一起來用GIS及地圖看懂環境議題

如何應用GIS分析地理資料與視覺化環境問題

[embed]用Google Earth探索特定地點

很多人第一次接觸互動式地圖軟體時，第一件事就是尋找自己的家鄉，我也不例外的搜尋了我的家鄉麥寮。透過互動式的地圖以及衛星影像，有很多環境變遷和人類的影響從電腦螢幕也看得見。地圖資訊的公開化，漸漸影響了我們看這個世界的角度。

地圖、GIS及環境有什麼關係呢？

GIS的各種應用，來源：GIS Explained, CBR

GIS是Geographic Information Systems的縮寫，廣義定義為各種將地理資訊做分析、整合及應用的技術。

GIS用途極為廣泛，舉凡土地應用、衛生與疾病、水處理、氣候暖化、物種演化、空氣污染、災害應變、製作地圖等。

除了提供導航及推薦餐廳以外，妥善運用地理資訊其實能夠幫助我們更加了解並解決環境問題。

該怎麼進行GIS分析？選擇什麼軟體好？

GIS的分析過程跟許多數據處理的過程很相似，大致上分為數據取得、處理、分析以及視覺化。不過GIS有很大一部份是在做空間分析(spatial analysis)，也就是把在空間上發生的人、事、物及現象做連結。

市面上直接或間接關於GIS的軟體琳瑯滿目，比如說ArcGIS、CARTO、Google Earth Engine、Mapbox、QGIS等等。各個軟體公司提供的服務及理念不盡相同，以下是他們網站上的簡介：

**ArcGIS** : 使用交互式地圖連接人群，位置和數據。 使用智能的數據驅動的樣式和直觀的分析工具，與全世界或特定群體分享您的見解。(每年約US$100)

**CARTO** : 世界領先的位置情報平台。通過最佳數據和分析解決空間問題。(每月約US$200)

**Google Earth Engine** : 行星級的地球科學數據和分析平台，由Google的雲端架構驅動。(免費)

**Mapbox** : 給開發人員用的地圖和位置。精確的位置數據和強大的開發工具可改變我們瀏覽世界的方式。(收費取決於使用次數)

**QGIS** : 在Windows，Mac，Linux，BSD上創建，編輯，可視化，分析和發布地理空間信息。(免費)

每個軟體都各有優缺點，也有各自著重的方向，YouTube上有許多由簡至深的教學。初學者入門的話，可以嘗試免費的QGIS，若是有寫過程式或想要學寫程式，則可以考慮Google Earth Engine。兩者皆提供詳盡的數據分析及地圖製作等功能。QGIS為開源電腦軟體，任何人都能貢獻新功能，而Google Earth Engine則是註冊後可在網頁上執行，功能主要由Google軟體工程師開發，而使用者則是能分享彼此所寫的程式。

Case Study：台灣的石虎路殺議題

台灣石虎，影像來自野生環境生態顧問公司 https://e-info.org.tw/node/219060

這個議題近期由於台灣新聞媒體的報導、台中花博會的宣導以及很多網路上的分享，受到了相當多的關注。究竟石虎路殺有多嚴重呢？根據許多的風險報告及保育評析，我們能夠更了解石虎分佈在空間跟時間上的改變：

石虎（Prionailurus bengalensis）於生態系食物鏈中屬於頂層的消費者，有極 重要的生態與保育價值，為健全生態系之指標物種。過去在台灣普遍分布於全島低海拔山區（Kano 1929, 1930，陳兼善 1956），近年記錄僅只於苗栗縣、台中市、南投縣仍有穩定記錄（姜博仁等 2015，姜博仁等 2017），並於近年新發現彰化縣八卦山區的數筆記錄。

——苗栗縣大尺度之路殺風險評估，姜博仁、曾建偉、王逸峰、王玉婷等

透過以下的描述，我們也能發現石虎面臨的威脅不只是路殺。事實上，捕獸鋏、盜獵與毒殺所造成的石虎死亡很可能遠比路殺的影響還要嚴重，而這些行為很多是由於道路及土地的開發所導致。

低海拔連綿的和緩丘陵地、不太陡峭或海拔高低變化不會太大、具有一定森林覆蓋、鑲嵌的環境提供石虎多樣化與豐富的獵物，且道路密度不能太高，為目前台灣石虎主要出現的環境。

⋯⋯現今石虎面臨諸多威脅， 其族群持續下降，分布逐漸萎縮。目前台灣石虎族群存續的關鍵因子應該主要有(1)棲地破碎化與消失(2)盜獵與毒殺造成石虎死亡之人為死亡率高，石虎族群呈現下降趨勢，以上兩個原因會讓族群形成更多的小族群，容易陷入滅絕漩渦（Gilpin and Soulé 1986）。

——重要石虎棲地保育評析(2/2)，林良恭、姜博仁、王豫煌等

文章的描述中含有很多重要的地理資訊，若能將該資訊視覺化，能讓我們以另外一種角度看這個事件。透過以上報告以及林務局所提供的數據，我做了一個互動式地來探討適合石虎的棲地、廊道以及道路分佈的情形。

點擊查看台灣石虎棲地及生態廊道互動式地圖

[embed]Leopard Cats Habitats and Corridors in Taiwan chiayilin94.users.earthengine.app

從處理資料到製作地圖

1. 從行政院林務局自然保育網下載石虎重要棲地評析與廊道分析KMZ檔， 利用QGIS把KMZ檔案中的石虎廊道轉成GeoTIFF網格檔，重要及潛在棲地轉成Shapefile向量檔，並且上傳到Earth Engine分別成為ImageCollection及FeatureCollection。
2. 從苗栗縣大尺度之路殺風險評估的附表一全臺灣石虎路殺事件紀錄（2019 年 6 月 20 日止），我們可取得模糊的事件座標，並將資料寫成CSV檔，上傳至Earth Engine成為FeatureCollection。座標模糊能夠避免盜採者找到該物證，但足以提供學術研究。
3. 利用Earth Engine Code Editor提供的JavaScript API以及發布Earth Engine Apps的功能，將以上所取得的資料轉變成可互動化的圖層。由於大部分的資料已在QGIS完成轉檔，接下來只要將相關圖層匯入地圖，並加入合適的樣式（顏色選擇可參考Coolors網站），並放入圖例讓使用者能夠分辨各顏色在地圖上的差別。詳細程式內容請參考source code。
4. 從互動式地圖，我們可以探討目前適合石虎的棲地、道路及路殺（非準確）分佈情形以及廊道阻力。其中淺綠色的關鍵棲地為石虎出現機率較高且面積較大或是廊道中途重要的棲地，為林良恭等使用Linkage Mapper分析預測後得到的結果。廊道阻力(corridor resistance)指的則是石虎出現率低的地方，阻力越大（青色）越不適合做為遷移之廊道，反之，阻力較小（紅色）的廊道則能夠幫助石虎核心族群提升連接性。
5. 除了能夠研究石虎棲地外，我們也可以製作手機方便使用的圖層，方便我們在看見石虎路殺地點時，能夠及時減速開車。路殺CSV檔在匯入Google Maps圖層過後，我們便能將圖層匯入手機版的Google Maps，也能分享連結給周遭的朋友們。

Google Maps路殺地點，點此取得連結

結語

利用GIS分析數據及製作地圖是環境保育很重要的一個環節，能夠幫助我們了解大至全球小至社區規模的環境問題，以及採取相對應的防護措施。現今網路上有許多開放的資訊，像是政府資料開放平臺，使得我們容易取得各類數據。有了分析數據的技巧及判斷資料準確性的能力，我們能夠將數據妥善轉換成有用的資訊，使得更多人能夠關心你我所關心的議題。

參考資料

GIS Explained, Computer Business Review (CBR).

石虎重要棲地評析與廊道分析KMZ檔，行政院林務局自然保育網，2018年。

重要石虎棲地保育評析(1/2)，姜博仁、林良恭、袁守立，執行機關：東海大學熱帶生態學與生物多樣性研究中心，2015 年 7 月。

重要石虎棲地保育評析(2/2)，計畫主持人：林良恭，研究人員：姜博仁、王豫煌，執行機關：東海大學熱帶生態學與生物多樣性研究中心，2016 年 7 月。

「苗栗縣大尺度之路殺風險評估」 暨「縣道 140 改善建議分析」，執行單位：野聲環境生態顧問有限公司，負責人：姜博仁，計畫主持人：姜博仁，研究人員：曾建偉、王逸峰、王玉婷，2019年6月。

石虎影像，擷取自野生環境生態顧問公司及環境資訊中心，2019年7月。

延伸閱讀及資源

推薦手機程式：Omnie CUE 道路情報通，該程式提供道路上保育類動物出沒情形，包含Google Play下載點、iOS App下載點。

GIS (geographic information system), National Geographic（國家地理雜誌）

QGIS 教學與提示，Ujaval Gandhi (2019)

Earth Engine API Tutorials, Google Earth Engine

消失中的台灣石虎，阿傑仔工作室

台灣動物路死觀察網 (Taiwan Roadkill Observation Network)

【重點整理】苗栗縣大尺度路殺報告 — — 人與動物的「過馬路」學問 石虎保育如何搶先機？ 環境資訊中心 (Taiwan Environmental Information Center)

風數據》瀕絕的石虎曾經遍布全台，如今棲地只剩這3個縣市，風傳媒 (Storm Media Group)

誰殺了石虎——路殺、官僚殺 血跡斑斑的保育悲歌，聯合新聞網 (UDN)