演習 3： 土壌汚染と甲状腺がんの罹患率のビジュアライゼーション

複雑さ: 初心者 データ要件: ソフトウェアとともにインストール データ パス: See Copying the tutorial data 目的: ArcScene とジオプロセシング ツールを使用して、ポイント データから作成した 2 つのサーフェスを比較する

1986 年、ウクライナのチェルノブイリ原子力発電所で発生した致命的な事故により、放射能を帯びたちりがベラルーシに大量に降り注ぎました。そのとき以来、科学者は、事故の影響について詳細な調査を行いました。そのデータを研究するための 1 つのツールが 3D による視覚化です。この演習では、ベラルーシで収集されたポイント データから 2 つのサーフェスを作成します。一方のポイント セットには、土壌中の CS137 の濃度の測定値が格納されています。CS137 とは、事故により放出された放射性同位体の 1 つです。もう一方のポイント セットには、地区別に集計された甲状腺がんの罹患率と、その地区の中央近くに設置されたサンプル ポイントが表示されます。

CS137 の濃度と甲状腺がんのデータは、サハロフ記念国際環境大学により提供されています。

ポイント データを表示する

最初にチェルノブイリのシーンを開き、ポイント データを表示します。

手順:
  1. [スタート] → [すべてのプログラム] → [ArcGIS] → [ArcScene 10] の順にクリックして、ArcScene を起動します。
  2. ArcScene の [はじめに] ダイアログ ボックスで、[既存のシーン] → [詳細検索] の順にクリックします。
    3. 先の演習ですでに ArcScene を開いている場合は、[ファイル] をクリックして [開く] をクリックします。
    演習 3 のシーン ドキュメントを開く
  3. 「Exercise3」に移動し、「Chernobyl」という ArcScene ドキュメントをクリックします。
    4. Chernobyl.sxd を開く
  4. [開く] をクリックします。

    CS137 の土壌測定値が小さなポイントのシンボルで表示されます。等級カラー ランプを使用して汚染度が表示されます。地域の甲状腺がん罹患率は大きなシンボルで表示され、別のカラー ランプが使用されます。

3D ポイント フィーチャを作成する

土壌中の CS137 のサンプルは、複数の属性を指定した 2D ポイントです。2D ポイントを 3D で表示するには、立ち上げ式あるいは基準高度を設定します。Z 値をフィーチャのジオメトリに組み込むと、サーフェスまたは属性から基準高度を設定する必要なく 3D で直接表示できます。

この演習では、3D Analyst ジオプロセシング ツールを使用する必要があります。そのため、3D Analyst エクステンションを有効にして、使用可能なすべてのツールにアクセスできるようにしておきます。[検索] ウィンドウを使用すると、ツールの名前または機能のキーワードを指定して個々のツールを素早く検索できます。

手順:
  1. ArcScene ウィンドウの右側にある、[検索] タブの上にポインタを移動するか、[検索] タブをクリックして、タブを表示します。
  2. [ツール] をクリックして、[検索] ウィンドウの検索フィルタを設定します。
  3. 検索ボックスの中をクリックして、「属性でフィーチャを 3D に変換 （Feature to 3D By Attribute）」と入力して、ENTER キーを押すか、検索 検索 ツールをクリックします。
    4. [検索] ウィンドウを使用してジオプロセシング ツールを検索する
    検索すると、キーワードが正確にまたは曖昧に一致するツールが返されます。検索結果の左側にあるハンマーのシンボルも、アイテムがツールであることを示しています。
    ツールの検索結果を利用して、CS137 を含む土壌ポイントから 3D ポイント フィーチャを作成します。
  4. 検索結果の [属性でフィーチャを 3D に変換（Feature to 3D By Attribute）] をクリックします。
  5. ダイアログ ボックスの [入力フィーチャ] ドロップダウン リストで [Subsample_1994_CS137] を選択します。
    6. [属性でフィーチャを 3D に変換 （Feature to 3D By Attribute）] ジオプロセシング ツール ダイアログ ボックス
  6. [参照] 参照 ボタンをクリックして、[出力フィーチャクラス] の場所を 3D Analyst チュートリアル データの 3D_Default ジオデータベースに設定します。続いて出力フィーチャ名として「CS137_3D」と入力します。
  7. [高さフィールド] ドロップダウン リストで [CS137_CI_K] を選択します。
  8. [OK] をクリックします。
    9. ドキュメントの下部にあるプログレス バーに、現在実行中のツールの名前が表示されます。ツールの実行が終了すると、システム トレイにポップアップで通知が表示されます。この動作はバックグラウンド ジオプロセシングと呼ばれており、ソフトウェアをインストールして起動したときに、デフォルトで有効になっています。バックグラウンド ジオプロセシングを無効にするには、ArcScene の [ジオプロセシング] メイン メニューにある [ジオプロセシング オプション] ダイアログ ボックスを使用します。

フィーチャは 3D ポイント フィーチャに変換されますが、まだフラットな平面で表示されているように見えます。CS137 の濃度範囲は、0 ～ 208.68 とデータの水平的な広がりに比べると小さい範囲にとどまっているからです。

高さ強調を大きくする

フィーチャ ジオメトリに高さを組み込んで新しいポイントを表示し、シーンを強調します。

手順:
  1. [表示] をクリックし、[シーン プロパティ] をクリックします。
    2. 高さ強調や背景色のようなシーン プロパティにアクセスする
  2. [一般] タブをクリックします。
  3. [範囲から計算] をクリックします。
    4. [シーン プロパティ] ダイアログ ボックス
  4. [OK] をクリックします。
  5. [全体表示] 全体表示 ボタンをクリックします。
    6. シーンで新しい 3D ポイントが表示されたら、元の CS137 サンプル ポイント レイヤをオフにすることができます。
  6. コンテンツ ウィンドウにある [Subsample_1994_CS137] のボックスをオフにし、そのボックスの横のマイナス記号をクリックして分類を非表示にします。
    7. コンテンツ ウィンドウでレイヤの表示をオフにしシンボル分類を最小化する

カラムを立ち上げる

データを調査する方法の 1 つに、ポイントを 3D 空間で表示する方法があります。また、ポイントを円柱状に立ち上げる方法もあります。ここでは、甲状腺がんポイントを円柱状に立ち上げ、汚染データと比較します。

手順:
  1. [ThyroidCancerRates] を右クリックし、[プロパティ] をクリックします。
    2. ThyroidCancerRates のレイヤ プロパティ
  2. [立ち上げ] タブをクリックします。
  3. [レイヤのフィーチャを立ち上げます] をオンにし、[計算] ボタンをクリックします。
    4. 汚染地域の周りで収集された甲状腺がん罹患率のポイントを立ち上げる
  4. [INCID1000]（1,000 人あたりの罹患率）をクリックします。
    5. 比較対象の各現象の Z 値はそれぞれ範囲が異なるため、ガン罹患率に 100 を掛けることによって CS137 の測定値の範囲に収まるようにします。
  5. 「*100」と入力します。
    6. レイヤのフィールドに基づいた立ち上げ式
  6. [式の設定] ダイアログ ボックスで [OK] をクリックします。
  7. [レイヤ プロパティ] ダイアログ ボックスで [OK] をクリックします。
    8. これでその地域の中心に甲状腺がん罹患率に応じた高さのカラムが表示されます。シーン内を移動すると、最大汚染レベルの地域は甲状腺がんの罹患率も高いが、CS137 の汚染率が低いところでも、がん罹患率が高い地域もあることが分かります。

ポイント サンプル データからサーフェスを作成する

サンプル ポイントの地点で CS137 の土壌濃度がどうなっているかはわかりますが、サンプル ポイントの中間地点で土壌濃度がどうなっているのかはわかっていません。サンプル ポイントの中間地点の情報を得る方法の 1 つに、ポイント データからラスタ サーフェスを内挿する方法があります。このようなサーフェスを内挿する方法は多数あるため、精度が異なるさまざまなモデルが生成されます。この演習では、IDW（Inverse Distance Weighted）内挿法を使用して、サンプルからサーフェスを内挿します。IDW 内挿法では、影響度の高い近接ポイントと影響度の低い遠く離れたポイントを使用して、データ ポイントの値から出力ラスタの各セルの値を計算します。

手順:
  1. [カタログ] タブをクリックして、[カタログ] ウィンドウを展開します。
  2. スクロールして [Toolboxes] を見つけます。
    3. [検索] ウィンドウを使用する代わりに、この方法でもツールを見つけることができます。[カタログ] ウィンドウにもすべてのツールボックスが表示されます。
  3. [Toolboxes] を展開し、[System Toolboxes] をクリックして、[3D Analyst Tools] ツールボックスを展開します。
  4. [ラスタの内挿] ツールセットに移動して、下のウィンドウに表示される [IDW] ジオプロセシング ツールをダブルクリックします。
    5. カタログ ウィンドウを使用してツールを検索する
  5. [入力ポイント フィーチャ] ドロップダウン リストで [Subsample_1994_CS137] を選択します。
  6. [Z 値フィールド] ドロップダウン リストで [CS137_CI_K] を選択します。
    7. IDW（逆距離加重法）ジオプロセシング ツール ダイアログ ボックス
  7. [出力ラスタ] の場所がデフォルト ジオデータベース（3D_Default.gdb）に設定されていることを確認して、出力ラスタ名を「CS137_IDW」に変更します。
    8. そうでない場合は、[参照] 参照 ボタンをクリックし、出力ラスタの場所を設定して、[保存] をクリックします。
  8. [出力セル サイズ] ボックス内をクリックし、その値を「5000」に増やします。
  9. [OK] をクリックします。

    ArcScene によりサーフェスが内挿され、シーンに追加されます。

内挿されたサーフェスを表示する

これでサーフェスがシーンに追加されたので、CS137 の濃度が非常に高い地域が 2 つあることが分かります。三次元表示でサーフェスを表示しますが、その状態をよく見えるようにするために新しいカラー ランプを使用します。

手順:
  1. [CS137_IDW] を右クリックし、[プロパティ] をクリックします。
    2. レイヤのショートカット メニューを使用するか、レイヤをダブルクリックして、レイヤ プロパティを開く
  2. [シンボル] タブをクリックして、[表示] カテゴリから [ストレッチ] を選択します。
  3. [カラー ランプ] ドロップダウン矢印をクリックし、新しいカラー ランプをクリックします。
    4. 新しいカラー ランプを選択して、サーフェス上の濃度の変化をわかりやすくする
  4. [基準高度] タブをクリックします。
  5. [指定したサーフェス上に配置する] をクリックします。
    6. IDW サーフェスがカスタム サーフェスとして表示されていることを確認します。
    サーフェスの基準高度を設定する
  6. [OK] をクリックします。
  7. コンテンツ ウィンドウで [CS137_3D] をオフにします。
    8. 表示する必要がなくなったデータの表示設定を切り替える

CS137 汚染の内挿されたサーフェスが甲状腺がん罹患率データとともに表示されます。

甲状腺がんの罹患率は汚染度が高い地域と対応する

次に、甲状腺がんの罹患率が最も高い調査地点を選択します。

属性によりフィーチャを選択する

特定のデータ セットやフィーチャに着目することが重要になる場合があります。シーンのフィーチャは位置や属性で選択できます。また、[フィーチャ選択] フィーチャ選択 ツールでクリックして選択することもできます。罹患率が一番高い地域を見つけるために、属性によって調査地域を選択します。

手順:
  1. [選択] をクリックし、[属性検索] をクリックします。
    2. 属性の式を定義してフィーチャを選択する
  2. [レイヤ] ドロップダウン矢印をクリックし、[ThyroidCancerRates] を選択します。
  3. フィールド リストの [INCID1000] をダブルクリックします。
    4. 属性検索の条件を定義する
  4. [>=] ボタンをクリックします。
  5. 「0.5」と入力します。
  6. [確認] をクリックして、作成した選択式をチェックします。
  7. [適用] をクリックします。
  8. [閉じる] をクリックします。
    9. 属性検索クエリの実行後、選択されたフィーチャがハイライト表示される
    甲状腺がんの罹患率が 1,000 名あたり 0.5 件を超えている調査地点がシーンで選択されました。選択された部分がライト ブルーで表示されています。

フィーチャの属性を表示する

選択した地域の属性を調べ、それらの地域で発生した甲状腺がんの件数を確認します。

手順:
  1. [ThyroidCancerRates] を右クリックして、[属性テーブルを開く] をクリックします。
    2. 属性テーブルを開く
    レイヤの属性の [テーブル] ウィンドウがビューに表示されます。
    [テーブル] ウィンドウは 3D ビューにドッキングできる
  2. [テーブル] ウィンドウのタイトルバーをクリックして、現在の場所から 3D ビューの中心までドラッグします。
    3. [テーブル] ウィンドウのドッキング場所となる 3D ビューの 4 辺を示すガイドのひし形が表示されます。
  3. 下向きのガイドの上にポインタを移動します。ガイドの色が暗くなると、そこがドッキング場所として選択されたことになります。
    4. 指定した場所に影つきのウィンドウの外枠が表示されます。
    ガイド矢印を使用してウィンドウをドッキングする
  4. マウス ボタンを放すと、[テーブル] ウィンドウが 3D ビューの下部にドッキングされます。
    5. 3D ビューの下部に [テーブル] ウィンドウをドッキングする
    どの場所が適しているか、ガイドのひし形の別のガイド矢印も試すことができます。この演習では、[テーブル] ウィンドウをビューの下部にドッキングした状態で演習を続けます。
  5. [テーブル] ウィンドウで、[選択フィーチャ] 選択レコードを表示 ボタンをクリックします。
    6. 選択したフィーチャだけを表示する
    テーブルには、選択されたフィーチャだけが表示されました。
  6. 列見出しの [CASES] を右クリックして、[昇順で並べ替え] をクリックします。
    7. 選択したフィールドを並べ替える
    選択した地域センターが事例数の順に並べ替えられます。
  7. [CASES] を右クリックして [統計情報] をクリックします。
    8. 選択された事例の統計情報を表示する
    選択した 11 か所の調査地点の事例の総数は 176 件です。
  8. [選択フィーチャの統計情報] ダイアログ ボックスを閉じます。
    9. [選択フィーチャの統計情報] ウィンドウを閉じる
  9. [ナビゲート] 移動 ボタンをクリックして、シーンをクリックします。
    10. [ツール] ツールバーの [ナビゲート] ボタンがハイライト表示されます。属性テーブルを開いたまま 3D ビューでの作業を続けることができます。
    属性テーブルを開いたまま、ArcScene で作業を行うことができます。
  10. [保存] 保存 ボタンをクリックします。

この演習では、3D フィーチャを作成し、ポイント フィーチャを立ち上げて、データ ポイントからラスタ サーフェスを内挿しました。立ち上げたベクタ データをサーフェス データと比較し、ベクタ データの属性を調べました。


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7/10/2012