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GSP008

Google Cloud 自學實驗室

總覽

使用 Google Cloud 設定虛擬機器來處理地震資料，就能省去繁瑣的 IT 工作，全心投入科學目標。您可以輕鬆擷取並處理資料，再將結果以多種格式呈現。本實驗室會引導您擷取美國地質調查局 (USGS) 發布的即時地震資料，然後製作如下所示的地圖：

顯示地震指標的世界地圖

本實驗室中，您將啟動並遠端存取虛擬機器，接著手動建立管道來擷取、處理及發布資料。

學習目標

本實驗室中，您將瞭解如何執行下列工作：

  • 建立具備特定安全權限的 Compute Engine 執行個體。
  • 透過 SSH 連至執行個體。
  • 將資料擷取至 Compute Engine 執行個體。
  • 在 Compute Engine 執行個體轉換資料。
  • 將轉換後的資料儲存至 Cloud Storage。
  • 將 Cloud Storage 資料發布至網路。

設定

瞭解以下事項後，再點選「Start Lab」按鈕

請詳閱以下操作說明。實驗室活動會計時，且中途無法暫停。點選「Start Lab」後就會開始計時，顯示可使用 Google Cloud 資源的時間。

您將在真正的雲端環境完成實作實驗室活動，而不是模擬或示範環境。為此，我們會提供新的暫時憑證，供您在實驗室活動期間登入及存取 Google Cloud。

為了順利完成這個實驗室，請先確認：

  • 可以使用標準的網際網路瀏覽器 (Chrome 瀏覽器為佳)。
注意事項：請使用無痕模式 (建議選項) 或私密瀏覽視窗執行此實驗室，這可以防止個人帳戶和學員帳戶之間的衝突，避免個人帳戶產生額外費用。
  • 是時候完成實驗室活動了！別忘了，活動一旦開始將無法暫停。
注意事項：務必使用實驗室專用的學員帳戶。如果使用其他 Google Cloud 帳戶，可能會產生額外費用。

如何開始實驗室及登入 Google Cloud 控制台

  1. 按一下「Start Lab」按鈕。如果實驗室會產生費用，請在開啟的對話方塊中選取付款方式。右側的「Lab setup and access」面板會顯示下列項目：

    • 「Open Google Cloud console」按鈕
    • 此實驗室所需的臨時憑證 (使用者名稱和密碼)
    • 完成此實驗室所需的其他資訊 (如有)

    請注意，實驗室計時器位於頁面頂端附近，會顯示剩餘時間。

  2. 按一下「Open Google Cloud console」。如果使用 Chrome 瀏覽器，也可以按一下滑鼠右鍵，選取「在無痕視窗中開啟連結」。

    接著，實驗室會啟動相關資源，並開啟另一個分頁，顯示「登入」頁面。

    提示：您可以在不同的視窗並排開啟分頁。

    注意：頁面顯示「選擇帳戶」對話方塊時，請點選「使用其他帳戶」。

  3. 如有必要，請將下方的 Username 貼到「登入」對話方塊。

    {{{user_0.username | "Username"}}}

    您也可以在「Lab setup and access」面板找到「Username」。

  4. 點選「下一步」。

  5. 複製下方的 Password，並貼到「歡迎使用」對話方塊。

    {{{user_0.password | "Password"}}}

    您也可以在「Lab setup and access」面板找到「Password」。

  6. 點選「下一步」。

    重要事項：請務必使用實驗室提供的憑證，而非自己的 Google Cloud 帳戶憑證。 注意：如果使用自己的 Google Cloud 帳戶來進行這個實驗室，可能會產生額外費用。

  7. 繼續點按後續頁面：

    • 接受條款及細則。
    • 由於這是臨時帳戶，請勿新增救援選項或雙重驗證機制。
    • 請勿申請免費試用。

Google Cloud 控制台稍後會在這個分頁開啟。

注意：如要使用 Google Cloud 產品和服務，請按一下「導覽選單」，或在「搜尋」欄位輸入服務或產品名稱。「導覽選單」圖示和搜尋欄位

工作 1：建立具備必要 API 存取權的 Compute Engine 執行個體

  1. 依序點選「導覽選單」圖示 >「Compute Engine」>「VM 執行個體」，開始建立 Compute Engine 執行個體。

  2. 點選「建立執行個體」，等待「建立執行個體」表單載入。

  3. 在「機器設定」分頁，使用預設的區域和可用區建立執行個體。

  4. 點選「OS 和儲存空間」。

    點選「變更」並選取下列值：

    • 「作業系統」：Debian
    • 「版本」：

    點選「選取」。

  5. 點選「安全性」。

    • 在「存取權範圍」部分，選取「允許所有 Cloud API 的完整存取權」。

  6. 點選「建立」。

執行個體建立完畢時，畫面會顯示有勾號的綠色圓圈。

點選下方的「Check my progress」，確認您已完成本階段的操作。

建立具備必要 API 存取權的 Compute Engine 執行個體

工作 2：透過 SSH 連至執行個體

您可以使用安全殼層 (SSH) 遠端存取 Compute Engine 執行個體：

  1. 點選新建立 VM 旁的「SSH」按鈕：

VM 執行個體詳細資料會隨即顯示。

注意：請確保瀏覽器未封鎖彈出式視窗。

安全殼層金鑰會自動轉移，您無須另行安裝軟體，即可直接透過瀏覽器建立 SSH 連線。

  1. 在指令列輸入下列內容，查看 Compute Engine 執行個體的相關資訊：
cat /proc/cpuinfo

您應該會看見類似下方的輸出內容：

processor : 0 vendor_id : GenuineIntel cpu family : 6 model : 63 model name : Intel(R) Xeon(R) CPU @ 2.30GHz ....

工作 3：安裝軟體

在這項工作，您將更新 apt 存放區，接著建立 Python 虛擬環境，然後為 transform.py 應用程式安裝必要的程式庫。

更新 apt 存放區並建立 Python 虛擬環境

  1. 繼續在 SSH 視窗輸入下列指令：
sudo apt-get update
  1. 執行下列指令，安裝 Python 3 虛擬環境套件。
sudo apt install -y python3.11-venv
  1. 執行下列指令，建立並啟用 Python 虛擬環境。
python3 -m venv earthquake-data source earthquake-data/bin/activate

您將進入 earthquake-data 虛擬環境，並看到新的提示詞，這表示該環境已啟用。

安裝 Python 程式庫

本實驗室稍後會用到 transform.py，因此必須安裝相關的 Python 程式庫。

  1. 從 Cloud Storage 取得 requirements.txt 檔案。
wget https://storage.googleapis.com/spls/gsp008/requirements.txt
  1. 下載該檔案後，即可用來安裝程式庫。
pip3 install -r requirements.txt
  1. 確認程式庫安裝成功。
pip3 list

您會發現列表中還有其他程式庫 (包括 numpy、matplotlib 和 pyproj 等)，這是因為剛才安裝的程式庫需要這些程式庫才能運作。

點選下方的「Check my progress」，確認您已完成本階段的操作。

工作 4：擷取 USGS 資料

  1. 繼續在 SSH 視窗輸入下列指令，從 Cloud Storage 複製研究室資產：
gcloud storage cp -r gs://{{{project_0.project_id}}}-assets/lab2b .
  1. 進入本實驗室對應的資料夾：
cd lab2b
  1. 使用 less 檢視 ingest 程式碼：
less ingest.sh

您可以執行 less 指令來查看檔案內容 (按下空白鍵可向下捲動、按下字母 b 鍵可返回上一頁、按下字母 q 鍵則可退出)。

  1. 輸入 q 退出編輯器。

ingest.sh 程式會從美國地質調查局下載過去 7 天的地震資料集，請留意檔案的下載位置 (磁碟或 Cloud Storage)。

  1. 輸入下列指令，執行 ingest 程式碼：
bash ingest.sh

earthquakes.csv 會隨即建立並儲存於 VM 本機，完成轉換後，請將該檔案複製到 Cloud Storage。

點選下方的「Check my progress」，確認您已完成本階段的操作。

工作 5：轉換資料

現在您要透過 Python 程式，將原始資料轉換成地震活動地圖：

如要進一步瞭解轉換程式碼，請參閱這個筆記本。

您可以詳閱文字說明，瞭解轉換程式碼的運作方式。筆記本是以 Datalab 編寫，您在本系列後續的實驗室將會用到該 Google Cloud 產品。

  1. 繼續在 SSH 視窗執行下列指令，安裝必要程式庫：
pip3 install cartopy
  1. 接著，輸入下列指令來執行轉換程式碼：
python3 transform.py
  1. 輸入下列指令後，當前目錄會多出新的圖片檔 earthquakes.png：
ls -l

點選下方的「Check my progress」，確認您已完成本階段的操作。

工作 6：建立 Cloud Storage bucket

請回到 Cloud 控制台執行這個步驟。

  1. 依序選取「導覽選單」圖示 >「Cloud Storage」：

  2. 點選「+ 建立」，然後按照下列說明建立 bucket：

  • 選擇全域不重複的 bucket 名稱 (請避開您打算用於個人專案的名稱)，然後點選「繼續」。
  • 您可以沿用「Multi-region」設定，或是改用「Region」 (選擇與 Compute Engine 執行個體相同的區域) 來提升速度並降低成本。
  • 在「選取如何控制物件的存取權」部分，取消勾選「強制禁止公開存取這個 bucket」方塊，並將「存取控管」設為「精細」。
  1. 完成後，點選「建立」。

請記下 bucket 名稱，後續操作說明若出現 <YOUR-BUCKET>，就直接填入該名稱。

工作 7：儲存資料

接下來，您將學習如何將原始資料和轉換後的資料儲存至 Cloud Storage。

  1. 在 Compute Engine 執行個體的 SSH 視窗執行下列指令，並將當中的 <YOUR-BUCKET> 改為先前建立的 bucket 名稱：
gcloud storage cp earthquakes.* gs://<YOUR-BUCKET>/earthquakes/

這個指令會將檔案複製到您建立的 Cloud Storage bucket。

  1. 返回 Cloud 控制台，點選 Storage 瀏覽器頁面頂端的「重新整理」按鈕，然後依序選取 bucket 名稱 > /earthquakes 資料夾。

現在您應該會在 earthquakes 資料夾看到下列三個檔案：

  • earthquakes.csv
  • earthquakes.htm
  • earthquakes.png

點選下方的「Check my progress」，確認您已完成本階段的操作。

建立 bucket 並儲存資料

工作 8：將 Cloud Storage 檔案發布至網路

最後，您要將 bucket 中的檔案發布至網路。

  1. 點選 earthquakes.htm 檔案旁的三點圖示，然後從下拉式選單選取「編輯存取權」，為檔案建立可公開存取的網址。

  2. 在出現的重疊視窗，點選「+ 新增項目」按鈕。

  3. 採用下列設定，為所有使用者新增權限：

  • 在「實體」部分，選取「Public」。
  • 在「名稱」部分，輸入「allUsers」。
  • 在「存取權」部分，選取「Reader」。
  • 接著點選「儲存」。

「編輯存取權」頁面

  1. 對 earthquakes.png 重複上述步驟。

  2. 點選任一檔案名稱，查看已發布 Cloud Storage 檔案的網址，並觀察該網址與 bucket 名稱和內容的關聯。內容應如下所示：

https://storage.cloud.google.com/YOUR-BUCKET-NAME/earthquakes/earthquakes.png
  1. 依序點選 earthquakes.png 圖片檔和公開網址，就會開啟新分頁，並載入下方圖片：

標示地震指標的世界地圖

  1. 關閉 SSH 視窗。

恭喜！

您已完成本實驗室，瞭解如何啟動並遠端存取 Compute Engine 執行個體，然後手動建立管道來擷取、處理及發布資料。

後續步驟/瞭解詳情

請參考下列幾個後續步驟：

Google Cloud 教育訓練與認證

協助您瞭解如何充分運用 Google Cloud 的技術。我們的課程會介紹專業技能和最佳做法，讓您可以快速掌握要領並持續進修。我們提供從基本到進階等級的訓練課程，並有隨選、線上和虛擬課程等選項，方便您抽空參加。認證可協助您驗證及證明自己在 Google Cloud 技術方面的技能和專業知識。

使用手冊上次更新日期：2026 年 5 月 20 日

實驗室上次測試日期：2025 年 10 月 7 日

Copyright 2026 Google LLC 保留所有權利。Google 和 Google 標誌是 Google LLC 的商標，其他公司和產品名稱則有可能是其關聯公司的商標。

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