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撰文 / 林士哲

本文章轉載自中央研究院計算中心通訊電子報

隨著全球定位系統(Global Positioning System,GPS)的普及,為我們生活帶來了許多的便利,並可利用GPS所提供的坐標,結合地圖等應用,如汽車導航、地點標示一一記錄;另一方面,一般出外旅遊、野外調查時,經常都會利用數位相機拍照,但問題在於觀看者很難光從照片本身來理解這些照片背後的地理位置相關資訊,包括照片的拍攝地點、空間的分佈、以及地理背景等都無法充分掌握。

現在,利用坐標與數位相機拍攝的相片來進行地理標記(Geotagging),即可將坐標儲存於相片的EXIF(Exchangeable image file format)中〔註1〕。EXIF為可交換影像格式文件,它記錄了數位照片的屬性和拍攝時資訊,包含日期、光圈、ISO、坐標等〔註2〕。利用這些資訊與地圖結合,可進行各種應用,如田野調查、生活記錄等,只要看到照片,即可知道是於何處所拍攝的。然而這也是有缺點的,它在使用上常遇到的問題是,此種方式僅能得知照片的地點,卻不知道拍攝方向。例如照片中的資訊在地圖上顯示位於十字路口拍攝,但卻無法知道朝向哪一個路口拍攝。

因此,以下本文介紹中使用的設備,除了將數位相機與GPS結合,並且內建電子羅盤(Compass),以提供拍攝時之方向,所有的資訊於拍照瞬間,皆一併儲存於相片的EXIF中,相當快速方便,且有助於現場的資訊提供。此外,配合中心GIS小組所開發的程式,即可於三維的虛擬空間中,展現其地理空間資訊;未來並可利用此方式,提供更多像是現地街景、建物等的現實資訊。

設備介紹

本次所使用的設備為理光的相機Ricoh Caplio 500SE,如【圖1】。除了具有一般的數位相機(800萬畫素、3倍光學變焦)等基本功能外,特別的是可搭配GPS模組,內建電子羅盤(GPS模組型號:SE-3)〔註3〕

Ricoh Caplio 500SE與SE-3 GPS模組

圖1.Ricoh Caplio 500SE與GPS模組


不同於其他的消費型GPS相機,此坐標資訊可於螢幕中即時顯示WGS-84及羅盤方向資訊,並且可看到目前接收的衛星顆數,如【圖2】所示。因此,拍照時可將坐標、方位資訊直接加在照片檔案的EXIF中,非常容易地就可完成坐標和方位的記錄。

相機即時顯示坐標與方位

圖2.相機即時顯示坐標與方位


如欲將拍攝結果的照片於電腦中呈現,可使用免費的工具EXIF Viewer軟體(Kuso Exif Viewer〔註4〕)來顯示照片的EXIF資訊,如【圖3】所示。由圖中可看出經緯度坐標經過Geotag後,已經寫入照片的檔案中。亦即地理坐標資訊已經儲存在影像中,之後亦可以在不同的資訊環境被應用,如網路上的許多電子地圖Flickr、Picasa Photo〔註5〕,便可針對具有地理坐標的圖片,直接顯示在電子地圖系統上。

以EXIF Viewer顯示相片空間資訊

圖3.以EXIF Viewer顯示相片空間資訊


使用步驟

目前大多數程式及工具尚未有拍攝方向的標示功能。此次使用中心GIS小組自行開發的工具,將照片EXIF中具有地理坐標與方向的資訊,轉換為KML檔後,可於GoogleEarth平台展示;同時並可結合Google Earth中的PhotoOverlay的功能,將相片的拍照位置與方位這些影像的空間資訊三維空間中展示,使用者即可於虛擬的空間中,得知現實空間的資訊。

 使用的方式如下:

1.於中心GIS小組的開發工具網頁中下載程式(http://gis.ascc.net/ISTIS/tools.html)。安裝後,開啟程式。

2.先開啟照片的目錄,並選擇所欲轉換的照片。

3.程式中可個別點選照片,於右下方縮圖檢視;若照片需要旋轉,可直接旋轉並存檔,如【圖4】所示。

中研院計中GIS小組開發之程式介面

圖4.程式介面


4.於程式中設定要存成地標點(placemark)或照片套疊顯示(photooverlay)之存檔名稱及位置。

5.若選擇PlaceMark功能,可將照片拍攝位置及方向標示出來,並檢視縮圖。透過轉換為KML檔案中,並於GoogleEarth檢視,如【圖5】所示。



運用Plachmark功能於GoogleEarth中檢視

圖5.使用Plachmark結果


6.選擇PhotoOverlay功能,可將照片的拍攝位置標示出來,並顯示其圖像的空間關係;透過轉換為KML檔於GoogleEarth中檢視,可直接點選圖片後,放大檢視圖片,如【圖6】所示。



使用Photo overlay功能於GoogleEarth中檢視

圖6 使用Photo overlay標示

7.相關範例可至GIS Center的網頁(http://gis.rchss.sinica.edu.tw/google/?p=264)下載KML檔觀看。



目前外界坊間已有愈來愈多結合地理坐標與照片的應用,且同時兼具方向的概念,如Google Map的Street View,Microsoft的Virtual Earth〔註6〕,如【圖7】,都具有街景的照片。透過這些技術,可以讓我們瞭解現實的空間資訊。最近更有Microsoft的PhotoSynth〔註7〕建立3D空間的瀏覽畫面,如【圖8】,可把照片帶入三維的空間中,讓場景能更真實地呈現。

Microsoft VirtualEarth

圖7 Microsoft VirtualEarth

Microsoft Photosynth

圖8 Microsoft Photosynth


結語

利用GPS的坐標與方位記錄,除了可以明確地標示出照片的空間位置以及提供空間資訊外,更可以提供日後更為廣泛與真實的應用。在未來,利用這些工具結合相關技術,將可提供地理資訊發展更多的應用空間。(註:本研究由「數位典藏數位學習國家型科技計畫—推動人文社會經濟與產業發展分項計畫—中央研究院數位典藏推廣與技術服務計畫」經費支持)


【註1】:wiki百科之EXIF說明
http://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=EXIF&variant=zh-tw

【註2】:EXIF規範
http://www.exif.org/

【註3】:Ricoh Caplio 500SE
http://www.ricoh.com/r_dc/caplio/500se/

【註4】:Kuso Exif Viewer
http://www.softking.com.tw/soft/clickcount.asp?fid3=24081

【註5】:Picasa Web Photo
http://picasaweb.google.com/

【註6】:Microsoft VirtualEarth
http://maps.live.com/

【註7】:Microsoft PhotoSynth
http://photosynth.net/

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