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| 研究生： |
柯景騰 Ko, Ching-Teng |
|---|---|
| 論文名稱： |
利用自由軟體建構森林資源調查WebGIS之研究 |
| 指導教授： |
詹進發
Jan, Jihn-Fa |
| 學位類別： |
碩士
Master |
| 系所名稱： |
社會科學學院 - 地政學系 Department of Land Economics |
| 論文出版年： | 2005 |
| 畢業學年度： | 93 |
| 語文別： | 中文 |
| 論文頁數： | 143 |
| 中文關鍵詞： | 自由軟體 、地理資訊系統 |
| 外文關鍵詞： | Free Software (Open-Source Software) |
| 相關次數： | 點閱：169 下載：52 |
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台灣因地理位置、氣候與地形等因素，孕育了豐富的森林資源。林務局廣設永久樣區以瞭解森林資源之分布與蓄積情形，永久樣區每隔五年進行全面性調查，調查所得資料繁多，惟永久樣區之植物資源調查資料僅記錄樣區之坐標位置與樣區內植物之分布情形，並未建立相關圖面資料，以至於無法與其他圖籍資料進行套疊分析。
本研究以MapServer、Zope等自由軟體與自行開發之軟體工具，處理圖形與相關屬性資料，以建構符合OGC（Open Geospatial Consortium）提出之網路地圖服務（Web Map Service，WMS）與網路圖徵服務（Web Feature Service，WFS）規格的WebGIS伺服端系統，並且整合各項森林資源表簿調查資料與圖籍資料，建構一包含森林永久樣區與樣木之空間與屬性資料的森林資源調查管理系統，以提供管理者經營管理與規劃之良好工具。
There are plentiful forest resources in Taiwan because of the unique geographic location, climate and terrain. In order to acquire the information of distribution and storage of forest resources, the Forest Bureau sets up a lot of sample plots, and these sample plots will be fully surveyed every five years. Numerous data were collected, however only the coordinates of sample plots and the distribution of vegetation within those sample plots were recorded. It is not possible to perform map overlay analysis with the other map data because of lacking spatial data of sample plots.
In this research, a WebGIS (web-based GIS) system was developed entirely from free software including MapServer, Zope, Apache and PostgreSQL/PostGIS. This WebGIS system is based on the OGC OpenGIS architecture (WMS and WFS), therefore it is easy to share geospatial data with the other GIS systems for various applications. Furthermore, a forest resources management system was established, which integrates the attribute data from field investigation and generates spatial data of sample plots and sample trees automatically.
第壹章 緒論 1
第一節 研究背景與動機 1
第二節 研究目的 3
第三節 研究流程與內容 4
第四節 研究區域與設備 6
一、研究區域 6
二、研究設備 8
第五節 論文架構 9
第六節 研究限制 10
第貳章 相關理念與技術 11
第一節 自由軟體 11
一、何謂自由軟體 11
二、自由軟體的優勢（軟體自由協會線上圖書館） 12
三、自由軟體的運作方式（軟體自由協會線上圖書館） 12
四、未來的趨勢（軟體自由協會線上圖書館） 14
第二節 OPENGIS 15
第三節 WEBGIS 18
一、定義 18
二、WebGIS的特性 19
三、WebGIS的功能 20
四、WebGIS的技術發展 23
五、WebGIS新趨勢 30
第參章 自由軟體回顧 35
第一節 常見WEB MAPPING自由軟體簡介與比較 35
一、GRASS 35
二、MapServer 37
三、MapServer Workbench 37
四、MapLab 40
五、ZMapServer 43
六、小結 44
第二節 本研究使用之自由軟體 47
一、MapServer 47
二、Zope 64
三、Zope CMF 67
四、Apache 68
五、PostgreSQL 68
六、PostGIS 70
七、psycopg/ZpsycopgDA 70
第肆章 系統設計 71
第一節 系統架構與需求分析 71
一、系統架構 71
二、系統需求分析 72
第二節 表格規劃 75
一、資料格式說明 75
二、表格內容說明 77
第三節 資料建檔與輸入 91
一、圖籍資料建檔 91
二、調查資料建檔 91
三、永久樣區圖形資料建檔 91
第伍章 系統實作與測試 94
第一節 系統實作 94
一、Zope物件介紹與配置 94
二、代碼表 100
三、調查資料輸入介面 102
四、WebGIS 106
五、圖形資料產生 107
六、圖層管理 109
第二節 系統展示 111
一、資料庫維護與圖層管理次系統 111
二、森林資源調查WebGIS次系統 117
三、圖層下載次系統 121
第三節 OPENGIS規格之建置與測試 122
一、設定MapServer以支援WMS與WFS 122
二、測試WMS 124
三、測試WFS 127
第陸章 結論與建議 131
參考文獻 135
附錄 138
圖目錄
圖1-1 研究流程圖 4
圖1-2 林田山事業區142林班位置圖 6
圖2-1 自由軟體的成長循環 13
圖2-2 WEBGIS架構圖 18
圖2-3 CGI之作業流程 24
圖2-4 美國ESRI公司MAPOBJECTS IMS系統架構 25
圖2-5 PLUG-IN模式的工作程序 28
圖3-1 GRASS操作介面 36
圖3-2 GRASS向量資料3D視覺化 37
圖3-3 APPLICATION WIZARD操作介面 38
圖3-4 MAPFILE EDITOR操作介面 39
圖3-5 MAPFILE EXPLORER操作介面 39
圖3-6 SHAPE EXPLORER操作介面 40
圖3-7 MAPLAB主畫面 41
圖3-8 MAPEDIT畫面 41
圖3-9 MAP MAPBROWSER畫面 42
圖3-10 GMAPFACTORY畫面 42
圖3-11 ZMAPSERVER地圖管理介面 43
圖3-12 ZMAPSERVER圖層管理介面 44
圖3-13 MAPSERVER CGI程式運作時的操作邏輯 52
圖3-14 MAPSERVER支援OGC介面規格架構圖 53
圖3-15 WMS架構圖 53
圖3-16 WMS操作架構圖 54
圖3-17 ZOPE與傳統動態網站的不同運作方式 65
圖3-18 PHP類型網站的發展曲線（左），與ZOPE網站的發展曲線（右） 66
圖3-19 ZOPE系統架構示意 67
圖4-1 系統架構圖 72
圖4-2 系統功能圖 74
圖4-3 永久樣區圖（X為樣線距離，Y為樣線至樣木距離） 92
圖4-4 永久樣區座標軸旋轉圖(Ω為樣區中心線之方位角) 93
圖5-1 新增Z PSYCOPG DATABASE CONNECTION畫面 95
圖5-2 ZOPE根目錄下的FOREST資料夾 97
圖5-3 FOREST資料夾內的物件 97
圖5-4 DATABASE資料夾內物件 99
圖5-5 DATABASE資料夾內物件（續） 100
圖5-6 C_TRAIN資料夾內物件 101
圖5-7 P01資料夾內物件 103
圖5-8 PT01資料夾內物件 106
圖5-9 自動產生圖形所需的ZOPE物件 108
圖5-10 LYR_MANAGE資料夾內物件 109
圖5-11 圖層增加流程圖 110
圖5-12 圖層刪除流程圖 110
圖5-13 系統主畫面 111
圖5-14 使用者登入視窗 112
圖5-15 資料庫維護與圖層管理次系統主畫面 112
圖5-16 代碼表維護畫面 113
圖5-17 永久樣區資料維護畫面 114
圖5-18 永久樣區樣木資料維護畫面 114
圖5-19 圖形資料產生畫面 115
圖5-20 圖層管理畫面 116
圖5-21 森林資源調查WEBGIS畫面 117
圖5-22 樣區、樣木展示 119
圖5-23 屬性資料查詢結果 119
圖5-24 多圖層屬性資料查詢結果 120
圖5-25 參考縮圖 120
圖5-26 圖層下載畫面 121
圖5-27 MAPSERVER版本資訊 123
圖5-28 輸入WMS伺服器位置畫面 125
圖5-29 以MAPLAB測試WMS畫面（台灣） 126
圖5-30以MAPLAB測試WMS畫面（樣區與樣木） 126
圖5-31 WMS屬性資料查詢畫面 127
圖5-32 DEEGREE VIEWER/CONVERTER主畫面 128
圖5-33 執行WFS「GETFEATURE」操作畫面 128
圖5-34 WFS測試結果（台灣） 129
圖5-35 WFS測試結果（樣區與樣木） 130
圖6-1 錯誤比例尺 133
圖6-2 視窗縮小時的圖層 134
圖6-3 視窗拉大時的圖層變形情況 134
表目錄
表2-1 OGC目前完成之OPENGIS規格 15
表3-1 綜合比較表 45
表3-2 MAP FILE範例 48
表3-3 TEMPLATE FILE範例 49
表3-4 INITIALIZATION FILE 範例 50
表3-5 WMS GETCAPABILITIES操作請求參數（OGC，2004） 55
表3-6 WMS GETMAP操作請求參數（OGC，2004） 55
表3-7 WMS GETFEATUREINFO操作請求參數（OGC，2004） 56
表3-8 WFS GETCAPABILITIES文件內容說明 58
表3-9 WFS一般操作請求參數（OGC，2002） 60
表3-10 WFS GETCAPABILITIES操作請求參數（OGC，2002） 60
表3-11 WFS DESCRIBEFEATURETYPE操作請求參數（OGC，2002） 60
表3-12 WFS GETFEATURE操作請求參數（OGC，2002） 61
表3-13 WFS TRANSACTION操作請求參數（OGC，2002） 62
表3-14 WFS LOCKFEATURE操作請求參數（OGC，2002） 63
表4-1 樣區屬性資料表 77
表4-2 樣區空間資料表 82
表4-3 樣木屬性資料表 83
表4-4 樣木空間資料表 84
表4-5 地表植物代碼 84
表4-6 樹冠級代碼 85
表4-7 地表植物密度代碼 85
表4-8 地表植物高度代碼 85
表4-9 林區代碼 85
表4-10 樹冠密度代碼 86
表4-11 土壤深度代碼 86
表4-12 土地利用型代碼 86
表4-13 土壤溼度代碼 87
表4-14 樹種代碼 87
表4-15 傾斜度代碼 87
表4-16 土性代碼 88
表4-17 土壤型代碼 88
表4-18 林分級代碼 88
表4-19 地形代碼 89
表4-20 土壤結合度(B層堅密度)代碼 89
表4-21 台灣維管束植物代碼 89
表4-22 事業區代碼 90
表4-23 森林永久樣區設置面積規格一覽表 93
圖書、期刊部份
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石井達夫，2001，PostgreSQL完全攻略，博碩文化股份有限公司。
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朱子豪、尚榮康、朱亮宇，2002，GIS國際標準制度及技術發展趨勢，國土資訊系統通訊第四十二期。
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林務局，1995，第三次台灣森林資源及土地利用調查，林務局。
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黃永忠，2002，「開放與自由」－以自由軟體架構OpenGIS系統，國土資訊系統通訊第四十二期。
詹進發、陳永寬、蔡衡，2001，森林資源生態資料庫管理系統之建立，林務局。
楊笙貝，2003，以XML為基礎之WebGIS研究－以SVG為例，國立中山大學海洋環境及工程學研究所碩士論文。
黎漢林、李俊慶、林立中，1999，網際地理資訊系統設計與應用，儒林圖書公司。
蕭世文，2001，精通Python，文魁資訊股份有限公司。
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Doyon, J.F., MapServer WFS Server HOWTO - Version 4.4, http://mapserver.gis.umn.edu/doc44/wfs-server-howto.html
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網站部份
台灣 Zope 使用者社群，http://www.zope.org.tw
林務局自然保育網，http://163.29.26.177/
軟體自由協會線上圖書館，http://www.softwareliberty.org/library/
資庫網 PostgreSQL，http://www.pgsql.com.tw
GRASS, http://grass.baylor.edu//index.php
MapLab, http://www.maptools.org/maplab/index.phtml
MapServer, http://mapserver.gis.umn.edu
MapServer Workbenck, http://msworkbench.sourceforge.net/
PostGIS, http://postgis.refractions.net/
PostgreSQL, http://www.postgresql.org/
The Free Software Definition, http://www.gnu.org/philosophy/free-sw.html
ZMapServer, http://zmapserver.sourceforge.net/
Zope, http://www.zope.org