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1 - EDITORIA
国家基幹技術「海洋地球観測探査システム」 データ統合・解析システム 多種多様な観測データを収集し、品質管理・フォーマット変換 を行うとともに、大容量データの検索、可視化、時間的・空間 的な相関関係の解析など高度な情報処理を集中的に行うこと によって社会的、科学的に有用な情報に変換して提供するシ ステムの実現を図る。 実施期間（プロトタイプ開発）：5年間（平成18∼22年度） 実施機関：東京大学、海洋研究開発機構、宇宙航空研究開発機構 1 多様で超大容量なデータの統合 分野を超えて共有できる知 世界で共有できる知 体感できるデータと情報 データ統合による知の創造と 公共的利益の創出 2 多様で超大容量なデータの統合 分野を超えて共有できる知 世界で共有できる知 体感できるデータと情報 データ統合による知の創造と 公共的利益の創出 3 情報爆発 20 08 20 07 20 06 20 05 20 04 20 03 20 02 20 01 20 00 19 99 19 98 19 97 19 96 19 95 19 94 19 93 19 92 19 91 19 90 19 89 19 88 19 87 19 86 19 85 19 84 19 83 JP10 K-1 Ocean FIELD SERVER CMIP3 ES JRA-25 MPI GPV AMSR-E MODIS AIT MODIS NASA MODIS IIS MTSAT GMS NOAA Mongolia NOAA AIT NOAA CEReS NOAA IIS データ統合・情報融合コアシステムのプ ロトタイプの開発 利用研究アプリケーションの開発 • 農学 • 生物多様性 … データ投入 基盤ソフトウェアの開発 • データアップロードシステム • 品質管理システム • メタデータ入力システム … 基本システムの構築 • サーバ • ストレージ … 多様で超大容量なデータの統合 分野を超えて共有できる知 世界で共有できる知 体感できるデータと情報 データ統合による知の創造と 公共的利益の創出 6 「OECD環境指標」PSR Framework 無リン洗剤の市場占有率 下水処理施設接続人口 排水処理の使用料金 生物学的・科学的 下水処理施設接続人口 自動車触媒装置装着率 内水面BOD/COD海域BOD/COD CFC回収量 自然系 水圏pH 臨海負荷量超過 固定発生源脱硫・ 地表の紫外線 脱硝装置能力 エネルギー効率 酸性降下物中濃度 放射量 大成層圏 (エネルギー集約度 土壌pH 栄養物収支 ODP大気 オゾン量 臨海負荷量超過 =１次エネルギー供給 中濃度 オゾン層破壊 水圏/土壌への 酸性化物質 ÷GDP（人口）） 水道料金 N/P排出 物質(ODP)の消費 の排出 利用可能資源量 温室効果ガス 渇水 ハロン NOｘ 採取量 家畜 CFC 大気中濃度 （頻度/期間/程度） 下水使用料金 SOｘ N2O 地球平均気温 CH4 水資源利用強度 森林面積/ 森林地帯管理・保護 富栄養化 酸性雨 温室効果ガス排出 （保護面積率） 実伐採量 蓄積/構成 水資源 生産能力 オゾン層破壊 公的開発支援 （再生伐採面積率） CO2 森林資源 森林資源利用強度 気候変動 GDP成長/構成 世論 水産資源 民間/政府最終消費支出 割当漁獲量 産卵資源量 漁獲量 経済・財政 社会経済 工業生産高 土壌劣化 土地利用 都市環境質 エネルギー供給構成 環境保全支出 変化 生物多様性 都市域周囲 再生面積 自動車保有 （対策種別） 景観 有害物質状態 侵食リスク 表土喪失率 農業生産高 の水質 人口（成長・密度） 廃棄物 土壌被覆変化 土地利用 交通密度 大気汚染/騒音 道路網密度 特物質資源 規制 生物生息環境 曝露人口 歴史文化的保護空間 SOx/NOx/ 一般廃棄物 農薬 の改変・土地の転換 物質フロー VOC排出 主要な生態系 産業廃棄物 緑地空間 大気汚染物質濃度 の面積 移動 有害廃棄物有機化合 重金属 物質資源 の排出 核廃棄物 物の排出 利用強度 絶滅危惧（絶滅種） の割合 海域N/P濃度 内水面N/P濃度 対策 状態 原因 環境 廃棄物最小化 リサイクル率 人間系 重金属・有機化合の 環境媒体/生物中濃度 河川中重金属濃度 製品・生産工程の 有害物質含有量変化 無鉛ガソリンの市場占有率 自然保護区域面積率 保護種数 （生態系タイプ別） 7 データ相互流通性実現支援 様々な分野・情報源からの多種多様な超大容量データ 研究観測データ 市民観測データ 海洋観測データ 衛星データ 数値気象・気候予測モデル 現業観測データ 現業管理情報 メタデータやカタログ作りの支援 Best Practice メタデータ作成支援 コアシステム すべてのデータにDIAS 共通のメタデータをつけ る 既存の成功事例 を集める データの 変換・加工 データ間連携情報 Association/知識 データモデル関連情報を 記録し後で利用・閲覧す る グリッド化サービス データ検索支援、相互利用支援 データ仕様 製品仕様書 データ検索支援、相互利用支援 メタデータ データベース 横断検索システム 専門用語辞書 Ontology データや処 理の流れを 利用・閲覧 する ワークフロー 農業研究者 生態研究者 水文研究者 気象研究者 海洋研究者 気候研究者 DIAS 全体システム構成イメージ(案) DIAS情報共有システム データ利用者 コミュニケーションツール データ提供者 •ＤＩＡＳメンバ •ＤＩＡＳメンバ •研究者 •関係機関 ユーザ管理ツール ・地上観測データ（AWCI，CEOP，JAMSTEC等） ・海洋観測データ（JAMSTEC等） ・衛星データ（CEOP，JAXA等） ・モデル出力データ （CEOP，JMA，JAMSTEC，革新P，PCMDI等） ・DIASプロジェクトによるデータプロダクト等 •その他 •その他 データ・メタデータ管理ツール データ把握・ 検索履歴 アクセス アクセス制御 データ・ メタデータ 検索 どんなデータがあるのか容易に把握でき， 欲しいデータに容易にアクセスできるシステム データ検索支援システム データ可視化ツール 各利用者によるダウンロード 結果出力 DIAS上でのデータ統合・解析 データ出力 支援システム データ統合・解析 支援システム 視認性，操作性に優れ， 直感的な操作により 利用者のデータ入手 を支援するシステム 視認性，操作性に優れ， 直感的な操作により 利用者のデータ統合・解析 を支援するシステム 出力 提供 温室効果期待とエアロゾルの高次解析データベース（今須） ユーザ情報 アーカイブデータ情報 投入データ データ俯瞰システム 投入 地球観測データ提供サイト（JAMSTEC） DIASコアシステム DIASコアシステムは，データアーカイブ処理と 利用者の検索命令や解析命令に対する処理を行う． データ投入システム データ提供者が行う データ投入やメタデータ登録 の手続きを支援する 未処理データ データ，操作指定 処理済データ メタデータ仕 様（ISO準拠） 結果出力 メタデータ 作成システム 出力 統合・解析プロダクト 再投入 出力 処理済データ 格納 メタデータ 格納 ドキュメント 作成システム データクレンジング システム （クオリティチェック） 出力 データ登録情報 出力 任意形式データ （数値，イメージ） 2009/06/01_r4 会田作成 アーカイブ データ ドキュメント ＜DIASプロジェクトで提供・開発中のアプリケーション＞ データ利用者 成果 政策・意思決定， 国民の安全・安心の実現， 国際社会への貢献， 環境問題への貢献 地球観測データのグリッドマッピング・ウェブサービス（李） セイヨウ情勢（鷲谷），農作物栽培可能性予測支援ツール（溝口） 9 水稲収量予測ツール（溝口），農業用地上モニタリングシステム（溝口） 粒子追跡ツール（喜連川G-淡路・深澤），データ・メタデータ取得ウェブサービス（吉川)予定 ４．応用機能開発の成果と活用例 分野 気候変動・ 地球温暖化 水・ 物質循環と流域圏管理 生態系管理 課題名 平成２０年度までの成果 ①気候・気象予測情報の高度化 ○気候モデルを用いた実験的季節予報システムのプロトタイプ 構築 ○CMIP3国際モデル比較実験結果の投入 ○農業・水文等に資する短期予測 ○気候変動に伴う影響評価 ②人工衛星データを用いた温室効果気 体とエアロゾルの高次解析データ ベースの構築 ○米国衛星データによる温室効果ガス（二酸化炭素、メタン）の 発生源・吸収源及び移流の把握 ○大気の冷却効果を持つエアロゾル分布の解析システム構築 ○温室効果ガス削減に向けた精緻な 情報の提供 ○温暖化予測の高精度化 ③海洋における熱・水・物質循環過程の 診断と気候変動に対する影響評価な らびに水産資源データとの融合によ る応用機能開発 ○約３５年間におよぶ高精度海洋再解析データセットの作成 ○気候変動に伴うイカ類等水産資源変動の把握 ④地球観測による洪水防御、水資源有 効利用のための高度情報の提供 ○河川流域スケールの豪雨予測システムの高精度化 ○利根川流域等におけるダム操作最適化システムを含む河川 流量モデルの開発 ○CMIP3国際モデル比較実験結果を利用した気候変動に伴う渇 水・洪水確率の把握 ○豪雨や気候変動等に伴う降雨量変 化に対する利水・治水に資する水 資源管理 ⑤地球温暖化がグローバルな水循環や 水資源管理、水圏系生態系、食料生 産に及ぼす影響のアセスメントのた めの地表面環境データベースの構築 ○水循環や食料生産等の現状及び将来把握に資する地表面環 境データベースの作成 ○地表面環境データベースの準実時間作成システムの構築 ○温暖化に伴う水資源管理、生態系 保全、食料生産等の影響評価 ⑥ユーラシア寒冷圏の水循環変動、大 気陸面相互作用の解明と将来予測 への貢献 ○温暖化の影響を強く受けるユーラシア寒冷圏の水循環データ ベースの作成 ○氷河データベースの構築と氷河面積変動の把握 ○温暖化の影響を強く受ける寒冷圏 の水循環研究 ⑦アジアモンスーン域における水循環変 動の解明とモンスーン変動予測向上 への貢献 ○モンスーンアジア域における高精度降水量データベースの作 成 ○CMIP3国際モデル比較実験結果を利用した温暖化に伴う水蒸 気変動の把握 ○アジアモンスーン圏の水資源管理 ⑧安全な農作物生産管理技術とトレー サビリティシステムの開発 ○気象・気候データによる水稲栽培可能性・収量予測モデルの 開発 ○Web版水稲栽培予測支援ツールの実装 ○温暖化に伴う農作物生産管理 ⑨生物多様性の広域モニタリングの高 度化 ○侵略的外来種「セイヨウオオマルハナバチ」侵入予測モデルの 開発 ○侵入警戒情報のWeb公開 ○特定外来生物の防除や生物多様性 の保全 活用例 ○気候変動に影響を受ける水産資源 管理 多様で超大容量なデータの統合 分野を超えて共有できる知 世界で共有できる知 体感できるデータと情報 データ統合による知の創造と 公共的利益の創出 11 JAMSTEC・淡路／深澤G 北太平洋深層温暖化感度実験 （47.5N,168.5E,5260m） ---Vertical maximum--- 移流・拡散系 移流・拡散・波動系 12 P波的先導シグナル 実験的季節予測システム：初期結果 (System for Prediction and Assimilation by MIROC; SPAM) アンサンブル生成の改良 13 多様で超大容量なデータの統合 分野を超えて共有できる知 世界で共有できる知 体感できるデータと情報 データ統合による知の創造と 公共的利益の創出 14 Web版水稲栽培予測支援ツール 気温 日射量 • 栽培可能性予測 – 品種別 – 二期作可能性 – 温暖化の影響 – CO2濃度の応答 – 政策立案者／個別農家 • • 日照時間の平年値データ （中国、タイ）ÅJAMSTECデータ 投入 日本と一部のアジア地域のみ 品種選択 最大収量の色表示 田植日選択 温暖化の影響 地域選択 栽培可能性 収穫時期 地域ごとに比較できる 2008年度研究成果の概要 国際的・社会的ニーズへの対応 「生物多様性2010目標」の実現 → サステイナブルな人類社会の構築 （2010年までに生物多様性の喪失速度を顕著に減少させるというCBDの目標） ☆2010年CBD締約国会議のホスト国としての日本の責務☆ 衛星観測データ 気候・気象 データ 第三次国家戦略「生物多様性総合評価」への貢献 ＜分布データベース＞ データ統合・解析システム データ統合・解析システム 「セイヨウ情勢」の構築 東大喜連川研・ 国立情報学研究所と連携 １ペタバイト超の超大容量データ処理・解析空間を使用 2015年までの 侵入リスク地図 セイヨウの侵入範囲 H.20年度市民モニタリング 日常モニタリング：290名超 捕獲頭数：52,100頭 500 特定外来生物：セイヨウオオマルハナバチ 0.00.10.20.30.40.50.60.7Existing 集積されたデータを 表・グラフ・地図などで表示 積雪が極端に 減少した場合 300 生物多様性指標の観測データ ＜動的予測モデルの構築＞ 市民参加者からの感想や研究者 からのデータの解説なども掲載 環境一定 の場合 0 100 土地利用・積雪量・ハビタットの連 結性など 1995 2000 2005 2010 2015 （H.20.10月公開） year 環境省・北海道による防除計画実施、対策効果の 検証のための基礎資料、市民モニタリングの有効性の向上 17 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 600 500 400 300 200 100 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 降水予測 過(去↓現在 降水予測︵現在↓未来︶ 1 分布型水文モデル 斜面モデル lateral Inflow 河道モデル Inflow 出力 河川流量 release ダム調節機能モデル ダム貯水位. ) 誤差評価 観測雨量 流(域＋周辺域 観測誤差を用 いたアンサンブル 予測降雨 最適化手法(SCE) による最適操作 No 目的関数の 最適化 18 ) Yes 1st Asian Water Cycle Symposium, Tokyo, Nov. 2005 1st Task Team Meeting, Bangkok, Sep. 2006 1st Capacity Building Workshop, Sep. 2006 2nd Asian Water Cycle Symposium, Tokyo, Jan. 2007 1st GEOSS AP Symposium, Tokyo, Jan. 2007 1st International Coordination Group Meeting, Bali, Sep. 2007 3rd Asian Water Cycle Symposium, Beppu, Dec. 2007 アジア水循環イニシャチブ (AWCI) アジア域の共通認識を基に、地 球観測の政府間協力(GEO)の枠 組みの下にできた、洪水・渇水被 害軽減、水環境保全を含む統合 的河川管理の構築を目指すアジ ア地域の協力体 特徴 ・18カ国各国1河川流域が参加 ・観測統合と能力開発の組合わせ ・研究開発から実利用 ・データポリシーを含む実施計画 の基礎的合意達成 ・地上、衛星、数値モデル、グロ ーバル∼ローカル観測の統合 ・相互利用性を実現 ・データ統合、情報融合を実現 ・APN、ADBと連携を協議中 ・具体事例進行中 GEOSS Asian Water Cycle Initiative (AWCI) 19 Member Countries 18 River Basins for Initial Demonstration Mongolia Uzbekistan Japan Korea Pakistan China China Nepal India Bhutan Bangladesh Myanmar Myanmar Vietnam Laos Philippines Thailand Cambodia Sri Lanka Malaysia Malaysia Indonesia データ統合・解析システムによるベトナムでの洪水避難勧告情報の提供（試作） JAXA：マイクロ波 放射計による大気 情報の把握 衛星データ同化による 地域の豪雨予測精度 向上 気象庁 全球気象予測情報 衛星(JAXA:大地）による 地形・河川網の把握 衛星(JAXA:大地)による 土地利用の把握 現地観測データ 豪雨予測 洪水予測 社会経済データの 重ね合わせ(赤色 は人口集中区) 氾濫域・浸水深を 予測、避難勧告 GEOSS African Water Cycle Symposium Tunis, 6-8, Jun., 2009 109 participants from 12 from Africa 16 countries 2 from Europe 4 UN Agencies 1 form North America 2 Space Agencies 1 from Asia 2 GEO Secretary 生態系保全 洪水 健康 渇水 温暖化 渇水 水へのアクセス 越境河川 温暖化 豪雨 チュニジアにおける地球k観測・予測を用いた統合的水資源管理システム Microwave Radiometer 衛星による大気ー 陸面結合データ同化 地形 Numerical Weather Prediction 現場観測 土地利用 社会経済データ Raingauge Observed TRMM satellite GPV forecast 2000 3 D ischarge [m /s] 統合的水資源管理意思決定 ツール - 洪水管理 - 干ばつ、水利用 - 塩分の度の制御 - 土砂管理 - 生態系保全 Rainfall Evapotranspiration Soil Moisture 1500 1000 500 0 8 Ground Water 10 12 14 16 18 20 22 24 Prediction of River Discharge 26 データ統合・解析システム研究開発ロードマップ H18FY H19FY H20FY H21FY H22FY 統融合コア 相互流通性 データ投入 システム 支援システム 基本設計 開発 → 拡張 １PBストレージ、サーバ、 解析ソフト機能拡張 可視化システム導入 可視化機能拡張 小規模システム 基本設計 データの 試験投入 応用機能 開発 先行的 応用機能 開発 開発 ストレージ容量、ライフ サイクル管理機能確立 実用化技術 開発 プ ロ ト タ イ プ の 構 築 データ量増加にあわせたインクリメンタルなシステム開発・拡張と選択と集中による応用機能開発の推進 → 拡張 解析ソフト機能拡張、 可視化機能拡張 中規模システム 開発 → 拡張 用語、地名登録支援シス 検索、可視化機能 テム開発、データ蓄積 拡張 データのオフライン投入 現場観測、衛星観測、数値モデル・データ同化出力 地理情報、社会経済情報、社会基盤管理情報メタ データ 開発 → 拡張 登録支援機能の拡張、 検索、可視化機能 分野拡大、データの蓄積 拡張 継続的なオンラインデータ投入 データのオンライン定常投入 開発 → 運用 定常投入システム開発 システムの定常運用 温暖化・洪水／水資源・農業データの統合・解析 海洋，寒冷圏，陸域生態系，生物多様性の統合・解析 観測データの分野間統合・解析 社会経済情報の分野間統合・解析 アジア各国の洪水／渇水予測と被害軽減のための情報提供のプロトタイプ(AWCI)の構築 基本設計 長期安定的情報 サービス内容の設定 長期安定的情報 基本システムの設計 長期安定的情報 基本システムの実装 長期安定的情報 基本システムの運用 資源探査 災害情報 システム システム移行 の検討 GEO−Gridの構築及びデータ統合・解析システムとの連携・協力 統合・解析システムの開発・運用 26 衛星，海洋観測システムの開発運用 固体地球科学データの分散型統合・提供システム（産業技術総合研究所，その他機関） ニーズ・可能 性の検討 プロトタイプの開発・実証 長期的・安定的サービス機能基礎開発 プロトタイプの高度化・拡張 長期的・安定的サービス機能応用開発 シーズ掘り起こし 長期的・安定的サービス機能応用開発 フォーラムを構成 公共的利益分野を担う 研究機関や現業官庁 データ統融合 相互流通性サー ビス提供 サービス 運用支援 科学的理解の深化： 適用分野の拡張・複合的事象 科学的理解の深化： 適用分野の拡張・全体事象 公共的利益への情報： 高度化・適用分野の拡張 公共的利益への情報： 高度化・適用分野の拡張 データ統融合 相互流通性サー ビス提供 データ統融合 相互流通性サー ビス提供 長期的・安定的サービス機能応用開発 長期的・安定的サービス機能基礎開発 システム移行 長期的・安定的サービスの運用 応用開発支援 統合・情報融合コアシステム開発・実証 相互流通性実現支援システム開発・実証 サービス 運用支援 統合・情報融合コアシステム高度化・拡張 相互流通性実現支援システム高度化・拡張 データ投入 アーカイブ システムの 長期的・安定的利用 システムの長期的・ 安定的利用 データ投入 アーカイブ データ投入 アーカイブ 衛星観測データ：ALOS，GOSAT，TRMM，AMSR-E等 衛星観測データ：ALOS,GOSAT，GCOM，GPM等 海洋観測データ 海洋観測データ 研究観測データ 研究観測データ 現業観測データ 現業観測データ 2007 長期的・安定的サービスの運用 応用開発支援 科学的理解深化：気候・水・生態系 公共的利益情報：気候・水・生態系 2006 長期的・安定的サービス の運用 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 衛星観測データ：GCOM，GPM等 海洋観測データ 研究観測データ 現業観測データ 27 2016 2017 2018 システム拡張・高度化 サービス定常化 プロトタイプ開発・実証 課題解決型 研究開発 定常サービス/研究開発 システム移行 サービス移行 推進体制 地球観測データ統融合 推進フォーラム ・地球観測機関 ・研究開発拠点 ・連携拠点 ・各省庁(現業利用含む) 定常サービス データ提供 システム移行 サービス移行 定常サービス データ提供 2006 国際協力 定常サービス/研究開発 2007 2008 2009 統融合システム メタデータ オントロジー 水循環 レジストリ 温暖化 生態系 突破型 研究開発 A System of Systems プロトタイプ構築 2010 定常サービス/研究開発 システム移行 サービス移行 システム移行 サービス移行 2013 2014 データ提供 2011 2012 2015 データ提供 定常 A System of Systems 構築 統融合システム メタデータ 水循環 オントロジーレジストリ 温暖化 生態系 健康，食料・・・ データ統融合によるA System of Systems構築 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