組み合わせて作る オープンソース GIS 環境 鮭科生息地解析を例として ...

組み合わせて作るオープンソース GIS 環境鮭科生息地解析を例として (20min)

今木　洋大（ NOAA, Northwest Fisheries Science Center

）

オープンソース GIS を使うことの強み

1. 研究の必要に合わせ自分なりに地理情報解析を行う環境を作り上げられる

2. オープンソースコミュニティーは道具がいっぱい

1. freegis.org: 2 月 27 日現在、 349 の GIS 関連ソフト

2. Sourceforge: オープンソースソフトの宝庫3. Python, R , NASA World Wind

3. 高機能フリーソフト1. Google Earth, Virtual Earth

どのような状況で？• コロンビア川の河川および河畔林タイプ予

測– 予測モデルの構築および予測

• PostGIS 　＋　 QGIS 　＋　 R– 河川の傾斜計測、そのほかの属性抽出

• PostGIS 　＋　 StarSpan 　＋　 Python– 予測結果の現地踏査

• PostGIS 　＋　 GoogleEarth 　＋　 GeoServer– 結果地図の図表化

• PostGIS 　＋　 MapScript 　＋　 Python– 河川の抽出（ラスター分析）

• GDAL 　＋　 Python 　＋　 NumPy

PostGIS 、 QGIS 、 R の関係

QGIS PostGIS

R

GIS データの視覚

化

環境修復を目的とした米国コロンビア川における鮭科生息地解析

• プロジェクトの目的–絶滅危惧種に指定されているシャケ科 5 種の生

息環境修復のためのガイドライン作り• 方法–ヨーロッパ移民による土地改変が大規模に行わ

れる以前（ 1850 年頃）の生息環境を GIS 上に復元

–復元された生息環境を参照して修復事業の優先順位付け、および修復のガイドラインを作成

コロンビア川流域総面積　 668,000km2

主流総延長　2,000km

コロンビア川流域総面積　 668,000km2

主流総延長　2,000km

日本総面積　377,944km2

日本総面積　377,944km2

潜在的にはどんな川？

直線型 蛇行型 網型島網型

河川形態類型は Beechie et al. 2(2006) に従う

河川形態を決める 5 つの要素根茎の強さ樹木の供給

谷の閉じこみ度

堆砂供給堆砂サイズ

流量

河川の傾斜

最終的なアウトプット

島網型

蛇行型

閉塞型

直線型

分析の流れトレーニングデータの

作成

トレーニングデータの

保存

予測モデルの作成と予

測

予測値の保存

データの視覚化

バギング　　線形判別分析　　ランダムフォレスト　　サポートベクターマシン

属性値の計算

フィールドへのデータの持ち出

し

PostGIS

R

QGIS

GoogleEarth

GeoServer

PostGIS とは？• 空間情報データベースの一種

– 他には Oracle 、 MySQL 、 SQLite 、 IBM DB2 、 SQL Server2008 、 Ingres 等がある

– このうちオープンソースは、 PostgreSQL 、 MySQL 、 SQLite 、 Ingres

• 空間情報データベースとは？– データベース上でジオメトリーオブジェクト定義し、ジオメト

リー情報を格納し、空間情報の検索やジオメトリーの操作を可能にしたリレーショナルデータベース

• PostgreSQL のオープンソース ライブラリとして提供– PostGIS という単独の GIS ソフトウェアーではない– いうなれば、 PostgreSQL を機能拡張するアドインのようなも

の

PostGIS とは？

QGIS からの PostGIS データの利用

QGIS からの PostGIS データの利用

PGquery for QGIS

PostGISマネージャー

PostGIS SQLマネージャー

PostgreSQL へのシェープファイルのインポート

QGIS から PostGIS クエリー

分析の流れトレーニングデータの

作成

トレーニングデータの

保存

予測モデルの作成と予

測

予測値の保存

データの視覚化

バギング　　線形判別分析　　ランダムフォレスト　　サポートベクターマシン

属性値の計算

PostGIS

R

QGISフィールドへのデータの持ち出

し GoogleEarth

実際には、RODBC で

PostgreSQL にアクセス

R パッケージを使いモデルの作

成

モデルを使い予測

RODBC で予測結果を PostgreSQL

に戻す

# ライブラリーの読み込みlibrary (RODBC)# 接続オブジェクトの作成channel<-odbcConnect("cb_basin2", uid="postgres")#SQL文の作成sql_count <- paste ("select count uid from channel_table;")#SQL文の実行と変数への格納n_rows <- sqlQuery(channel, sql_count)# 接続の切断odbcClose(channel)

フィールドでのオープンソースGIS

トレーニングデータの

作成

トレーニングデータの

保存

予測モデルの作成と予

測

予測値の保存

データの視覚化

バギング　　線形判別分析　　ランダムフォレスト　　サポートベクターマシン

属性値の計算

フィールドへのデータの持ち出

し

PostGIS

R

QGIS

GoogleEarth

GeoServer

フィールドでのオープンソースGIS

• 予測した河川形態型を現地踏査で確認する予測結果の保存

データの WMS レイヤー化

予測結果と GPS ポイントの現地での重ね合わせ

PostGIS

R

QGIS

GoogleEarth

GeoServer

GeoServer は何をするのか？

• リアルタイムで要求に応じて地図画像を作成する　（ Web Mapping Service)

• 地図情報のブラウザーである Google Earthの要求を受けて地図画像を作成

Google Earth によるレイヤーの重ね合わせ例

Google Earth でリアルタイムナビケーション

まとめ

• オープンソース＋フリー GIS ソフトで自分の研究環境にあった GIS 環境を築くことができる

• オープンソースコミュニティーに積極的に参加することにより、コミュニティー全体のレベルが上昇する

• どんどん使って見よう！• オープンソース GIS ポータル　

GeoPacific.org