典範”,但整合科學之中的這條路是被引導出來的。對於水文生態的前進,它需要成為真實跨學門科學(如結合水文學和生態的學術領域被認為是清楚的,相對於Mroillo et al.,2003),目前,然而,水文生態學上的和生態水文學上的研究出現在多學科模式的操作(如水文和生態各使用各自的傳統理論而不整合),水文生態這個詞的被水文學家使用和生態水文被生物學家使用都顯示出隔閡,而不是二學科之間的交疊,這個多學科方法的更進一步的證據是由書目尋找的結果所提供,就主題和作者所列出的名詞而論,顯示出少量的是以調查研究為主(如研究團隊以地理系和環境科學系所組成的或生物科學系和生態系較佔優勢,而並不是二者一起),因此生態學家和生物學家是以一個觀點在看研究的問題,水文學家(主要是地理學家和工程學家)是另一個觀點,科學家可以尋找處理相同問題的方法或解決相同問題而沒有整合大多數想法或健全的水文生態答案因為缺乏在其它學門的理論定位(也許因為他們在其它領域是問了一個不合適的問題)。

如果真的典範轉移發生且水文生態發揚光大,生態學家和水文學家需要打破傳統學科主題上的隔閡,以建立真實的學科間的團隊且獲得在水文和生態的研究在二者協力合作下後磨合的利益,如果這個主要的多學科到學科間再導向的方法沒有被知道,生態學家和水文學家將會持續在相對的方向上處理水文生態研究,且”新典範”或”整合學科”未來將不會被發展,遠離水文學家創造生態的輪,反之亦然。

參考文獻

  1. Acreman MC (ed.). 2001. Hydro-Ecology: Linking Hydrology and Aquatic Ecology. IAHS Publication no. 266. IAHS Press:Wallingford.
  2. Armitage PD. 1977. Development of the macro-invertebrate fauna of Cow Green Reservoir (Upper Teesdale) in the first 5 years of its existence. Freshwater Biology 7: 441–454.
  3. Baird AJ, Wilby RL. 1999. Eco-Hydrology: Plants and Water in Terrestrial and Aquatic Environments. Routledge: London.
  4. Baird AJ, Price JS, Roulet NT, Heathwaite AL. 2004. Special Issue of Hydrological Processes: Wetland hydrology and ecohydrology. Hydrological Processes 18: 211–212.
  5. Bond B. 2003. Hydrology and ecology meet—and the meeting is good. Hydrological Processes 17: 2087–2089.
  6. Bonell M. 2002. Ecohydrology—a completely new idea? Hydrological Sciences Journal 47: 809–810.
  7. Brown AG. 2002. Learning from the past: palaeohydrology and palaeoecology. Freshwater Biology 47: 817–829.
  8. Brown LE, Hannah DM, Milner AM. 2003. Alpine stream habitat classification: an alternative approach incorporating the role of dynamic water source contributions. Arctic Antarctic and Alpine Research 35: 313–322.
  9. Dunbar MJ, Acreman MC. 2001. Applied hydro-ecological sciences for the twenty-first century. In Hydro-Ecology: Linking Hydrology and Aquatic Ecology, Acreman MC (ed.). IAHS Publication no. 266. IAHS Press: Wallingford; 1–17.
  10. Eagleson PS. 1978. Climate, soil and vegetation. 1. Introduction to water balance dynamics. Water Resources Research 14: 705–712.
  11. Eagleson PS. 2002. Ecohydrology: Darwinian Expression of Vegetation Form and Function. Cambridge University Press: Cambridge.
  12. Gurnell AM, Hupp CR, Gregory SV. 2000. Preface. Linking hydrology and ecology. Hydrological Processes 14: 2813–2815.
  13. Hack JT, Goodlett JC. 1960. Geomorphology and forest ecology of a mountain region in the central Appalachians. United States Geological Survey Professional Papers 347.
  14. Hynes HBN. 1970. The Ecology of Running Waters. Liverpool University Press: Liverpool, UK.
  15. Junk WJ, Bayley PB, Spinks RE. 1989. The flood-pulse concept in river–floodplain systems. In Proceedings of the International Large River Symposium (LARS): Honey Harbour, Ontario, Canada, September 14–21, 1986 , Dodge DP (ed.). Canadian Special Publication of Fisheries and Aquatic Sciences No. 106. NRC Research Press: Ottawa 110–127.
  16. Kemp JL, Harper DM, Crosa GA. 2000. The habitat-scale ecohydraulics of rivers. Ecological Engineering 16: 17–29.
  17. Kundzewicz ZW. 2002. Ecohydrology—seeking consensus on interpretation of the notion. Hydrological Sciences Journal 47: 799–804.
  18. Morillo F, Bordons M, Gomez I. 2003. Interdisciplinarity in science: a tentative typology of disciplines and research areas. Journal of the American Society for Information Science and Technology 54: 1237–1249.
  19. Nuttle WK. 2002. Is ecohydrology one idea or many? Hydrological Sciences Journal 47: 805–807.
  20. Parr TW, Sier ARJ, Battarbee RW, Mackay A, Burgess J. 2003. Detecting environmental change: science and society—perspectives on long-term research and monitoring in the 21st century. Science of the Total Environment 310: 1–8.
  21. Pedroli GBM. 1990. Ecohydrological parameters indicating different types of shallow groundwater. Journal of Hydrology 120:381–404.
  22. Penman HL. 1963. Vegetation and Hydrology. Commonwealth Agricultural Bureaux: Farnham Royal.
  23. Petts GE. 1984. Impounded Rivers. Wiley: Chichester.
  24. Pringle C. 2003. What is hydrological connectivity and why is it important? Hydrological Processes 17: 2685–2689.
  25. Rodriguez-Iturbe I. 2000. Ecohydrology: a hydrologic perspective of climate–soil–vegetation dynamics. Water Resources Research 36: 3–9.
  26. Rodriguez-Iturbe I. 2003. Plants and Soil Moisture Dynamics: A Theoretical Approach to the Ecohydrology of Water-Controlled Ecosystems. Cambridge University Press: Cambridge.
  27. Sadler JP, Bell D, Fowles AP. 2004. The hydroecological controls and conservation value of beetles on exposed riverine sediments in England and Wales. Biological Conservation 118: 41–56.
  28. Vannote RL, Minshall GW, Cummins KW, Sedell JR, Cushing CE. 1980. The river continuum concept. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 37: 130–137.
  29. Ward JV, Stanford JA (eds). 1979. The Ecology of Regulated Streams. Plenum: New York.
  30. Ward JV, Tockner K, Arscott DB, Claret C. 2002. Riverine landscape diversity. Freshwater Biology 47: 517–539.
  31. Wassen MJ, Grootjans AP. 1996. Ecohydrology: an interdisciplinary approach for wetland management and restoration. Vegetation 126: 1–4.
  32. Wood PJ, Hannah DM, Agnew MD, Petts GE. 2001. Scales of hydroecological variability within a groundwater-dominated stream. Regulated Rivers: Research and Management 17: 347–367.
  33. Zalewski M. 2000. Ecohydrology—the scientific background to use ecosystem properties as management tools toward sustainability of water resources. Ecological Engineering 16: 1–8.
  34. Zalewski M. 2002. Ecohydrology—the use of ecological and hydrological processes for sustainable management of water resources. Hydrological Sciences Journal 47: 823–832.
  35. Zalewski M, Harper DM. 2001. The integration of two scientific journals—Polski Archiwum Hydrobiologii and Acta Hydrobiologica—into Ecohydrology & Hydrobiology. A recognition of evolution and progress in environmental sciences. Ecohydrology & Hydrobiology 1: i.
  36. Zalewski M, Robarts R. 2003. Ecohydrology—a new paradigm for integrated water resources management. SIL News 40: 1–5.
  37. Zalewski M, Janauer GA, Jolankaj G. 1997. Ecohydrology: a new paradigm for the sustainable use of aquatic resources. UNESCO IHP Technical Documents in Hydrology no. 7, IHP-V Projects 2·32·4, UNESCO, Paris, France.