地理空間協力探索

地理空間技術的演變

根據湖南長沙馬王堆三號漢墓出土的「地形圖」、「駐軍圖」和「莊園圖」,證明中國人早在西漢時代就已經應用地圖於戰爭之中,而差不多的時代的世界另一頭,古希臘地理學家及天文學家埃拉托斯特尼(Eratosthenes)則設計出地球經緯度系統,開啟西方世界以數理為基礎的製圖科學,提高地圖表達地理空間的準確性,到了16世紀,歐洲人靠著航海技術和準確的地圖,不但造就歐洲的黃金時代,同時開啟了地理大發現。地圖是地理空間資訊載體,隨著人類文明進步,人們對地理空間資訊之所需是有增無減,即便今日進入太空時代,人們仍不斷地更新製圖技術和製造地圖以探索地球。你能想像現今圍繞在地球軌道上的人造衛星有10120顆(截至2006/11/30),滿佈在地球外圍,其中與地理空間探索有直接的關係,就屬通訊任務和資源調查任務的人造衛星。通訊衛星之中有27顆衛星是專為全球定位所用,只要手中持有可接收全球定位系統 (Global Position System, GPS) 衛星訊號之儀器,配合地圖,隨時都可知道你在何處;而資源衛星是透過地表上不同物體會發射出不同光譜的特性,以偵測地表上物體的種類和變化,簡單地說,資源衛星的原理很像我們一般使用的數位相機,只是裝在資源衛星上的“相機”可拍到超過人眼可以看到反射光,而使科學家可以辨識出更多地表的變化。同時資源衛星也是現代地圖主要的來源之一,如同眾所皆知的入口網站Google中所提供的Google Earth軟體,讓你處於如幻似境的地球,有如你身在太空中俯看地球,又有如超人般翱翔於天際中,事實上,那清晰地建築物、道路、山脈、河流、…等,都是來自於高解析度的衛星照片。

隨著科技的革新,源源不斷的地理空間資訊被各式各樣儀器和工具所挖掘,如此巨量的地理空間資訊需要工具來管理、儲存、分析和展示,1960年代因應大量資源管理的需求,加拿大地理學家羅傑.湯姆林森(Roger F. Tomlinson)著力於將原本紙本地圖轉化為數值形態的地圖,以便電腦可以分析處理,因而發展出第一套的地理資訊系統(Geographic Information System, GIS),這項以數值地圖為基礎的資訊系統發展迄今四十多年來,隨著個人電腦的普及和地理資訊系統應用程式的開發,地理資訊系統已經擴散個各個領域中使用,儼然成為許多領域中用來分析與地理空間相關事務的工具,但地理資訊系統以地圖為本質的精神並沒改變,反倒是收集了更多與地理空間相關的資訊結合,而產生更多更有效的應用方式,如地質學家拿它來記錄地層、斷層和分析地震,以了解地震影響居民範圍;犯罪學家拿它來分析容易犯罪的區域,以警告居民小心自身財產生命安全;政治學家拿它分析選民的空間結構,以調整選戰策略;通路商用它來管理宅配服務的車隊,以降低成本。地理空間資訊數值化擴大了相關資訊整合可能性,同時創造出更多地理空間資訊新的應用。

網路科技帶來地理資訊新生命

過去地理空間資訊的檔案過大一直是個問題,隨著網路科技的發展,網路頻寬加大使地理空間資訊在網路傳輸變得可能,許多網路地理資訊系統如雨後春筍般被開發出來,同時也提高一般人在網路獲得和使用地理空間資訊的機會,比如說你和同學用電話約好在某一家電影院碰面,但你的同學雖然告訴你地址,但還是不知道在那個地方,這時候你可以上網查電子地圖,只要有地址就可以查到位置,甚至告訴你公車和捷運要怎麼搭。因此我們生活周遭似乎有許多的地理空間資訊,如地址、郵遞區號、大哥大基地台、新聞、照片…等,難怪常有人提到今日的數位資訊內容中約有80%是與地理空間資訊有關,因此地理空間資訊是一個大眾化的資訊,但地理知識和製圖技術被認為是專門的學科,操作複雜的地理資源系統不但需要昂貴的專業軟體,而且需要技術的訓練和地理知識才有辦法使用地理資訊系統,處理地理空間資訊,無形地增加了使用地理空間資訊的門檻。然而,一般日常生活中的地理空間資訊的使用,並不需要如此深奧的理論,也不需要複雜的操作系統,而是一個方便使用者得到所需的地理空間資訊的網頁。

Google提供了Google Map和Google Earth二項服務,為地理空間資訊使用帶來新生命,過去地理空間資訊所依賴的地圖不易取得,所依賴軟體複雜且昂貴,然而,Google Map提供免費的基本地圖和應用程式介面(Application Program Interface, API),透過應用程式介面的呼叫與查詢即可使用基本地圖,使用者再依個人喜好以結合不同的地理空間相關資訊,如一度登上點閱率排行榜的房仲地圖網(www.housingmaps.com),是結合免費的分類廣告網頁(www.craiglist.org)中房屋買賣的資訊和Google Map,讓使用者在地圖上即可點閱房屋買賣的資訊,方便且直覺的服務。Google Earth是一個衛星影像瀏覽器,提供高解析度影清晰地顯示地形地貌,並可以不同俯角和視角來瀏覽,甚至飛行模擬,同時,也提供使用者套疊自己生產的地理空間資料於影像,因此使用自己生產的地理空間資料,可以相互分享,也可以共同建置,Google Earth成為瀏覽地理空間資訊的共同平台,如圖2中所示,不同使用者可以自行建立房屋在Google Earth上,最後將整個台北市的房屋都建立起來。除此之外,在Google Earth使用社群(Google Earth Community, http://bbs.keyhole.com)中,許多人也都將自己跑步的紀錄、好吃餐廰的位置、去玩過的地方…等林林總總的地理空間資訊分享給其他使用者下載瀏覽。

「取之於『網路』社會,用之於『網路』社會」似乎已成為現今地理空間資訊使用的最佳寫照。英國倫敦有一群人發起一項自願性製圖運動(Open Street Map Project, http://www.openstreetmap.org/),該網站收取來自於自願者拿著全球衛星定位系統(Global Position System, GPS)所紀錄的軌跡(traces)資料,藉由這些軌跡資料的重覆性,可以將道路系統和重要地標逐步地建立出來,而這些經由眾人力量所建立的地圖,也提供給眾人所使用,無論是上傳或下載都不收取任費用。GasBuddy (http://gasbuddy.com/)因應生的是眾人提供美國各地的汽油價格而讓用路人可以知道何地之汽油價格高低,而決定在何地區加油。

延伸閱讀: 《科學發展》2007年8月,416期,28 ~ 34頁

Google Map Maker的陰謀

Google Map Maker是Google在2008年6月發佈新,提供使用者在Google Map上畫自己走過的路、點上照片的位置、有興趣的點、圈起有興趣的區域,目的在於以Google Map為基礎來編輯自己的地圖,日前又宣布有48個國家的地圖可使用這個功能,這個消息引起我的注意,上去瞧瞧有什麼好玩。事實上和Google Map中的My Map有差不多的功能,但為什麼Google Map Maker特別地開放在一些地圖資源不充足的國家,所以這之中的陰謀在於補足Google Map在這些區域的不足。哈哈!! 這根本是學Open Street Map的想法! 我在想,Google為什麼不去推OSM,將OSM平台推到這些地圖資源缺乏的國家,而Google Map再和OSM做整合,邪惡帝國的就是用邪惡做法! 自已再搞一個平台和別人想法一樣的平台來搜括使用者貢獻的資料。

Google Flu Trends 以台灣資料為例

Google 又有創舉!! Google Trends是一個追查使用者用闗鍵詞查詢的統計,之前我們都會覺得這些使用者的資訊是相當有用的市場資訊,如同超商或大賣場會把每月、每季的商品銷售做一統計,可以知道那些貨品在那些時間的購買率高,為防止顧客買不到,他們早早先儲貨等著,同樣的道理,全世界這麼多人用Google在搜尋,關鍵詞累積的量嚇人,而所能顯示的趨勢也相對的符合大眾的趨勢。
Google Flu Trends 即是將分析過去三年中,所有被使用且和感冒有關的關鍵詞,將這些詞的趨勢與CDC(美國疾病管理局)的資料作一對比,其結果相當驚人,Google Flu Trends所顯示的趨勢可以提早二個星期左右預測出感冒的人增加。

這個結果也發表在Nature上。paper在這裡。

google_flu_trend

跟著Google Flu Trend的做法,我也做了一同樣的試驗。我一樣從疾病管制局的網中下載了感冒和腸病毒的人數,並在手Google Trends查詢感冒和腸病毒的查詢次數,哇!! 雖然感冒的趨勢不是很一致,但腸病毒的趨勢相當接近,也有提前知道腸病毒爆發的趨勢。很神!! Google真的是愈來愈邪惡。


圖1: “感冒”關鍵詞在Google Trend的趨勢和台灣疾管局資料對比


圖2:”腸病毒”關鍵詞在Google Trend的趨勢和台灣疾管局資料對比