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【作者: 張懋】   2006年05月10日 星期三

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地理資訊系統(Geographic Information System,GIS)於1980年代引進台灣,當時多由學校教授介紹GIS的觀念、基本定義、並引進國外GIS工具軟體作為教學與試作之用,當時之GIS軟體多以高階的工作站為作業平台。1980年代末期與1990年代初期,GIS已逐漸在學界萌芽,政府部門也開始引用GIS技術建置先導系統,並開始數化電子地圖;值此同時,隨著資訊技術的演變,GIS的作業平台也由高階工作站逐步演化為Windows環境的個人電腦,系統架構也由單機型態演化為2-tiers主從(Client/Server)架構。1990年代末期與2000年代初期,GIS的應用日益廣泛,隨著網際網路技術的興起,GIS應用系統的架構也由2-tiers主從架構演化為n-tiers網際網路瀏覽器架構,不但政府部門使用GIS的人數增加,一般民眾亦能在網際網路的一端,透過瀏覽器享受到GIS所帶來視覺化的空間圖形效果(如圖一)。



《圖一 》
《圖一 》

GIS的發展與空間圖資蒐集與製作、資訊與網路通訊技術、及應用領域的空間分析模式等有密不可分的關係(如圖二)。



《圖二 》
《圖二 》

GIS內容的關鍵點

其中最重要的關鍵因素就是基本圖的製作與開放使用。在農林航空測量所及內政部的努力之下,目前在全台均有1/5000數值圖檔,奠定GIS發展的良好基礎。亦由於此一基本圖的公開與容易取得,使民間企業也開始注意到GIS空間圖形所提供的商業訊息,這些訊息可以是競爭對手的位置、可以是自己的銷售點位置、可以是會員客戶的位置、也可以是潛在客戶的位置,這些位置訊息讓企業能更有效的推展行銷策略與銷售活動。


另由於GIS的普?應用,系統與系統之間的相容性與整合性日趨重要,OGC的Open GIS規範應運而生,其目的即是希望藉著開放性規範之建立,讓不同使用者的不同應用系統之間能夠互相交流,其方法就是要在維持現行使用不同GIS工具建置之應用系統操作環境與運作方式下,建立一個資料交流的機制,包括:WMS、WFS等。


由於使用者對空間圖資的使用方式不同,包括:新增、刪除、編修、查詢、瀏覽等,因此使用空間資料庫管理空間物件的方式,成為目前GIS圖資管理技術領域的一項重大突破。同時因空間資料庫仍遵循OGC的開放性規範,使空間資料庫成為圖資共享平台的解決方案之一。


目前國內基本圖係以1/5000街道圖為基礎,內容包括:鐵公路捷運、河流水系、公園綠地、重要地標設施等,部份都會地區已逐步建置1/1000地形圖,則其資料內容更加精細,甚至包括地址門牌與分戶線。


GIS程式庫應用:以MapInfo為例

MapInfo產品發展多以開發空間分析工具(程式庫)為主,並提供程式庫予應用領域專家開發適用於該領域的空間分析模組;這說起來有一點抽象,但若從MapInfo公司的product及product solution上,可一見端倪。MapInfo公司目前的主力product包括:MapInfo Professional、MapX、MapX Mobile、MapXtreme 2004/2005、MapXtreme Java、MapInfo SpatialWare等,除MapInfo Professional外,多為程式庫產品。(如圖三)



《圖三 》
《圖三 》

AnySite、Discovery、miAware mobile location services platform、Envinsa Location Platform、Exponare integrated application platform等,多為依據使用需求而開發之通用性product solution,其中Discovery、miAware、Envinsa、Exponare更為平台型解決方案。在台灣也有相同的product solution,譬如:康訊科技的行車監控系統Intelli xCenter及提供在地資訊的Web LBS、鴻志科技的物流規劃系統ATIS與Lucina、聯錸科技的連鎖店POS與客戶管理系統等。


MapInfo產品技術發展策略可由其營業額的應用領域分佈加以應証,以2005年為例,在MapInfo全球營業收入中,政府部門佔32%、電信業佔17%、零售業佔22%、金融服務與保線業佔8%、其他如教育、餐飲、保健、傳播、房地產等合佔21%,可見得MapInfo在所謂的Business GIS領域早已深耕多時並有顯?的績效(如圖四)。


Business GIS的用戶有幾項特性:(1)用途與目的為商業機密、(2)分析評估模式各家不同、(3)使用者多非工程或IT背景(大型企業則有堅強的MIS部門)、(4)使用的工具要容易上手或可塑性高。商業用戶為MapInfo公司一年創造約US$ 76 Million的營業額,並成為MapInfo公司主要的收入來源,其原因就是MapInfo產品之容易上手及程式庫的適用性與彈性使然。


MapInfo公司除開發軟體工具外,並有系統的蒐集全球各地區的電子地圖,同時整合軟體工具與電子地圖提供應用系統的開發與顧問諮詢服務,以2005年為例,在MapInfo全球營業收入中,軟體銷售佔45%、電子地圖佔32%、顧問服務佔23%(如圖四)。



《圖四 》
《圖四 》

MapInfo公司在軟體發展上,將持續依循前述之策略,並遵循(1)Microsoft .NET與SunOne Java並行發展、(2)以功能元件為產品主軸、(3)遵循業界標準,如OGC、GML等、(4)與主流資訊產品相容整合,如Oracle、Microsoft、UNIX、LINUX等原則。


GPS、GIS與RS(Remote Sensing)3S技術整合

全球定位系統(Global Positioning System,GPS)原本是一個測量的技術,與GIS整合應用後,成為一個提供位置資訊的工具。GPS輸出的是一串數字,其中最主要且最被普?使用的是由GPS接收器所計算出來的大地座標,要讓這個數字表現的座標值有意義,就必須以GIS的方式展現在電子地圖上。因此GPS在應用上,多須搭配GIS,一方面將座標值儲存為GIS的資料,作為空間資訊的來源;一方面透過GIS的展現方式,讓人能一目了然這一串數字所代表的位置(即GPS接收器所在位置)。同時,透過GPS精確的位置資訊,可用來校正GIS所使用的電子地圖,使GIS的空間位置更為精準。


遙感探測(Remote Sensing,RS),顧名思義,就是以不直接接觸物體而去感測物體的特性,在地球科學相關的學門中,大概可以說是利用感應器偵測物體的光譜特性,從而判斷該物體,而此一感測器多安裝於人造衛星或飛機上,其所收集到的資訊內容包括光譜特性所隱含之地表地物類別及該地表地物所在位置,對GIS而言,同時具備空間位置與屬性資料。使用RS技術所收集到的資訊為數值影像資料,具備大面積、多光譜、多時段等特性。目前市面上的RS資料包括:福衛二號、IKONOS、QuickBird、SPOT、政府與民間航拍之航空照片、雷射掃描的光達資料等。在選用RS資料時,則應依據使用需求,評估RS資料的空間解析度、光譜解析度、輻射解析度及時間解析度等,選擇最適用的RS資料。RS資料用途廣泛,可用於製作電子地圖、增加視覺判識效果、提供人眼所無法看到的地表地物光譜特性、環境變遷監測等。


3S應用趨勢

目前台灣GPS應用盛行,GPS結合GIS的應用以在地生活資訊查詢及導航為主。在地生活資訊查詢係以GPS所在位置為中心點,查詢附近之生活資訊,譬如便利商店、超商、餐飲、加油站、停車場、醫院診所等之位置及相關資訊,相關資訊則可包含地址、電話、商品/服務類別等。使用者為一般大眾,操作介面的流暢與美觀、資料之豐富、及系統效能等,為此類產品的關鍵。


導航系統的主要功能則為訂定起迄點、系統自動規劃最佳路徑、引導駕駛者依據規劃之路徑到達目的地,使用者多為車輛駕駛者,系統的關鍵因素包括路網與交通規則、路徑規劃引擎、及使用者介面,亦即整體系統是否有足夠的資訊及良好的引擎,能幫使用者規劃一條不會走錯的路,然後讓使用者在駕駛汽車行進間可以無需目視的方式,很清晰的引導到正確的路徑上。


這種GPS結合GIS的應用因不具備無線通訊功能,須將資料、地圖、應用系統等以單機方式安裝於mobile device上,mobile device可以是PDA、Car PC或是mobile phone,因此mobile device的硬體特性與效能影響到應用系統的功能。


GPS結合GIS後,再加上無線通訊能力,則可延伸上述單機版的在地生活資訊查詢及導航功能,為透過無線通訊,將GPS接收器的位置回傳告知伺服器端,並可依據GPS接收器的位置,由伺服器端提供更多與更即時的在地資訊。因為無線通訊系統將GPS接收器位置回傳給伺服器端,伺服器端可以在電腦螢幕的電子地圖上顯示GPS接收器所在位置,達到行動監控功能。若GPS接收器是由個人攜帶,則可知道該攜帶者的位置;若GPS接收器是裝在車輛上,則可知道該車輛的位置。


個人及企業如何應用GPS圖資軟體

整合GPS接收器與人體生理感應裝置,佩戴於人身上,則可將生理感應裝置所偵測的體溫、血壓、心跳等生理狀態及佩戴者的位置,透過無線通訊告知伺服器端,伺服器端則依據該配戴者生理狀態與位置,提供適時適地的服務。個人配戴系統可用於老人、幼童、失智失憶者、慢性病患等的照顧與養護。


擴充GPS接收器為GPS車機與車上電子相連結,可將車輛狀態與位置一併透過無線通訊告知伺服器端,譬如油電系統的狀況、門鎖是否有不正常開啟、是否有撞?造成氣囊彈出等,伺服器端可依據車輛狀態與位置,提供適時適地的服務。在GPS車機部份,除與車上電子連結外,亦可因需求提供輸入與顯示裝置,達到與客服中心雙向訊息傳遞的功能。這種應用因須安裝於車輛上,與車上電子相連結,並透過無線通訊系統作資料之傳遞,因此除車機應具備之應用功能外,車規的硬體設計、各廠牌車型的機電與內裝、用車人的使用特性、及無線通訊系統的涵蓋率與頻寬等為關鍵。


GPS結合GIS與無線通訊的應用範圍廣泛。警政、消防、醫療救護相關車輛的行車監控管理與指揮派遣支援,讓指派中心能在案件發生時迅速、且一目了然所轄車輛位置,有效地指派離案件地點最近之車輛、並傳遞所需資訊,執行救援勤務;民間運輸物流車隊管理,可引用這類系統了解車與物的位置,偵測車輛儲物系統是否有不正常操作,或作插單接貨的派遣管理;保全保險業者,一方面可用以管理、支援保全人員與車輛,另一方面亦可用以了解保全與保險對象所在位置,依據狀況需求提供適時適地的救援服務;其他如計程車管理與叫車服務、租賃車監控管理等,都是這類系統的應用。


車載GPS、無線通訊、GIS與車上電子系統的整合運用成為Telematics產業與技術發展的一項重要元素。


LBS的關鍵元件與圖資內容區位智能(Location Intelligence)發展現況


Telematics產業因各關鍵技術的發展而水到渠成。其中GIS提供了區位智能(Location Intelligence)的技術。區位智能主要是用以回答使用者”我在哪?”、”某某某在哪裡?”、”這附近或那附近有什麼?”、”從這裡如何到那裡?”等區位資訊,在藉由這些區位資訊,連結到與該區位相關的其他資訊,以增加使用者在業務與日常生活上的便利性。


在GIS的區位智能領域中,MapInfo一直居於領先的地位,2002年率先推出miAware Mobile Location Services Platform(行動區位服務平台),提供行動通訊業者一個區位智能的服務平台。在這個平台架構下,MapInfo將軟體系統分為:前端使用與展示層(client and presentation tiers)、業務邏輯層(business logic tiers)、行動區位服務平台層、資源層(resource tiers)。前端使用與展示層係指行動電話、PDA、筆記型電腦、Car PC等行動裝置,業務邏輯層係指該業務系統所提供的應用模式,資源層係指該業務應用系統所需使用之資料與資料管理; miAware行動區位服務平台將這三層加以串接,將該業務應用系統所需提供予前端行動裝置使用者的圖資,自資料庫中有效的擷取並發佈。當然,資訊發佈系透過無線通訊系統,業務應用系統必須與業務營運系統連結,所需之資料則儲存在一個企業級的資料庫中與營運系統共用。(如圖五)



《圖五 》
《圖五 》

MapInfo於2004年推出Envinsa Enterprise Location Platform(企業級區位智能平台),使企業內部(Intranet)、網際網路(Internet)、行動裝置(Mobile Device)使用者都能即時享受到區位智能所提供的在地資訊服務(Location-Based Services,LBS)。企業用戶可藉由LBS提昇戶外作業的效率,譬如:客服中心可依客戶位置與需求,搜尋最適當的外業同仁,提供客戶位置與需求予該外業同仁,讓該外業同仁能就近、即時提供客戶服務,建立優質的客戶關係。個人用戶則可使用行動電話與PDA透過LBS獲得即時性的多元化在地資訊。(如圖六)



《圖六 》
《圖六 》

LBS的關鍵元件與圖資內容

綜觀MapInfo的miAware與Envinsa區位智能平台,可以歸納出LBS的四項關鍵元件與其所需之四項基礎圖資:(如圖七)



《圖七 》
《圖七 》
(表一)

四項關鍵元件

 

四項基礎圖資

地址對位(GeoCoding)

 

地形(街廓、路網)圖

路徑規劃(Routing)

 

地址門牌資料庫

圖資發佈(Mapping)

 

交通規則

空間資料庫(Spatial Database)

 

POI(Points of Interest,重要設施)


地址對位分為兩類,一種是將前端使用者所輸入查詢地點(地址門牌或POI的地址門牌)轉換為座標,另一種是將前端使用者所攜帶的GPS行動裝置所在位置轉換為最近的地址門牌或交叉路口,兩種作業模式都需要地形圖與地址門牌資料才能完成。(如圖八)



《圖八 》
《圖八 》

路徑規劃則是由前端使用者指定起迄點後,系統依據地址對位定義起迄點座標,選擇時間最短、距離最短、經快速道路、經特定道路等路徑模式後,依據路網與交通規則,演算最適當路徑。路徑規劃所需資料除地形圖與地址門牌資料外,尚須交通規則資料。(如圖九)



《圖九 》
《圖九 》

圖資發佈在LBS的工作分為兩部份,一部份是依據前端使用者所定義之資料需求到資料庫中擷取所需資料,第二部份是將所擷取的資料依據前端所定義的展現方式傳至前端使用者的顯示裝置上。這種在網際網路上發佈空間圖資的技術為GIS技術中的基本元件,市面上的GIS軟體工具多有類似產品,MapInfo網際網路圖資發佈引擎分為MapXtreme Java及MapXtreme .NET兩類,系統開發者可依據整體系統架構加以選用。以MapInfo MapXtreme Java為例,可以分為Thin Client(圖十)與Fat Client(圖十一)兩種網際網路圖資發佈網站部署模式。



《圖十 》
《圖十 》

《圖十一 》
《圖十一 》

LBS的空間資料庫管理工作繁重,其中包括對基本圖資的管理,及對外部提供POI及資料內容的管理,而管理的工作包括資料的新增、修改、刪除、時程、版本、權限等;又由於前端使用者眾多,資料庫效能亦影響整體系統服務效能;因此跳脫傳統GIS圖層、檔案的圖資管理方式,將圖元以物件方式儲存於關聯式資料庫中,並沿用關聯式資料庫的管理功能以管理空間資料,成為LBS空間資料庫管理的解決方案。空間資料庫為GIS的技術發展趨勢,早在五年前就有類似產品問世,然整體產品技術之成熟則是在近兩年間。MapInfo在空間資料庫的技術發展係以與業界主流關聯式資料庫策略聯盟為主,即自行發展MapInfo SpatialWare以搭配SQL Server、Informix及DB2,而在Oracle部份,則使用Oracle Spatial。(如圖十二)



《圖十二 》
《圖十二 》

POI是一個多樣化的項目,針對不同的營運可以建立各自的POI,譬如:以飲食為主的業務可以餐廳、小吃店為POI,以旅遊為主的業務可以旅館、民宿為POI,以汽車駕駛者為主的業務可以加油站、停車場為POI,百貨超市可以其店面及會員為POI。POI的種類多且來源及使用方式不一,因此建立妥善、具客製化彈性且有標準作業程序的POI資料來源管理與資料更新機制為建構LBS的重要課題。


展望未來

MapInfo公司的發展態勢,同樣表現在MapInfo公司選擇區域性夥伴上。康訊科技於2002年起成為MapInfo在台灣地區的唯一代理商,具備商品化的電子地圖、應用系統開發、顧問諮詢等產品與服務能力,在GIS/MAP的業務方面,圖資/軟體/服務及政府/電信/民間各約1/3的分配比重,此一分配比重將持續為康訊科技GIS/MAP業務發展的主軸。


展望未來,康訊科技將持續推動由單機、主從架構到網際網路與無線通訊方面之應用,配合國土資訊系統之發展,推廣地方政府區位智能之應用,並與企業智能結合,輔助企業便捷的應用區位智能於企業的營運與管理,同時維運已建置之LBS關鍵元件與基礎圖資,並提供B2B的LBS解決方案。


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