プレカンファレンス・セミナー： GIS Hydro 2008 その2

午後は、Maidment教授による「CUAHSI-HIS」の紹介が中心であった。

HIS(Hydrologic Information System）とは、全米のさまざまな機関の水文観測情報、およびこれまでの研究成果を分散型ネットワークで共有するとともに、流域内の水の挙動をほぼリアルタイムで観測して、共有することができる「バーチャル集水域」の実現を目指す、という壮大な構想を持った巨大研究プロジェクトである。

米国では，研究開発支援基盤の形成として，サイバーインフラストラクチャ構想*1を推進しており，2006 年度はNSF-Wide Investments（米国科学財団・優先投資分野）5 部門の1 つとして選定されている．これは幅広い領域の科学研究をインフラ面（計算機やネットワークなど）から支援するだけではなく，その研究成果を共有し，研究者間の協働を促進することを目的としている．

その一環として，全米の100 以上の大学が参画する全米高度水文科学大学連合（CUAHSI: The Consortium of Universities for the Advancement of Hydrologic Science, Inc.） は，2004年よりHISプロジェクトを開始した。テキサス大学Maidment 教授をリーダーとしたこのプロジェクトは，これまでの水資源GIS の研究開発やそこから生まれたArc Hydroの概念や技術を基盤として，水文データの蓄積や利用に関する手法やデータの標準化などを進めている。この構想を実現すべく、サンディエゴ・スーパーコンピュータセンター（SDSC）や全米各地の大学と連携した研究開発体制を構築していることは特筆すべき点である。

2006年5月、テキサス州ヒューストンで開催された、2006 AWRA Spring Specialty ConferenceにてHISプロジェクトの進捗状況を見る機会があった。その時点ではインフラの基礎技術の検討やプロトタイプの開発がメインといった感じで、構想の実現はだいぶ先のことのように思われた。

今回の発表では、昨月にリリースされたCUAHSI HYDROLOGIC INFORMATION SYSTEM Version 1.1が紹介された。具体的な中身は、百聞は一見にしかずなので、直接下のリンクから成果物を見ていただきたい（全ての成果がWeb上で公開）。現時点では、全米50の観測ネットワークの175万地点、838万レコードの時系列データ、3億4千万のデータ値（data values）が利用可能だという。
≪≪　CUAHSI-HISトップページ　リンク

Webサービス、ツール、ルール作りなど、完成度の高い多くの研究成果が公開されているが、その中で特に興味深いと感じたことを以下に列挙した。

・Observation Data Model(ODM)　…　各種の水文観測データをリレーショナルデータベースに格納し、検索するためのデータベース・スキーマ。

・WaterML (WaterOneFlow) Web Services　…　WaterMLというXML形式の交換データ・フォーマットに基づく、水文データ・サーバ（データベース）とユーザの間の水文データを転送するための標準化システムWaterOneFlowというWeb serviceを開始。

・HydroExcel　…　Excelのスプレッドシートから、上述のWaterOneFlowへ直接アクセスが可能。Excel上で、全米の水文観測データのクエリーを行い、必要なデータをスプレッドシート上で簡単に読み組むことができる。シンプルな作りである（と思われる）が、これが一番実用的で、米国中の水資源管理者／研究者に最も喜ばれるのでは？

・HydroTagger　…　水文情報の階層構造化（オントロジー）。

・HydroViewer version 0.5（近日中に公開予定）
水文情報の統合化を目指した、ArcGIS Serverを基盤としたWebサービス。たとえば、洪水に関するすべての記録（浸水区域ポリゴン、降水量・河川水量などの時系列データ）が全てリレーショナル・データベース上で紐付けされているので、ある水文観測地点でのハイドログラフやチャート、マップなどを、時間と空間の精度（データ解像度）を自在に変えながら、多角的にデータを分析することができる。また、各種の集計や解析の機能も付随されている。

　上述のシステムは、すべて米国内を対象としたものであるが、CUAHSIの技術を使った同様のシステムがオーストラリアの一部の地域でも進められており、今後の更なる発展が見込まれる。


　実際のところ、「バーチャル集水域」の構築とは、今の時代、誰もが考えられるアイデアかもしれない。しかし、全米の大学と強力な連携体制を作り、研究開発資金を獲得し、開発チームを組織して、実際の技術開発と運用の仕組み作りを"実現"しているところが、何よりもすごい。まさに、言うは易し、行うは難しの世界であろう。

　HISの基盤となったArc Hydroの開発は、Maidment教授の強力なリーダーシップなしには到底実現できなかったと言われている（『Arc Hydro: GIS for Water Resources』(ESRI, 2002)の冒頭より）。Maidment教授の、WebやGIS, 水文科学に関する最先端の知識や技術力に加えて、その実現に必要なチームを組織し資金を集める政治力、プロジェクトを魅力的なものにするための創造力、そして、メンバーを率先していくための情熱と強力なリーダーシップが、このHISプロジェクトも成功へ導いているのだろう。まさに、Hydro GISのカリスマである。


　実は2006年の春、Arc Hydroの応用的利用に興味があった自分は、テキサス大学オースチン校のMaidment研究室の門を叩いた。しかし、「（君が研究する）部屋が空いていない」というあまり府に落ちない理由で受け入れを断られたことがある（実際は、自分の研究テーマが彼の趣向に合わなかったことが原因だと思うが）。
　もし、あの時受け入れられていたら、今頃はテキサスのど真ん中で、カウボーイハットをかぶって馬にまたがり、このHISプロジェクトに関わっていたかもしれないと考えると、妙に感慨深かい（スミマセン、本当はオースチン校のまわりは都会です）。


≪写真・上　カンファレンスの会場周辺（陸側）≫
≪写真・下　Maidment教授の行くところ、常に人だかり（後日、UCの展示場にて）≫

*1　米国科学財団（NSF）　サイバーインフラストラクチャ計画
　サイバーインフラ構築の目的は、これまでに扱えなかった大量のデータ蓄積や計算、データ流通を可能にして、人やデータ、情報、ツール、機器といった研究コミュニティにおける情報共有とそれを使いこなせる、 よりユビキタスで、網羅的なデジタル環境の実現にある。
NSF Cyberinfrastracture


↓　米国の大学や企業に履歴書を送る人は、必見です！（5つ星）
テキサス大に履歴書を送ったときは、顔写真を入れ、年齢・性別を記入するという、日本では当たり前だけど、米国ではやっていはいけない“タブー”を犯していたことが、受け入れを認められなかった原因かもしれない（いや、それ以前に研究内容か…）。

ジオリファレンス・ワークショップ

Center for Geographic Analysis (CGA; 地理解析センター)が開催する「ジオリファレンス・ワークショップ」に参加した。ESRIユーザである自分は、ジオレファレンスと言葉から、「ジオリファレンス ツールによりArcMap上でコントロールポイントを入力することで、ラスタファイルの幾何補正を行う」ことを連想した。また、「ジオコーディング」などの住所情報の位置参照を連想する。何れにせよ個人的に重要だとは認識しているが、それほど関心が強い話題ではなかったため、あまり期待をせずに参加した。

ところが、実際はとても興味深い内容の、熱い（!?）ワークショップだった（パンフレット）。
特に午前中のChallenges and Potentials of Georeferencingと題したセッションでは、主にハーバード大学の教養学部社会学系、公衆衛生大学院、医学部、建築大学院、ユダヤ博物館（Semitic museum）、中国歴史プロジェクト、生態系プロジェクト（カンザス大学）の研究者・教員が、それぞれの研究分野において、『GISのデータをどのように作成するか？』について発表した。自分が認識していた上述のような狭義の“ジオリファレンス”についてではなく、むしろ各分野における〝時空間データの作成“に関する包括的な内容であった。具体的には、データの作成（ここでいうGeoreferencing）は、どの分野でも最初に直面する大きな問題であるが、どのように位置を定義するか（位置精度の問題、分類の基準）、どのようにデータ間のリレーションを構築するか？ 位置名称をどう扱うか？など、異なる分野の専門家が一堂に会して、「時空間」の捉え方について合同で話し合う場であったと言える。

今まで自分も沢山のGISデータを作成してきた経験があるが、研究の分野や目的によって、「時空間」の捉え方が大きく異なり、データ作成にあたっては非常に多様な視点があることを再認識した。

やはり分野によって、物理的・社会的なバウンダリー（境界線）の捉え方は大きく異なる。当然であるが、公衆衛生の立場では、詳細なコミュニティレベルでのデータが必要であり、米国で流通しているZipcode（郵便番号）ごとに集計された社会統計データはあまり意味を持たない。むしろこのようなデータを使って解析することは問題があるという（参考文献、後日確認の上、更新）。分野・目的による時空間の解像度レベル、位置の捉え方、バウンダリーの意味・捉え方は大きく異なり、それに従いデータベース・スキーマも変わる。

同じような現象を見ているのに、分野によって、時間と空間の捉え方が大きく異なるというのは興味深い。ハーバードでのGISを使った研究は、「世界全域」や「古代から現代まで」といった時間・空間的な幅が広いものが多い。そのため、世界中からデータを収集する際、複数の言語をどう対処するか？言語によって、対象の扱い方、分類の仕方、表現の仕方が変わるという問題にどう対処するのか？複数言語に対応するデータベースはどう設計されるべきか、などなど。
また、歴史をさかのぼると、同じ地名が、異なる時代に存在することがある（St. Petersburg, Russia 1703 - 1913, 1991-　vs. St. Petersburg, Florida, USA 1892- ）。また、同じ場所が、時代によって名称が異なることもある（日本の市町村合併など）。歴史データを扱う際、一般的な名称による記述が多い（江戸、日向）。これらのデータを扱う際、GISユーザはどのように対処すればよいのだろうか？


各分野の発表やその後のディスカッションを聞いていて感じたのは、『このワークショップで対象としている「ジオリファレンス」とは、空間情報を軸とした、知識の構造化への挑戦である』ということ。分野ごとの時空間の認識に基づいて、それぞれの領域の大量のデータをどう整理するのか、そしてそのためのデータベース・スキーマはどうあるべきかを議論していた。

やはり人は、ある問題解決のためにデータを使用する。そして、それらほとんどのデータは、時間と空間の問題を含んでいるが、その整理や処理は容易ではない。やはりユーザは、自分の目的に応じて、断片的にデータおよび事象を捉えがちである。しかし、このようなワークショップへの参加によって、他分野で開発されたツールや手法を共有するだけではなく、ジオリファレンス[所謂、時空間データベースを作成すること]を、多面的に捉えて、総合的な視点から現象（データ）を認識することに寄与したのではないか、と考えられる。各発表者は、他の発表者の発表を聞いて、新しい視座や知見を持ち帰ることができたのではないか？少なくとも自分はそうであった。同様の問題意識を持つ多分野の専門家が、共通のテーマについて一堂に会してワークショップを開催することで、参加者は新しい視座や知見を持ち帰ることができるとともに、総合的な視点から現象を見ることを獲得する。

時空間情報を扱う上で誰もが直面する問題をもとに（＝“ジオレファレンス”による串刺し）、学際的なディスカッションを行うのはとても良い。
もちろん、これはハーバード大学での各分野における空間情報の活用が成熟していることが前提だと思われる。また、空間情報の活用による大学内の学際的研究の推進を目指しているCenter for Geographic Analysis (CGA; 地理解析センター)が、大学内の状況を把握した上で、適切なテーマ設定のもとワークショップを企画・運営して、学内のキー・パーソンを集めてきたから実現できたのであろう。

また、ワークショップでは、空間情報に関する以下のような興味深い議論も展開された。
・多面的で複雑な「時空間」問題に対して、正しい認識・手法のもと、立ち向かっていける人材を教育する必要性（geospatial education、spatial thinking）。
・プライバシーや秘匿性の問題（public data vs. privacy data）
・データのaccuracy vs. completeness
　（データのProbability issue – probability field, uncertaintyの問題など）


参加者の研究分野は人文系、社会科学系から自然科学系まで多様であったが、やはり同じ問題意識を持っている人たちの集まりなので、とても盛り上がったし、一聴衆であった自分もとても勉強になったし、参加していて楽しかった。

今回、自分がきちんと理解できたのはきっと半分程度だろう（根拠なし）。
残り半分を聞き逃した（理解できなかった）のは悔しいが、「あせらず、無理せず、着実に」、これから頑張りましょう！