月・惑星探査データ表示・解析システムWISE-CAPS...

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月・惑星探査データ表示・解析 寺薗淳也(会津大学)、中村良介、児玉信 出村裕英平田成小川佳 出村裕英平田成小川佳 [email protected] Twitter: @terakini はじめに 現在我々は、年々増加し続ける月・惑星探査データを効率的に解析する ためのプラットホームとして、Web-GISをベースとした、探査データの閲 ためのプラットホームとして、Web-GISをベースとした、探査データの閲 覧・共有・解析のためのプラットホーム、WISE-CAPS (Web-based Integrated Secure Environment for Collaborative Analysis of Planetary Science) [1] Planetary Science)の実装を進めている[1]2008年から始まった本格的なシステム構築では、まずハードウェアの設定、 及び基幹システムの構成からスタートした。その後、GISソフトウェア等を 及び基幹システムの構成からスタートした。その後、GISソフトウェア等を 中心とした表示用システムの構築などを進め、2009年度に基本的なシス テム実装を完了した。 テム実装を完了した。 2010年度からは、さらに基盤整備を進め、データ共有用の共通プロトコル (WMS/WFS)の実装やそれを応用した各種実証モデルの整備を進めて いる。 いる。 本発表では、現時点におけるWISE-CAPSの実装状況を報告すると共に、 将来的な方向性などについても述べる。 将来的な方向性などについても述べる。 WISE-CAPSシステムの概要 WISE-CAPSシステムの概要 WISE-CAPSシステムは、基 本的にはGISサーバであり、 4Gbps ファイバー ウェブサーバ MapServer OpenLayers 本的にはGISサーバであり、 ウェブサーバとデータベース サーバが1機ずつ、そしてそ ファイバー チャネル OpenLayers インターネットへ 接続(JGN-X, 津大学) サーバが1機ずつ、そしてそ れらに結びつく外部ストレー ジが存在する(なお、現在 12TBの外部スト 津大学) ギガビットイーサネット ハードウェアの増強を行って おり、汎用サーバ1機が間も なく運用を開始する予定であ 12TBの外部スト レージ(6TBずつ 分割) DBサーバ PostgreSQL (8.4系列) PostGIS なく運用を開始する予定であ )。構成図を左に示す。 アップロード(データ登録)システム WISE-CAPSへのデータ登録は、現在のところ以下のような複雑な手順を 踏む必要がある。 各種データ(画像データ、WorldファイルMapファイル)の用意 各種データ(画像データ、WorldファイルMapファイル)の用意 画像データのアップロード Worldファイルのアップロード Worldファイルのアップロード • Mapファイルのアップロード、及びそれを正確にするための修正作業 表示フレームのためのHTMLファイルのアップロード、及び必要に応じた 更新 以上のような煩雑な手順を必要とすることは、データ共有のための手軽な 利用を妨げるだけでなく、管理者にとっても、アップロードのための余計な 利用を妨げるだけでなく、管理者にとっても、アップロードのための余計な ポート(FTPSSHなど)の開放を必要とするため、管理労力の増大やセ キュリティレベルの低下につながる。 キュリティレベルの低下につながる。 この問題を解決するため、現在WISE-CAPS上で使用できる、HTMLベー スのデータ登録システム(アップロードシステム)を開発している。 本システムは、すべてのデータをウェブブラウザ上から登録(アップロード) することを目標としている。現時点では以下の機能が実装できている。 することを目標としている。現時点では以下の機能が実装できている。 上記各データのアップロード。画像ファイルについては、タイル上に構成 されることも想定し、複数データをZIPファイル形式で書庫としてアップ されることも想定し、複数データをZIPファイル形式で書庫としてアップ ロードすることも可能である。 • Mapファイルの修正作業のためのオンラインエディタ機能。 • HTMLファイルのアップロード(オンラインエディタ機能含む)これらの機能を組み合わせることにより、ウェブブラウザだけでデータの登 録が行えるための基盤が整うことになる。 録が行えるための基盤が整うことになる。 現在のところ、個別の機能は完成しており、フローとしてのデータ登録は 可能となっているが、オンラインでの画像登録までは未完であり、その部 可能となっているが、オンラインでの画像登録までは未完であり、その部 分についての作業を進めている。 実装の際には、各研究者のフロントエンド画面となるべきシステム(Media Wikiを想定)との統合や、より洗練されたインタフェース画面などを備え、 Wikiを想定)との統合や、より洗練されたインタフェース画面などを備え、 必ずしもコンピュータに詳しいとは限らない科学者(さらには将来的には一 般の人)にも使えるシステムを目指す。 般の人)にも使えるシステムを目指す。 参考資料 [1] Junya Terazono , Ryosuke Nakamura, Shinsuke Kodama, Naotaka Yamamoto, Hirohide Demura, Naru Hirata, [1] Junya Terazono , Ryosuke Nakamura, Shinsuke Kodama, Naotaka Yamamoto, Hirohide Demura, Naru Hirata, Yoshiko Ogawa (The University of Aizu), Jun'ichi Haruyama, Makiko Ohtake, Tsuneo Matsunaga: WISE-CAPS: Web-based Interactive Secure Environment for Collaborative Analysis of Planetary Science: Database Systems for Advanced Applications: 15th International Conference, DASFAA 2010, International Workshops: GDM, BenchmarX, MCIS, SNSMW, DIEW, UDM Workshops: GDM, BenchmarX, MCIS, SNSMW, DIEW, UDM Tsukuba, Japan, April 2010, Revised Selected Papers LNCS (Lecture Note in Computer Science) 6193, Springer-Verlag, pp.58-68, 2010 システムWISE-CAPSの現状 信介、山本直孝(産業技術総合研究所)、 佳子菅原友悦(会津大学) 佳子菅原友悦(会津大学) izers http://www.u-aizu.ac.jp/~terazono/ja/ かぐやLISMデータ統合表示システム 月探査機「かぐや」には、月の地形や鉱物組成などを明らかにするための カメラ及びスペクトロメータ機器が、合計で3種類搭載されていた。それら カメラ及びスペクトロメータ機器が、合計で3種類搭載されていた。それら は、マルチバンドイメージャ(MI)、スペクトルプロファイラ(SP)、地形カメラ (TC)と呼ばれており、この3種類の機器を総合して、月撮像カメラ(LISM)呼ばれている。 LISMは、解像度も特性も異なる機器が3種類集まって1つの科学目的を達 成するという形となっている。例えば、MITCはいわゆる撮像カメラであ 成するという形となっている。例えば、MITCはいわゆる撮像カメラであ (取得されるデータがラスタデータである)のに対し、SPは特定のスポット におけるスペクトルを高精度で取得する形となっている(得られるデータは におけるスペクトルを高精度で取得する形となっている(得られるデータは 点+波長データ)ため、これらのデータを統合的に表示し、科学者による科 学的理解につなげるためのシステムが不可欠である。 そのため、現在我々は、この3機器のデータをWISE-CAPS上で一元的に そのため、現在我々は、この3機器のデータをWISE-CAPS上で一元的に 表示するためのシステムを開発している。 本システムは、Web-GISおいてTC及びMIのラスターデータをレイヤとし 本システムは、Web-GISおいてTC及びMIのラスターデータをレイヤとし て表示すると共に、その上にWFSを用いてデータベースより取得したSP 測点のスポット及び測線を表示、スポットをクリックするとそのスペクトル データをグラフとして脇に表示することができる仕組みとなっている。 PostgreSQL/PostGIS MI data (raster) DB Tables for SP data PostgreSQL/PostGIS SP data Data source WMS Server Function WFS Server Access to SP DB Layer creation MapFile, MapServer Apache WMS protocol WFS protocol CGI JavaScript/Dygraph JavaScript/OpenLayers WMS protocol WFS protocol Server Program SP data display overlay for MI raster data Plot of reflectivity JavaScript/Dygraph JavaScript/OpenLayers Displaying Displaying システム構成図 表示画面。左側にはWISE-CAPSシステムを利用したTC及びMI(ここではMIの比演算画像を表示)が表示され、画面中央部には (ここではMIの比演算画像を表示)が表示され、画面中央部には SPの測線が表示されている。この測線上にあるSPの測定スポットを クリックすると、右側画面に該当するスペクトルデータを表示すること ができる。 ができる。 今後展開 今後展開 WISE-CAPSシステムは、元々がWeb-GISをベースとしていることから、 現時点では基本的に画像データを中心としたシステムの開発を行っている。 しかし、上記の例が示す通り、WISE-CAPSは画像データに限らず、さまざ まなデータを扱うことが可能な設計となっている。 まなデータを扱うことが可能な設計となっている。 WISE-CAPSは、基本的には、ウェブブラウザを通じた月・惑星探査データ の閲覧・共有・解析環境であり、その観点から、さらなる量、及び種類の の閲覧・共有・解析環境であり、その観点から、さらなる量、及び種類の データを搭載し、科学者の意見も入れつつ実装を進めていくことを考えて いる。例えば、月などの地震データなどのラスタ以外のデータや、解析後 ( ) のデータ(アップロードシステムとの組み合わせ)、さらには論文や科学者 同士の議論といったメタ的なデータも候補である。 WISE-CAPSでは、今後はこういった月・惑星探査に関連するすべての WISE-CAPSでは、今後はこういった月・惑星探査に関連するすべての データを統合的・透過的に閲覧(・共有)できる環境を整えていきたい。 This document is provided by JAXA.

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月・惑星探査データ表示・解析寺薗淳也(会津大学)、中村良介、児玉信介

出村裕英、平田成、小川佳子出村裕英、平田成、小川佳子

[email protected] Twitter: @terakinizers

はじめにはじめに現在我々は、年々増加し続ける月・惑星探査データを効率的に解析するためのプラットホームとして、Web-GISをベースとした、探査データの閲ためのプラットホームとして、Web-GISをベースとした、探査データの閲覧・共有・解析のためのプラットホーム、WISE-CAPS (Web-based Integrated Secure Environment for Collaborative Analysis of Planetary Science) [1]Planetary Science)の実装を進めている[1]。2008年から始まった本格的なシステム構築では、まずハードウェアの設定、及び基幹システムの構成からスタートした。その後、GISソフトウェア等を及び基幹システムの構成からスタートした。その後、GISソフトウェア等を中心とした表示用システムの構築などを進め、2009年度に基本的なシステム実装を完了した。テム実装を完了した。2010年度からは、さらに基盤整備を進め、データ共有用の共通プロトコル(WMS/WFS等)の実装やそれを応用した各種実証モデルの整備を進めている。いる。本発表では、現時点におけるWISE-CAPSの実装状況を報告すると共に、将来的な方向性などについても述べる。将来的な方向性などについても述べる。

WISE-CAPSシステムの概要WISE-CAPSシステムの概要WISE-CAPSシステムは、基本的にはGISサーバであり、

4Gbps ファイバー

•ウェブサーバ• MapServer• OpenLayers 本的にはGISサーバであり、

ウェブサーバとデータベースサーバが1機ずつ、そしてそ

ファイバーチャネル

• OpenLayersインターネットへ接続(JGN-X, 会津大学) サーバが1機ずつ、そしてそ

れらに結びつく外部ストレージが存在する(なお、現在

12TBの外部スト

津大学)ギガビットイーサネット

ハードウェアの増強を行っており、汎用サーバ1機が間もなく運用を開始する予定であ

12TBの外部ストレージ(6TBずつ分割)

DBサーバ• PostgreSQL (8.4系列)• PostGIS

なく運用を開始する予定である)。構成図を左に示す。

アップロード(データ登録)システムWISE-CAPSへのデータ登録は、現在のところ以下のような複雑な手順を踏む必要がある。• 各種データ(画像データ、Worldファイル、Mapファイル)の用意• 各種データ(画像データ、Worldファイル、Mapファイル)の用意• 画像データのアップロード• Worldファイルのアップロード• Worldファイルのアップロード• Mapファイルのアップロード、及びそれを正確にするための修正作業• 表示フレームのためのHTMLファイルのアップロード、及び必要に応じた• 表示フレームのためのHTMLファイルのアップロード、及び必要に応じた更新

以上のような煩雑な手順を必要とすることは、データ共有のための手軽な利用を妨げるだけでなく、管理者にとっても、アップロードのための余計な利用を妨げるだけでなく、管理者にとっても、アップロードのための余計なポート(FTPやSSHなど)の開放を必要とするため、管理労力の増大やセキュリティレベルの低下につながる。キュリティレベルの低下につながる。

この問題を解決するため、現在WISE-CAPS上で使用できる、HTMLベーWISE-CAPS HTMLスのデータ登録システム(アップロードシステム)を開発している。本システムは、すべてのデータをウェブブラウザ上から登録(アップロード)することを目標としている。現時点では以下の機能が実装できている。することを目標としている。現時点では以下の機能が実装できている。

• 上記各データのアップロード。画像ファイルについては、タイル上に構成されることも想定し、複数データをZIPファイル形式で書庫としてアップされることも想定し、複数データをZIPファイル形式で書庫としてアップロードすることも可能である。

• Mapファイルの修正作業のためのオンラインエディタ機能。• HTMLファイルのアップロード(オンラインエディタ機能含む)。これらの機能を組み合わせることにより、ウェブブラウザだけでデータの登録が行えるための基盤が整うことになる。録が行えるための基盤が整うことになる。

現在のところ、個別の機能は完成しており、フローとしてのデータ登録は可能となっているが、オンラインでの画像登録までは未完であり、その部可能となっているが、オンラインでの画像登録までは未完であり、その部分についての作業を進めている。実装の際には、各研究者のフロントエンド画面となるべきシステム(Media Wikiを想定)との統合や、より洗練されたインタフェース画面などを備え、Wikiを想定)との統合や、より洗練されたインタフェース画面などを備え、必ずしもコンピュータに詳しいとは限らない科学者(さらには将来的には一般の人)にも使えるシステムを目指す。般の人)にも使えるシステムを目指す。

参考資料[1] Junya Terazono, Ryosuke Nakamura, Shinsuke Kodama, Naotaka Yamamoto, Hirohide Demura, Naru Hirata, [1] Junya Terazono, Ryosuke Nakamura, Shinsuke Kodama, Naotaka Yamamoto, Hirohide Demura, Naru Hirata, Yoshiko Ogawa (The University of Aizu), Jun'ichi Haruyama, Makiko Ohtake, Tsuneo Matsunaga: WISE-CAPS: Web-based Interactive Secure Environment for Collaborative Analysis of Planetary Science:Database Systems for Advanced Applications: 15th International Conference, DASFAA 2010, International Workshops: GDM, BenchmarX, MCIS, SNSMW, DIEW, UDMWorkshops: GDM, BenchmarX, MCIS, SNSMW, DIEW, UDMTsukuba, Japan, April 2010, Revised Selected PapersLNCS (Lecture Note in Computer Science) 6193, Springer-Verlag, pp.58-68, 2010

解析システムWISE-CAPSの現状児玉信介、山本直孝(産業技術総合研究所)、小川佳子、菅原友悦(会津大学)小川佳子、菅原友悦(会津大学)

terakinizers http://www.u-aizu.ac.jp/~terazono/ja/

かぐやLISMデータ統合表示システムかぐやLISMデータ統合表示システム月探査機「かぐや」には、月の地形や鉱物組成などを明らかにするためのカメラ及びスペクトロメータ機器が、合計で3種類搭載されていた。それらカメラ及びスペクトロメータ機器が、合計で3種類搭載されていた。それらは、マルチバンドイメージャ(MI)、スペクトルプロファイラ(SP)、地形カメラ(TC)と呼ばれており、この3種類の機器を総合して、月撮像カメラ(LISM)と呼ばれている。LISMは、解像度も特性も異なる機器が3種類集まって1つの科学目的を達成するという形となっている。例えば、MIやTCはいわゆる撮像カメラであ成するという形となっている。例えば、MIやTCはいわゆる撮像カメラである(取得されるデータがラスタデータである)のに対し、SPは特定のスポットにおけるスペクトルを高精度で取得する形となっている(得られるデータはにおけるスペクトルを高精度で取得する形となっている(得られるデータは点+波長データ)ため、これらのデータを統合的に表示し、科学者による科学的理解につなげるためのシステムが不可欠である。そのため、現在我々は、この3機器のデータをWISE-CAPS上で一元的にそのため、現在我々は、この3機器のデータをWISE-CAPS上で一元的に表示するためのシステムを開発している。本システムは、Web-GISにおいてTC及びMIのラスターデータをレイヤとし本システムは、Web-GISにおいてTC及びMIのラスターデータをレイヤとして表示すると共に、その上にWFSを用いてデータベースより取得したSP測点のスポット及び測線を表示、スポットをクリックするとそのスペクトル測点のスポット及び測線を表示、スポットをクリックするとそのスペクトルデータをグラフとして脇に表示することができる仕組みとなっている。

PostgreSQL/PostGIS

MI data(raster)

DB Tables forSP data

PostgreSQL/PostGIS

(raster)SP data

Data source

WMS ServerFunction

WFS Server•Access to SP DB• Layer creation

MapFile,MapServer

Apache

WMS protocolWFS protocol

CGI

JavaScript/DygraphJavaScript/OpenLayers

WMS protocolWFS protocol

Server Program

SP data display overlay for MI raster data Plot of reflectivity

JavaScript/DygraphJavaScript/OpenLayers

DisplayingDisplaying

システム構成図

表示画面。左側にはWISE-CAPSシステムを利用したTC及びMI画像(ここではMIの比演算画像を表示)が表示され、画面中央部には像(ここではMIの比演算画像を表示)が表示され、画面中央部にはSPの測線が表示されている。この測線上にあるSPの測定スポットをクリックすると、右側画面に該当するスペクトルデータを表示することができる。ができる。

今後の展開今後の展開WISE-CAPSシステムは、元々がWeb-GISをベースとしていることから、WISE-CAPS Web-GIS現時点では基本的に画像データを中心としたシステムの開発を行っている。しかし、上記の例が示す通り、WISE-CAPSは画像データに限らず、さまざまなデータを扱うことが可能な設計となっている。まなデータを扱うことが可能な設計となっている。WISE-CAPSは、基本的には、ウェブブラウザを通じた月・惑星探査データの閲覧・共有・解析環境であり、その観点から、さらなる量、及び種類のの閲覧・共有・解析環境であり、その観点から、さらなる量、及び種類のデータを搭載し、科学者の意見も入れつつ実装を進めていくことを考えている。例えば、月などの地震データなどのラスタ以外のデータや、解析後

( )のデータ(アップロードシステムとの組み合わせ)、さらには論文や科学者同士の議論といったメタ的なデータも候補である。WISE-CAPSでは、今後はこういった月・惑星探査に関連するすべてのWISE-CAPSでは、今後はこういった月・惑星探査に関連するすべてのデータを統合的・透過的に閲覧(・共有)できる環境を整えていきたい。

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