中國的高達兩千萬的監視器[1][2]除了被應用於實時行人檢測識別系統[3]之外,甚至進步到可以「預測」犯罪[4]。但不只是老大哥政府為了維穩需求而大幅度監控公民,有商業動機的廣告商更是積極的想蒐集客戶資料[5]。

雖然台灣公部門沒有建制「天網監視系統」的野望,民間科技應用也會透過人臉辨識系統蒐集顧客資訊,例如統一超商櫃台後方或是櫥窗的廣告看板都置有攝影機蒐集人臉生物特徵[6]。

而只是帶著口罩是騙不過這些監控系統[7],未來出門可能需要戴上特製反射眼鏡[8][9]或乾脆在臉上刺上干擾辨識的圖騰才能換得隱私保護了。

[1] China’s All-Seeing Surveillance State Is Reading Its Citizens’ Faces – WSJ – https://www.wsj.com/articles/the-all-seeing-surveillance-state-feared-in-the-west-is-a-reality-in-china-1498493020
[2] 人臉辨識技術 成中國強大監視工具 – 新唐人亞太電視台 – http://www.ntdtv.com.tw/b5/20170703/video/200216.html?%E4%BA%BA%E8%87%89%E8%BE%A8%E8%AD%98%E6%8A%80%E8%A1%93%20%E6%88%90%E4%B8%AD%E5%9C%8B%E5%BC%B7%E5%A4%A7%E7%9B%A3%E8%A6%96%E5%B7%A5%E5%85%B7
[2] SenseTime – 智能人脸布控解决方案 – https://www.sensetime.com/isSecurity-FaceDispatch/
[3] 「雲從科技」(Cloud Walk)的廣州科技公司正在為「預防犯罪制度」努力,讓警方在犯罪之前就阻止惡性事件發生。他們準備開發一套智能預測系統,監測人們的行動和行為模式,然後評估出是否有犯罪的可能,並通知警方。 Chinese companies are working with police to develop artificial intelligence they say will help them identify and apprehend suspects before criminal acts are committed. – https://www.facebook.com/financialtimes/videos/10155507438890750/
[4] 纪录片《辉煌中国》第5集《共享小康》中的“中国天网”监控最新实时行人检测识别系统曝光。 – https://v.qq.com/x/cover/6lz219aeyiiieex/i0553xdarb9.html
[5] 广告牌通过顶部的摄像头,搜集食客的面部信息,以判断其性别、年龄层次、观看广告的停留时间。 – http://www.pingwest.com/dianziguanggaopai/
[6] PilotTV – 廣告看板正偷偷盯著你! Intel 與前線科技以人臉辨識打造精準行銷 – http://pilottv.com.tw/event/16
[6] 零售解決方案:Intel® Retail Client Manager – https://www.intel.com.tw/content/www/tw/zh/retail/solutions/rcm.html
[7] Dear rioters: Hiding your face with scarves, hats can’t fool this AI system • The Register – https://www.theregister.co.uk/2017/09/06/ai_to_identify_protesters_in_disguise/
[7] Disguised Face Identification (DFI) with Facial KeyPoints using Spatial Fusion Convolutional Network – https://arxiv.org/abs/1708.09317
[8] 6 Ways To Defeat Facial Recognition Cameras | Survivopedia – http://www.survivopedia.com/6-ways-to-defeat-facial-recognition/
[9] Magic AI: these are the optical illusions that trick, fool, and flummox computers – The Verge – https://www.theverge.com/2017/4/12/15271874/ai-adversarial-images-fooling-attacks-artificial-intelligence
[9] CCS 2016 – Accessorize to a Crime: Real and Stealthy Attacks on State-Of-The-Art Face Recognition – YouTube – https://www.youtube.com/watch?v=6Xh1vuwnVhU
[9] Accessorize to a Crime: Real and Stealthy Attacks on State-of-the-Art Face Recognition https://www.cs.cmu.edu/~sbhagava/papers/face-rec-ccs16.pdf

Android GNSS Measurements API

之前介紹過 Google 在 Android 7 (Nougat) 中推出 GNSS measurements API ,由於這個功能受限於硬體韌體設計,暫時只有某些晶片才能支援,包含了 Exynos、Qualcomm、Broadcom BCM4774、Intel WCS2x00 等。預計今年之後會出現越來越多支持 GNSS Measurements API 的手機。

開發者網站提供一個參考列表,包含市面上幾個旗艦手機的對於 Pseudo-range and pseudo-range rate、Navigation messages、Accumulated delta range or carrier、Hardware (HW) clock 等支援現況,也提供了範例程式給開發者參考。

歐洲的全球衛星定位系統 Galileo ,也辦了兩次黑客松,參與者 Lukasz Kosma Bonenberg 博士分享一些應用發想,像是 Differential GNSS/RTK、窮人的衛星訊號干擾偵測、窮人的地震感應器、或是用 GNSS Shadowing 改善都市叢林的定位。他也將相關的程式碼發布到 github 上。

依照最近的實驗研究,智慧手機的天線與接受器設計明顯比不上專業的量測儀器,即使有良好的衛星訊號,量測結果仍有一個數量級的差距。但是與過往只有五公尺到十公尺的精確度,已經可以作到公尺等級的精確度。如果硬體設計上可以解決 duty cycling 的侷限,便有機會透過手機做出精度到公分級的低成本 RTK 測量儀器,適合一些不介意耗電速度的使用場景。

L5, Safety of Life 訊號

另外一個值得一提的是,由於近幾年 GPS、Galiao、QZSS 等支援 L5/E5 10Mhz 訊號的衛星總數到達了三十顆,相較於 L1 1Mhz 的定位訊號,10Mhz 在都市叢林中造成的多重路徑傳播影響較小。GPS L5 訊號是一個刻意保留的頻道,更不容易受到干擾。結合 L1,L2 雙頻定位可以作到更高的定位精度。

IIlustration: Broadcom

 

L5 從 Block IIF satellites 之後的新型衛星開始送訊號,第一台是 2009 上線的USA-203。之前支援 L5 的衛星數量不夠多,其覆蓋率未到大眾可用的商業規模。早些時候只有一些專業的量測工具提供 L5 訊號支援,但是 Broadcom 率先針對智慧型手機推出支援 L5 訊號 BCM47755 晶片,受惠於足夠的衛星訊號,可以大幅改善智慧手機的定位精度。預期其他的競爭對手的產品應該可以逐步趕上,希望在 2018 年看到更多支援此功能的的手機硬體產品。

有別於過去單一運營商透過 App 方式支援 Rich Communications Services 效果不彰。Google 收購了 Jibe[1] 之後,已經將 RCS[2] 整合入 Google Messenger,並預載在 Pixel 品牌手機上。透過 Android 平台來推展 RCS 支援與標準[4][5],Sprint[2][3] 會是第一家開始搭售 Google RCS 客戶端的電信運營商。不想內建 Google Messenger 的手機公司,像是 Samsung[6] 則是透過收購 NewNet 的方式取得技術。

目前 RCS Universal profile 開放規格[7]只是出第一階段規格書,包含基本的通訊協議規格,2017 年第二季會發出下一階段規格書,將會包含 Messaging as a Platform, APIs, plug-in integration 等規格。

RCS Universal profile 是基於 RCS 5.3 定義,基本上補強了協議擴充功能與互通性。但是 3GPP RCS 規格與 China Mobile 的 NGCC (Next-Generation Converged Communication)[8],現階段有很大的差異性。

Universal Profile 中偏好的協議實踐方法與中國移動不同,但目前全球最大 RCS 網路系統中是由中興通訊為中國移動建制,已開始 App 內部試商用階段,如果未來兩份通訊協議規格無法統一互通,那麼中國市場可能會變成擁有強大影響力的孤立市場。

[1] Jibe – https://jibe.google.com/
[2] Google brings RCS, the next-gen upgrade to SMS, to Android phones on Sprint – https://techcrunch.com/2016/11/04/google-brings-rcs-the-next-gen-upgrade-to-sms-to-android-phones-on-sprint/
[3] Sprint is the First Carrier to Launch RCS Messaging with Google | Sprint Newsroom – http://newsroom.sprint.com/blogs/devices-apps-and-services/sprint-is-the-first-carrier-to-launch-rcs-messaging-with-google.htm
[4] Global Operators, Google and the GSMA Align Behind Adoption of Rich Communications Services – NewsroomNewsroom – http://www.gsma.com/newsroom/press-release/global-operators-google-and-the-gsma-align-behind-adoption-of-rcs/
[5] GSMA Initiative to Drive Global Adoption of Universal Profile for Rich Communications Services Gains Momentum – NewsroomNewsroom – http://www.gsma.com/newsroom/press-release/gsma-initiative-drive-global-adoption-universal-profile/
[6] Samsung Acquires Rich Communications Services Business from Skyview Capital’s NewNet Communication Technologies https://news.samsung.com/global/samsung-acquires-rich-communications-services-business-from-skyview-capitals-newnet-communication-technologies
[7] Universal profile – Network 2020 – http://www.gsma.com/network2020/universal-profile/
[8] China Mobile – Next-Generation Converged Communication – http://www.gsma.com/network2020/rcs/china-mobile-next-generation-converged-communication/
[9] http://www.gsma.com/network2020/wp-content/uploads/2016/11/RCC.71_v1.0.pdf
[10] Documents – Network 2020Network 2020 – http://www.gsma.com/network2020/specs-and-product-docs/

Google’s I/O 2016 宣佈將支援 Raw GNSS measurements APIs[1],Java API[2] 在 android-7.0.0_r1 中已發布。其實 HAL[3] 很早就實踐了相關功能,只是一直沒有回傳到上層應用程式。目前這些 API 已經可以在運行 Android 7 的 Nexus 手機[4]上使用。

透過 GnssMeasurement[2] 可以得到相當多原始資料,包含 multipath indicating、RF carrier phase、carrier-to-noise density、pseudorange、pseudorange rate、accumulated delta range 等等資料。也因此有機會利用外部資料配合 RTK 工具[6][7],以智慧手機來做高精確度定位 (Precise Point Positioning, PPP) [5]。

不過根據 Simon Banville 在 Samsung Galaxy S7 的測試,目前的問題是手機必須在大約 12.5 分的 Cold Start 期間,才能收集 continuous carrier-phase tracking。經過冷啟動後,就會進入 duty cycling 模式,也就是 200ms 收集資料、800ms 省電休眠,如此就會錯過相關原始資料。目前還沒有 API 可以關閉 duty cycling 模式。

[1] Raw GNSS measurements in Android | Rex’s blah blah blah – http://blog.nutsfactory.net/2016/06/09/raw-gnss-measurements-in-android/
[2] GnssMeasurement | Android Developers – https://developer.android.com/reference/android/location/GnssMeasurement.html
[3] Implementation of GNSS Measurements support. – https://android.googlesource.com/platform/hardware/qcom/gps/+/af0c0cc82699ddd8d50bf8a2fa60c4bc923a4ebe
[4] Miquel Garcia – First look at Android N GNSS raw measurements – ROKUBUN – http://rokubun.cat/2016/06/30/android-n-preview-gnss-measurements/
[5] Simon Banville – PPP with Smartphones: Are We There Yet? – BlackDot GNSS – http://www.blackdotgnss.com/2016/09/20/ppp-with-smartphones-are-we-there-yet/
[6] GNSS-Lab Tool (gLAB) | gAGE : Research Group of Astronomy and Geomatics – http://gage.upc.es/gLAB
[7] RTKLIB: An Open Source Program Package for GNSS Positioning – http://www.rtklib.com/

政府開放資料的挑戰

2016/09/09 台灣政府內政部發布開放全臺及澎湖地區的20公尺網格DTM,這真是政府開放地理資訊之一大里程碑!

在此筆資料發布之前,台灣政府已經陸陸續續發布了相當多以 WMSKML、GeoJSON 等格式的地圖資料集,特別是七月底發布的經建版地形圖數值檔 (比例尺為2萬5千分之1、5萬分之1及10萬分之1),一舉將原本每幅圖檔收費150元(非加值型)、600元(加值型)改成以政府資料開放授權條款散布!

內政部部國土測繪中心的「經建版地形圖數值資料檔(比例尺為二萬五千分之一、五萬分之一及十萬分之一)」前經「105年行政院資料開放諮詢小組第2次會議」列為甲類資料,並經本部105年7月26日台內地字第1051306149號令修正發布「國土測繪成果資料收費標準」第2條附表附件2,開放資料供免費下載使用,授權條款採用行政院「政府資料開放授權條款-第1版」

這批 2016/07/28 釋出的圖檔包括二萬五千分之一經建版地形圖計262幅、五萬分之一經建版地形圖計80幅及十萬分之一經建版地形圖計7幅,共計349幅。

不含等高線圖層,但是包含水系、道路、行政界線、鐵道、高壓線、建築區等圖層,及圖例、中文註記等向量圖層。

雖然這批經建版地形圖數值檔的部份圖檔年代久遠,座標系統部份因為製圖時偏好,選用了 TWD67(119分帶)TWD67(121分帶)TWD97(121分帶) 等等不同的座標系統,格式也是需要私有軟體 AutoCAD 2013/2014 的 AC1027,實務上仍需要整理之後才有使用價值。

但是這項開放政策代表政府機關終於願意改變預設立場,將此圖資所能帶來的歲入財源,換取開放資料活化應用的經濟價值。而這種預設立場是過往法條的規範所造成的,例如規費法第7條與第8條明定:「為特定對象之權益辦理下列事項,應徵收行政規費;交付特定對象或提供其使用下列項目,應徵收使用規費。」,在「特定對象」的授權前提下,依據規費法所定義的各種政府資料管理辦法就會變成

  • 限制利用目的;
  • 禁止將資料或加值/衍生產品自由移轉、散布;
  • 要求利用人之委託人管制資料的利用。

以至於降低各種資料再度利用的可能性。如果今天這筆資料沒有以政府資料開放授權條款發布,我也無法依照測繪圖資供應收費基準透過購買加值型授權後,將資料初步處理後開放給 OSM 社群再產製程其他格式的地圖。

社群交流

這不是一夜之間發生的事情,前前後後有來自不同的非營利組織的許多專家、學者與政府官員開會交流。

以開放街圖社群為例子,社群代表早在 2014 年中開始與行政院接觸,前前後後開了不少次會議

這些會議的主題基本圍繞著

目的是逐一針對釋出資料的可行性等等討論。

最初的會議相當令人挫折,很多時候會由於雙方對於期待「開放」的程度不同,討論難以有交集,加上具體需要調適的繁複法規,以及對於變動政策後難以預期的民意反應等等,往往讓進度難以快速推進,所幸一直有積極的政務官支持推進。

即使有最高層級的官員支持,從願意採納意見到實際釋出資料,還要好長一段時間。

這些工作包含要調適法規,包含釋出的資料必須仍在個人資料保護法、著作權法之下,以及行政罰法、規費法等等都會影響各機關的支持度。法規不甚完備,加上政府機關的缺乏積極動機,維持資料正確與即時性需要透入預算與資源,但是政府機關往往並非資料利用的受益者,公開資料只會帶來違法的風險。

數值地形模型資料的應用

其實內政部100公尺網格數值地形模型資料是最早開放的資料,但是 100 公尺的精度缺乏實用價值,且早在 2011 年就有學者建議國安單位應該逐步開放更高精度的 DTM 資料。許多使用開放圖資的用戶使用 NASA Shuttle Radar Topography Mission (SRTM) 的 DEM 資料,它的理論精度是 1 arc/second (30公尺),但由於它是插點處理,仍有缺陷。但是那是一般研究單位或是 OpenStreetMap 可以拿到的免費資料,也因此許多拿 OpenStreetMap 為底圖做戶外運動的使用者會拿 SRTM 作為等高線地形圖的參考資料。

作為一個以登山為主要應用的開放街圖使用者,在 2014/07/27 在行政院開的第一次會議上,我就提議將數值地形模型優先開放。

第一次會議後足足過了兩年,終於等到這筆20公尺網格DTM數值地形模型

這批資料的 HDR 資料顯示是 2006 年測製,由財團法人成大研究發展基金會使用 5M 網格資料疏化重製 20M 網格資料。座標系統則是 TWD97 / TM2 zone 121DTM數值地形模型 不只是可用於產製等高線 (Contour lines) 與彩色暈渲圖 (Hillshade map),尚可用於工程模擬、地形查詢、立體地形圖、坡度計算等等。

以目前台灣的登山社群而言,可以立刻用於取代原本的 SRTM 地圖資料。
例如地圖產生器在 v4.02 即已經使用此數據作為地形高度查詢的參考資料
也可以用於產生 Mapsforge 離線向量圖資,目前台灣社群已經長期供應的有 Jing 的 ASTER.OSM綠野遊蹤離線圖資來源。這些圖資將可以用於手機的 OsmAndLocus MapOruxMaps綠野遊蹤等軟體。

也可以產製成 Garmin 裝置所需的地圖格式,台灣有 ASTER.OSM台灣登山地圖 – Taiwan TOPO 等。

由於這批資料的座標系統是 二度分帶(TWD97,中央經線121度),為了使用方便,我將原始的 GeoTIFF / ASCII gridded XYZ raster datasets 一律轉成 WGS84,以方便再度後製使用。

目前轉好的格式有

  • GeoTIFF 與 LZW 壓縮版 GeoTIFF。可用於產生彩色暈渲圖、地形查詢等。
  • Shapefile – 分成 10公尺、20公尺、50公尺、250公尺間距的等高線向量圖。可用於 QGIS 或其他 GIS 軟體。
  • Postgres/PostGIS SQL – 分成 10公尺、20公尺、50公尺、250公尺間距的 MULTILINESTRING 等高線圖層。可以用 PostgreSQL/PostGIS 接上 QGIS 顯示,或是透過 mapnik/CartoCSS 等工具輸出成圖磚 (slippy map).
  • SRTM HGT – 由於 HGT 格式需求此為 downsampling 成 3601×3601 版本。可以放進手機,部份軟體支援直接畫出等高線或地形圖。由於是縮減取樣處理,不建議作為再產製原料。
  • OSM PBF – 10 公尺間距的等高線資料。可以用於合併 OSM 圖資,生成手機用的離線 Mapsforge 圖資或是 Garmin 版本地圖。

相關格式的圖資以及轉換的命令語法,請於此下載 http://goo.gl/Wku11y

如果有圖資應用上的問題,歡迎到 OpenStreetMap台灣 社群討論。如果有手機使用此版圖資的問題,可以洽詢手機GPS登山推廣計畫及其經驗交流聯誼會,或是別讓自己迷失(手機GPS應用)以及正在籌備成立的福爾摩沙山難預防協會

此資料集以 CC0 授權。使用者利用此資料,受有損害或損失,或致第三人受有損害或損失,而遭求償者,不負任何賠償或補償之責。

圖資預覽

目前已知的幾個問題,一是外海部份由於有負數高程,導致海岸線出現方框或人工痕跡。另外無論是分幅雲林縣資料或不分幅全台資料,在 (120.682650, 23.608483) 與 (120.682283, 23.604167) 兩處有高達六千公尺的奇怪外星建築。

外星建築

與 SRTM 比對發現可用性高很多。以往 SRTM 圖資精度不足,使許多河谷的等高線錯誤,容易將河谷誤判為稜線。

SRTM 版本

內政部版本

以下與 2001 的經建三版兩萬五千分之一紙圖比對。可能很多山友會在登百岳的時候購買上河文化的地圖,或是在爬中級山的時候,使用地圖產生器印出經建三版的紙本地圖,然後用膠帶防水貼好帶上山。

經建三版套疊等高線

透過內政部這次釋出的資料搭配 OSM 的山岳路線,山友將可以搭配使用產生出具備高即時性,使用便利的手機或專業手持衛星定位裝置離線地圖。

感謝這一路以來,努力謀求共識的各位政府機關、專家朋友們!