GIS による地理情報の表現およびモデリング

すべての地理情報は、3 つの GIS 基本データ構造を使用して表現および管理されます。

• フィーチャクラス
• 属性テーブル
• ラスタ データセット

これらの 3 つの基本データ タイプはデータの整合性の維持、地理的な関係のモデリング（ネットワーク接続やフローなど）、重要な地理的設定の追加を実現するための追加機能を用いて拡張することができます。

各 GIS のデータセット コレクション

通常、GIS は数種類のデータセットを処理するために使用されます。各データセットは、地球の表面を地理的に参照する特定のフィーチャ コレクション（道路など）に関するデータを保持します。

GIS データベースは、特定の地理表現を持つ一連の主題に基づいて設計されます。たとえば、個々のジオグラフィック エンティティはフィーチャ（ポイント、ライン、ポリゴンなど）として表すことができます。また、ラスタを使用する画像として、フィーチャ、ラスタ、TIN を使用するサーフェスとして、またはテーブルに保持される説明的な属性として表すこともできます。

GIS では、同じ種類のジオグラフィック オブジェクトのコレクションは、土地区画、井戸、建物、オルソ画像、ラスタベースの DEM（デジタル標高モデル）などの主題別に整理されます。正確かつシンプルに定義されたジオグラフィック データセットは、効果的な地理情報システムに不可欠であり、レイヤに基づく主題データの設計は重要な GIS 概念です。

ジオグラフィック フィーチャの論理的なコレクションとしての GIS データセット

データセットは、各主題における同じ種類のフィーチャのコレクションです。地理的な表現は、一連のデータセットまたはレイヤに整理されます。ほとんどのデータセットは、道路網、土地区画境界、土壌タイプ、標高、特定の日付の衛星画像、井戸の位置、河川や湖沼など、シンプルなジオグラフィック エレメントのコレクションです。

GIS では、通常、空間データのコレクションをフィーチャクラスのデータセットまたはラスタベースのデータセットとして整理します。

多くの主題データは、土壌タイプや井戸の位置といった単一のデータセットによって最も効果的に表されます。交通機関やサーフェスの標高など、多くの場合、複数のデータセットで表される主題もあります。たとえば、交通機関は道路、交差点、橋、高速ランプ、鉄道などに対応する複数のフィーチャクラスとして表されます。次の表は、複数のデータセットを使用してサーフェスの標高を表す方法について示しています。

ラスタ データセットは、ジオリファレンスされた画像や、標高、傾斜角、傾斜方向など、連続したサーフェスを表すために使用されます。

一般的な GIS 表現

主題	地理表現
ストリーム	ライン
大規模な水域	ポリゴン
植物	ポリゴン
市街地	ポリゴン
道路の中心線	ライン
行政区域	ポリゴン
井戸の位置	ポイント
オルソ写真	ラスタ
衛星画像	ラスタ
サーフェスの標高	DEM ラスタ
	等高線
	標高ポイント
	陰影起伏ラスタ
土地区画	ポリゴン
土地区画納税記録	テーブル

主題レイヤはデータセットになります。データセットは、GIS データベースにおける主要な構造原理です。

各 GIS には、共通の地理空間に対する複数の主題が含まれます。主題のコレクションは、積み重ねられたレイヤの役割を果たします。各主題は他の主題から独立した情報セットとして管理でき、それぞれ独自の表現（ポイント、ライン、ポリゴン、サーフェス、ラスタなどのコレクションとして）を持ちます。

レイヤは空間的に参照されるため、積み重ねて共通のマップに統合することができます。加えて、ポリゴンのオーバーレイなどの GIS 解析ツールにより、データ レイヤ間の情報を融合し、結果として得られる空間的な関係を操作することができます。

効果的な GIS データベースはすべて、こうした共通の原理および概念に従っています。各 GIS には、ジオグラフィック データをこれらの表現で表すためのメカニズムと、この情報を使用、管理、共有するための包括的なツールが必要です。

GIS での地理情報の操作

ArcGIS では、基本的に次の 2 つの方法で地理データを操作します。

• データセットとして。データセットは、同じ種類のフィーチャ、ラスタ、または属性のコレクションであり、土地区画、井戸、建物、オルソ画像、ラスタベースのデジタル標高モデルなどを表します。
• 各データセットに含まれる個別のエレメントまたはサブセットとして。これには、個々のフィーチャ、ラスタ、属性値などが含まれます。

GIS データセットの操作

ArcGIS では、同じ種類のジオグラフィック オブジェクトのコレクションは、土地区画、井戸、道路、建物、オルソ画像、ラスタベースの DEM など、共通のサブジェクトに関するデータセットに整理されます。

ユーザが ArcGIS で実行する操作の多くは、入力としてデータセットに作用するものか、または結果として新しいデータセットを作成するものです。データセットは、GIS ユーザ間でデータを共有するための最も一般的な方法でもあります。

データセットは次の各アイテムに対して、主なデータソースを提供します。

マップ、グローブおよび 3D シーン: これらのビューは地理情報を一連のマップ レイヤとして表示するための主要画面です。各マップ レイヤは特定の GIS データセットを参照し、データセットのシンボル表示とラベリングに使用されます。このようにして、マップ レイヤは GIS データセットを GIS に有効活用するのに役立ちます。

2D マップおよび 3D シーン内のマップレイヤは、GIS データセットのシンボル表示やラベリングに使用されます。このマップには都市、高速道路、州や郡の境界線、水域、河川を表すレイヤが含まれています。これらの各レイヤが GIS データセットを描写するのに使用されます。

ジオプロセシング入力/出力データセット: GIS データセットはジオプロセシングに使用される共通なデータソースであり、データの自動処理および GIS 解析に役立ちます。データセットを入力として使用し、さまざまなジオプロセシング ツールに対応した新しいデータセットを出力します。

ジオプロセシングでは、多数のタスクを一連の操作として自動化することにより、1 つのステップとして実行できます。これにより、繰り返し実行できる、十分に文書化されたデータ処理ワークフローを作成できます。

また、ArcGIS データセットを使用して、空間解析を実行することもできます。

このモデルは、新しい公園の候補地を特定し、ランク付けする方法を示しています。良い候補地には、人口が多く、既存の公園と近すぎないことが求められます。

データセットに含まれる個々のフィーチャとエレメントの操作

ユーザは、データセットだけでなく、データセットに含まれている個々のエレメントも操作できます。これらのエレメントには、個々のフィーチャ、属性テーブル内の行と列、ラスタ データセットの個々のセルなどが含まれます。たとえば、土地区画をポイントして個別属性を表示するには、データセットの個々のデータ エレメントを操作します。

この例で道路の中心線を編集しているように、フィーチャを編集するには個々のデータ エレメントを操作します。

テーブルを操作する際、ユーザは行と列に保持されている説明情報を以下のように操作します。