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時空間システムの成果と今後の展開 関野 樹（総合地球環境学研究所
時空間システムの成果と今後の展開 関野 樹（総合地球環境学研究所）・柴山 守（京都大学東南アジア研究所） 原 正一郎（京都大学地域研究統合情報センター）・久保 正敏（国立民族学博物館） １．時空間システムの考え方 多様な種類の研究資源の接点として、主題、時間、空間の３つが考えられる。このうち、 主題については様々な検索や解析手法が存在し、人間文化研究機構が進める研究資源共有 化事業においても統合システムの中でキーワードを用いた検索として実現している。時間 と空間については主題との組合せによる情報の可視化や解析手法の研究が進められている。 主題、時間、空間をそれぞれ軸とする３次元空間中に対象となる事象を位置づけて考える と、主題と空間を組み合わせたものは空間展開面として表現できる（図１）。これを実現し た典型的な例は地図であり、コンピュータ上で扱うようにしたものが地理情報システム （Geographic Information System: GIS）である。一方、主題と時間を組み合わせたものは時 間展開面として表現され、旧来より用いられてきた年表が代表例である。この時間展開面 については、残念ながらコンピュータ上で扱う一般的なツールが存在しないのが現状であ る。 研究資源共有化事業の時空間システムでは、従来の主題軸に空間軸または時間軸を加え ることで、時空間という視点から立体的に研究資源を統合してゆくことを目指し研究開発 を行っている、これを実現する具体的な手段として、時空間解析ツールと時空間に関する 基盤データの整備が進められている。 図１：時空間解析のイメージ。時間、空間、主題の 3 つの軸で構成される空間上に 様々な事象が存在している。その空間展開面、時間点間面による断面を地図や年 表で見ることができる。 ２．時空間システムの概要 時空間システムは、時間と空間を統合的に扱うための基盤技術の整備を目指したもので、 時間・空間情報を使った解析を行うための時空間解析ツールの開発と基盤データの整備が 進められている。時空間解析ツールは空間情報を主に扱う GT-Map と時間情報を主に扱う GT-Time からなり、これらのユーザインターフェースは統合検索システムの時空間検索に も利用されている。一方、基盤データは、地名と緯度経度を関連付ける地名辞書と和暦や 西暦などの各国の暦を基準となる時間軸（ここではユリウス通日）に対応させる暦日テー ブルの整備が進められている。 （１）時空間ツール GT-Map GT-Map は空間データに基づく情報の表示や解析を行うツールで、バッファリング、コ ロプレスマップなどの空間情報処理やデータベース管理などの地理情報システムの基本的 な機能を備えている。空間情報と共に時間情報を扱うことができるのが大きな特徴であり、 地図上で表示や解析を行うレコードの時間範囲を指定することができる。時間範囲を操作 するためのユーザインターフェース（タイムスライダ）は後述の GT-Time と共通化されて いる（図２）。 GT-Map ではデータとして CSV ファイル、ESRI ShapeFile、XML ファイルが利用可能で あり、既存のデータを有効利用することができる。また画像データとしては、JPEG、 JPEG2000、GIF、PNG、TIFF の各形式に対応している。これらのデータは GT-Map 内でレ イヤとして管理され、データビューに表示される。 図２：GT-Map の画面例。読み込まれたデータはレイヤとしてプロジェクトビュ ーで一覧される。一般的な GIS と異なり、時間範囲を指定するタイムスライ ダを備えていることが大きな特徴である。 図３：GT-Map によるコロプレ ス表示の例。GIS における基 本的な機能の１つで、解析 対象となる数値に応じて地 図内の特定の領域が色分け されて表示される。 図４：GT-Map によるバッファ リング表示の例。地図上の 点、線、面から一定の距離 の領域を示す GIS の基本的 な機能の１つ。 （GT-Map の主な機能） ・複数のレイヤをオーバーレイして（重ね合わせて）表示し、レイヤ間でクリッピング 等のレイヤ間演算を行う。また、個々のレイヤにユーザがアノテーションを付与する ことができる。 ・指定した領域にあるフィーチャの詳細情報を表示する。また、SQL を用いて特定の条 件に当てはまるフィーチャを検索する。 ・バッファリングやコロプレスマップ等の空間情報処理や指定された点間の距離、面積、 重心などを計算する（図３・４）。 ・時間データに基づいて、フィーチャの時系列的な変化や消長を連続的に表示するアニ メーション機能を持つ。 ・JAVA プラグイン機能により、ユーザが独自の解析機能をプラグインとして作成し、 GT-Map に導入する。 ・データクリアリングハウス連携機能により、クリアリングハウスに蓄積したデータを GT-Map より直接検索し、インポートする。 GT-Time GT-Time は時間データに基づく情報の表示や解析を行うツールで、時間軸に沿った統合 的な解析環境を提供するという点で時間情報を使った新たな解析手法を提供する（図５）。 時間軸に沿って複数の文字列や数値データを年表やグラフとして混在させて表示したり、 時間情報に基づいてそれらの関係を解析したりする機能を備えている。また、ユーザが作 成した時間軸目盛りを表示させる機能があり、閏月を含む和暦や睦月、如月・・・といっ た数値によらない時間軸目盛りを利用することができる。 GT-Time ではデータとして独自のスキーマに基づく XML ファイルを利用するものの、 CSV ファイルをインポートもしくはエクスポートする機能を有するため、利用者が持つ既 存のデータを利用することも可能である。GT-Map と同様にデータはレイヤとして管理さ れ表示もしくは解析に利用される。但し、GT-Time の場合は、GT-Map のようにレイヤを 重ねる（オーバーレイする）のではなく、時間軸上に積み上げて表示を行う。任意の時間 間の距離（期間）の測定や特定の条件を満たす時間範囲の抽出など、各解析機能は GIS の 考え方に由来するものも多く、基本的な操作も GIS のそれに近い。 図５：GT-Time の画面例。時間情報に沿って数値データ（グラフ）、文字データ （年表）、時間軸目盛などを表示する。タイムスライダ（GT-Map と共通）に より、表示させる時間範囲を操作する。 図６：GT-Time による各種情 報の表示例。年表上に示さ れた概要情報をクリックす ることにより、詳細情報を 示すウィンドウが開く。 図７：GT-Time により時間情報に基づく情報解析を行った例。彦根の日 降水量と平均風速がそれぞれ 10mm、5m/s 以上の日を抽出し、その日 に起こった災害記録を滋賀県災害誌（一番上のレイヤ）から求めてい る（結果は一番下のレイヤ）。 （GT-Time の主な機能） ・年表で表示された文字情報と折れ線グラフ等で表示された数値情報を混在させて同じ 時間軸上に表示する（図６）。 ・検索機能を使って、特定の条件を満たすイベントやその存続期間を表示する。また、 検索機能を使って、複数の年表から特定の主題に基づく新たな年表を生成する。 ・GIS のクリッピングや空間結合に相当する操作を時間軸上で行うことにより、複数の レイヤにまたがる条件を使って必要な情報を抽出する機能を実現（図７）。 ・ユーザが作成した時間軸目盛りを表示する。これにより、各国の暦に基づく時間軸目 盛りや潮汐、雨季／乾季などの暦以外の時間軸を利用できる。 GT-Map/Time の統合 GT-Map と GT-Time は一部の機能を除き個別に開発が進められていたため、データの互 換性や操作方法などの点で違いがある。しかしながら、２つのツールを行き来しながら時 間情報と空間情報を相互に連携させた解析も必要であることから、GT-Map/Time で共通し たデータ構造の設計と実装を進めている（図８）。またデータ構造の設計に際し、これまで 各ツールで問題となっていたメタデータの付与、解析対象となる項目（列）の指定、ツー ル上での色やフォントなどの表現といった情報も GT-Map/Time の間で共通した構造にな るように工夫が重ねられている。 図８：GT-Map/Time の共通のデータ（データ本体に付属するメタデータ）の構造。ツール上でレ イヤを表示・解析するための情報が収容される。データは大きく 3 つの要素に分かれており、 クリアリングハウス等でデータを検索するための metadata 要素、データファイル名やファイル 中の必要なデータを指定するため resource 要素、レイヤ上での色やフォントなど表現を収容す る application 要素よりなる。 時空間ツールの実用化に向けて 時空間解析ツールを実際の調査研究の中で試験的に利用しながら、ツールに必要な機能 や使い勝手を検証している。具体的な検証が行われている研究テーマは以下のとおりであ る。 GT-Map ・古地震と活断層に関するマッピングと歴史的分析 ・神社と景観に関する空間分析 ・東北タイ上座部仏教寺院のマッピングと僧侶の移動歴 ・歴史地名のマッピング GT-Time ・琵琶湖の水環境に関する研究 ・雲南県誌と環境変化に関する時間分析 ・東北タイ上座部仏教寺院の建立に関する時間分析 ・植生の変化と人間活動の関係に関する時間分析 また、GT-Map/Time 用のデータを作成するためのエディタの開発を進めている。このデ ータエディタでは、CSV や ESRI ShapeFile などの既存のデータを GT-Map/Time 用のデータ に変換する機能も盛り込まれる予定であり、既存のデータを容易に GT-Map/Time で利用出 きるようになることが期待される。さらに、海外での利用を見越して、ツールの各種表示 （メニューやメッセージなど）を言語パック（対応表）の導入により容易に他の言語に置 き換える機能の整備を行っている。このほかにも、マニュアルの整備およびツール各部の 名称や操作手順を両ツールで統一するなどの作業もあわあせて進められている。 （２）基盤データの整備 時空間情報を扱うためには、解析ツールだけではなく、基盤となる情報が必要になる。 例えば、地理情報におけるベースとなる地図（いわゆる白地図）や地名に関する情報がそ れにあたる。本システムでは、地名辞書と暦日テーブルの整備が進められている。 地名辞書 地名辞書は地名を緯度経度と関連付けたものである（表１）。これにより、各種資料に 現れる地名を地図上に表示し、GT-Map を含む地理情報システム上での表示や解析が可能 になる。また、ここでは地名の包含関係（国→県→市町村など）、種類（河川名、山、郡名・・・）、 地名が使われた年代といった地理属性情報を地名と結びつけることが行われており、地理 情報と時間情報の連携など、多様な空間表現を共通のプラットホームで扱うための基盤情 報が提供される。 地名辞書のデータソースとしては、吉田東伍著『大日本地名辞書』の見出し語地名、旧 5 万分の１地形図（いわゆる「迅速図」および「仮製図」）などが用いられている。 表１：地名辞書データの事例。協力：桶谷猪久夫（大阪国際大学） 緯度 経度 地名 属性 135.7977 35.02605 白川村 村 135.7955 35.02618 浄土寺町 字 135.8015 35.02418 銀閣寺 135.7903 35.02375 135.8008 135.8090 備考 図幅 測量年 発行年 リスト番号 白黒 種類 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 寺院 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 吉田山 山・岳 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 35.02087 法然時 寺院 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 35.01962 大文字 名所・名勝 京都東北部 明 42 T5.2.28 100-2-2 * 測図 白川村に含まれる 字と判断 暦日テーブル 暦日テーブルは国や地域に固有の暦を日単位で相互に関連付けたものである（表２）。 異なる暦を相互に変換するために数式を用いる方法がしばしば用いられているが、ここで は 1 日ごとの表を作成することで、それぞれの暦を基準となる暦に対応させている。これ により、変換式では対応できない暦や史実などを直接共通の時間軸へ関連付けることが可 能になる。なお、共通の時間軸としてはユリウス通日が用いられている。ユリウス通日は 紀元前 4713 年 1 月 1 日からの通算日数で、現在まで連続しているという特徴を持つ。この ため、ISO の地理情報標準の中でも共通の時間軸として採用されている。 表２：暦日テーブルの例。協力：相田満（国文学研究資料館） ユリウス日 和暦年月日 元号 和暦年 元号和暦年 年干支 和暦月 和暦日 日干支 六曜 ユリ・グレ暦年月日 天皇（北朝） 2405155 明治5年11月27日 明治 5 明治5 壬申 11 27 戊辰 先勝 1872年12月27日 明治天皇 2405156 明治5年11月28日 明治 5 明治5 壬申 11 28 己酉 友引 1872年12月28日 明治天皇 2405157 明治5年11月29日 明治 5 明治5 壬申 11 29 庚戌 先負 1872年12月29日 明治天皇 2405158 明治5年12月1日 明治 5 明治5 壬申 12 1 辛亥 赤口 1872年12月30日 明治天皇 2405159 明治5年12月2日 明治 5 明治5 壬申 12 2 壬子 先勝 1872年12月31日 明治天皇 2405160 明治6年1月1日 明治 6 明治6 壬申 1 1 癸丑 友引 1873年1月1日 明治天皇 2405161 明治6年1月2日 明治 6 明治6 壬申 1 2 甲寅 先負 1873年1月2日 明治天皇 2405162 明治6年1月3日 明治 6 明治6 壬申 1 3 乙卯 仏滅 1873年1月3日 明治天皇 2405163 明治6年1月4日 明治 6 明治6 壬申 1 4 丙辰 大安 1873年1月4日 明治天皇 2405164 明治6年1月5日 明治 6 明治6 壬申 1 5 丁巳 赤口 1873年1月5日 明治天皇 2405165 明治6年1月6日 明治 6 明治6 壬申 1 6 戊午 先勝 1873年1月6日 明治天皇 ３．成果の公開 時空間解析ツールおよび基盤データは 2010 年 4 月の公開を目指して準備を進めている。 なお、時空間解析ツールはオープンライセンスとして公開する予定である。従って、実行 モジュールとともにソースコードが公開され、利用者による自由な改変が認められる。ま た、ツール内部での各機能の動作やデータ構造を示した技術仕様書、ツールに機能追加を 行うためのプラグイン機能に関するマニュアルも準備が進められており、同時に公開され る予定である。一方、基盤データについても既に Web ページ上で実験的な公開が行われて おり、公開の方法やデータ形式に関する検討が進められている。これらも時空間解析ツー ルと同時に公開される予定で準備が進められている。 これらのツールおよびデータは最終的にはクリアリングハウスを介して公開されるこ とを想定している。クリアリングハウスはデータそのものではなく、メタデータを検索す ることより、必要なデータへのアクセスを可能にするものである（図９）。クリアリングハ ウスは地理情報の分野ではすでに一般的に利用されており、時空間解析ツールや基盤デー タをこのクリアリングハウスを介して提供する方法について検討が進められている。 図９：クリアリンハウスの仕組み。利用者はメタ データを検索し、データ本体を読み込むための 情報（URL など）を取得する。取得したデー タはツール上に直接読み込み利用することが 可能になる。 ４．関連する論文・学会発表等 学会発表や論文等を通じて時空間システムの紹介を行っており、システムの普及やニー ズの汲み上げを行っている。最近 1 年間の主なものを以下に示す。 （学会発表・デモ） ・京都大学 地域研究統合情報センター共同研究ワークショップ（4 月 25 日） ・第 1 回人間文化研究情報資源共有化研究会（5 月 29 日） ・PNC 2009 Annual Conference（10 月 6～8 日） ・GIS in the Humanities and Social Sciences 2009 International Conference（10 月 7～9 日） ・2009 年度 東京大学 空間情報科学研究センター「全国共同利用研究発表大会」 （11 月 12 ～13 日） ・じんもんこん 2009（12 月 18～19 日） （講習会） ・H-GIS 研究会（8 月 28 日） ・奈良大学大学院（7 月） （論文等） ・『東南アジア研究』地域情報学特集 ・『人工知能学会』特集－歴史知識学（2010 年 1 月）