登山迷路解決方案雛型系統:GPS地圖技術之應用

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蔡孟烜(Meng-Xuan Tsai) 查詢紙本館藏

畢業系所

資訊管理學系

論文名稱

登山迷路解決方案雛型系統:GPS地圖技術之應用
(The solution prototyping system for getting lost in the mountains: The usage of GPS and map matching)

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摘要(中)

登山安全的要素之一就是對路線的精準掌握，所以登山者在出發前對活動山區整體路線的了解，以及在活動過程當中路徑資訊的即時掌握成為有關登山安全的關鍵要素。本論文主要是先將現有的GPS、地圖比對技術來建立用於行動裝置上的登山迷路解決方案雛型系統，並將山友的航跡透過蟻群演算法算出來的費洛蒙濃度作為路線推薦指數供山友參照，當山友到達步道的交叉口時，如果在當下沒有任何路標時，可以透過該APP來找到最佳路線，由於山區道路變化大，加上如果發生豪雨或地震很容易造成路面崩塌而改道，因此需要一個資訊系統來做管理，當山友發現地圖上的資料和實際不相符時可以提供一個平台來做回報。

摘要(英)

The essential factor for safety in hiking is to know about the hiking trails and the information they want to go well. Furthermore, we should pay attention to the immediate condition of the hiking trail while hiking.
This paper describes the solution prototyping system for getting lost in the mountains by applying existing technology such as GPS and map matching. Then analyzes the GPS tracks which offered by mountain enthusiast by ACO (ant colony optimization) to find the popular route. This way we could help someone to find the best route by this system when he/she are at the intersection without any signs. Due to the hiking trails in the mountains are variable especially some natural disasters like the heavy rain and earthquakes might cause the trails collapse, we need an information system to manage them. When someone finds something wrong in the map, he/she can report to this system.

關鍵字(中)

★ 登山
★ GPS
★ OpenStreetMap
★ 地圖匹配
★ 行動裝置
★ Ingress

關鍵字(英)

★ Mountain hiking
★ GPS
★ OpenStreetMap
★ Map matching
★ Mobile device
★ Ingress

論文目次

中文摘要 i
Abstract ii
誌謝 iii
目錄 iv
圖目錄 vi
表目錄 ix
第一章緒論 1
1.1 研究背景 1
1.2 研究動機 5
1.3 研究目的 8
1.4 研究重要性 9
1.5 研究方法 9
1.6 論文架構 11
第二章相關著作 11
2.1 GPS 11
2.2 OpenStreetMap 12
2.2.1 OSM資料結構 12
2.2.2 Overpass API 13
2.3 地圖匹配 15
2.3.1 點與路段的距離 15
2.3.2 點與矩形區域的距離 16
2.3.3 偵測所在路徑 17
2.3.4 目標物方位的匹配 17
2.3.5 路徑長度計算 18
2.4 GPS交換格式(GPX) 19
2.5 螞蟻演算法 21
2.5.1 蟻群演算法之修改 23
第三章登山指路雛型系統開發 24
3.1 登山指路雛型系統設計架構 24
3.2 簡易地圖匹配子系統 25
3.3 圖資資料管理子系統 29
3.4 資訊反饋系統子系統 31
第四章登山指路雛型系統實作與測試 33
4.1 開發環境 33
4.2 簡易地圖匹配子系統之實作 34
4.2.1 羅盤及GPS資料取得 34
4.2.2 OSM圖資讀取 38
4.2.3 地點提示與附近地點偵測 41
4.2.4 路徑偵測 45
4.2.5 方向指示改善 48
4.3 圖資資料管理子系統之實作 52
4.3.1 動態載入地圖 52
4.3.2 在伺服器端取得OSM地圖圖資 52
4.3.3 伺服器端API的開發 58
4.3.4 從伺服器端下載地圖 59
4.4 資訊反饋子系統之實作 60
4.4.1 航跡錄製 61
4.4.2 航跡上地點及路徑資料匯入 63
4.4.3 評價與資訊交流 64
4.4.4 資料分析 69
4.5 系統測試 70
第五章結論 73
5.1 研究成果 73
5.2 研究限制 79
5.3 未來展望 79
參考文獻 80
中文文獻 80
英文文獻 80
附錄 82
附錄A Ingress介紹與補充 82
A.1 遊戲規則 82
A.2 任務建立 83
附錄B Openstreet資料格式 85
B.1 Overpass QL 語法介紹 85
B.2 Overpass JSON格式範例 86
B.3 OSM XML格式範例 88
附錄C 雛型系統開發紀錄 89

參考文獻

中文文獻
[1] 張賀融，「推廣小百岳運動的現況與展望」，收錄於 2016 全國登山研討會論文集，台北市，2016。
[2] 汪荷清，國家步道系統設計規範，行政院農業委員會，2003.
[3] 「台旅客高山撐47天　女友差3天就能獲救」，台灣蘋果日報，2017年4月27日，[線上]，取自：http://www.appledaily.com.tw/realtimenews/article/new/20170427/1106275/，[存取日期: 2017年5月30日]。
[12] 「GPX」，維基百科，[線上]，取自：https://zh.wikipedia.org/wiki/GPX，存取日期: 2017年5月22日]。
[17] 「天上山」，維基百科，[線上]，取自：https://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%A4%A9%E4%B8%8A%E5%B1%B1， [存取日期: 2017年5月28日]。

英文文獻
[4] "Ingress Agent Guide," Niantic, Inc, Dec. 27, 2001. [Online]. Available: https://support.ingress.com/hc/en-us. [Accessed May 5, 2017].
[5] B. W. Boehm, "A spiral model of software development and enhancement," Computer, vol. 21, no. 5, pp. 61-72, 5 1988.
[6] "About OpenStreetMap," OpenStreetMap Foundation, [Online]. Available: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/About_OpenStreetMap. [Accessed March 23, 2017].
[7] "API," OpenStreetMap Foundation, [Online]. Available: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/API. [Accessed March 23, 2017].
[8] "Overpass API," OpenStreetMap Foundation, [Online]. Available: https://wiki.openstreetmap.org/wiki/Overpass_API. [Accessed March 23, 2017].
[9] Schuessler, N. and K.W. Axhausen, "Map-matching of GPS traces on high-resolution (MHT)," Institute for transport planning and system (IVT), vol. 568, pp. 1-22, 2009.
[10] C. Faloutsos, M. Ranganathan, Y. Manolopoulos, "Fast subsequence matching in time-series databases," ACM SIGMOD Record, vol. 23, no. 2, pp. 419-429, 1994.
[11] R. W. Sinnott, "Virtues of the Haversine," Sky and Telescope, vol. 2, no. 68, p. 198, 1984.
[13] D. Foster, "GPX: The GPS Exchange Format," [Online]. Available: http://www.topografix.com/gpx.asp. [Accessed May 22, 2017].
[14] M. Dorigo ; V. Maniezzo ; A. Colorni, "Ant system: optimization by a colony of cooperating agents," IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics), vol. 26, no. 1, pp. 29-41, 1996.
[15] "Location," Android Developers, [Online]. Available: https://developer.android.com/reference/android/location/Location.html. [Accessed May 27, 2017].
[16] "Tutorial: The Geoid and Receiver Measurements," UNAVCO. [Online]. [Accessed May 27, 2017].

指導教授

蘇雅惠、蔡明宏(Yea-Huey Su Ming-Hone Tsai)

審核日期

2017-7-20

推文