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ArcGIS Desktop製品
Geostatistical Analyst
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■ArcGIS Geostatistical Analyst製品について
■ArcGIS Geostatistical Analystを始める前に
■ソフトウェアのコンポーネント
■データ調査とサーフェス作成
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ArcGIS Geostatistical Analyst製品について
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1. どのような方がGeostatistical Analystを利用しますか？
Answer: データを統計学的に扱い、調査し、多くの変数を用いてサーフェスを作成する必要があるすべての組織・個人の方にGeostatistical Analystがお役に立ちます。Geostatistical Analystを利用する様々な分野の例として、農学・地学・気象学・水文学・考古学・林学・海洋学・水産学・医療学・環境学などがあります。
2. ArcGIS Geostatistical Analystは、ArcView・ArcEditor・ArcInfo製品で使えますか？
Answer: はい。ArcGIS Geostatistical Analystは、ArcView・ArcEditor・ArcInfo製品で利用できます。ArcGIS製品以外では利用できません。
3. ArcGIS Geostatistical AnalystとArcGIS Spatial Analystの違いは何ですか？
Answer: ArcGIS Geostatistical Analystは、ArcGIS Spatial Analystの機能を補う製品です。ArcGIS Spatial Analystでできる補間手法のほとんどは、ArcGIS Geostatistical Analystでできます。さらにArcGIS Geostatistical Analystは、より多くの統計モデルやツールを備えており、それらのパラメータを調節して最適なサーフェスを導き出すことができます。また、ArcGIS Geostatistical Analystには、ArcGIS Spatial Analystにはない、ESDA（空間データ解析調査）ツールがあります。一方、ArcGIS Spatial Analystには、Map Algebra、セルベースの結合演算、データ変換など、他の機能が多くあります。
ArcGIS Spatial Analystは基本的な補間手法を備えていますが、ArcGIS Geostatistical Analystは決定論的な補間手法と地球統計学に基づく補間手法を数多く揃え、その他多くの機能を提供します。特に、ArcGIS Geostatistical Analystは、予測、確率、変位値、予測エラーなどの様々なサーフェス出力が可能です。サーフェスは、グリッド、コンター、塗りつぶしコンター、陰影起伏や、これらのレンダリングの組み合わせで表現できます。これらのサーフェスはラスタ形式かシェープファイル形式でエクスポートでき、ArcGIS Spatial Analystなどの他のエクステンション製品と連携できます。ArcGIS Geostatistical Analystにはまた、データ値の分布調査、ローカル／グローバルの異常値特定、グローバルなトレンド把握、データ値の空間的独立性調査が行えるインタラクティブなESDAツールが含まれます。
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ArcGIS Gepstatistical Analystを始める前に
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4. ArcGIS Geostatistical Analystを始めるにあたって、参考となる書籍はありますか？
Answer: 技術資料「Introduction to Modeling Spatial Processes Using Geostatistical Analyst（PDF-2.13 MB）」は、地球統計学理論とArcGIS Geostatistical Analystが実装するツールを紹介しています。Case Studyでは、ArcGIS Geostatistical Analystを利用して環境データの統計解析を行った例が紹介されています。教育・研究論文では、地球統計学の理論やアプリケーションの様々な面に関する記事を載せています。ArcGIS Geostatistical Analystのマニュアルは、ソフトウェアが実装する手法の利用法を述べています。オンラインショップでは、このマニュアルや、上級者向けの地球統計学に関する様々な本を入手できます。
さらに、上級者向けのテキストとして以下のようなものがあります。
- Cressie, N. 1993. Statistics for Spatial Data, rev. ed. Wiley-Interscience.
- Chiles, J., and P. Delfiner 1999. Geostatistics. Modeling Spatial Uncertainty. Wiley-Interscience.
- Waller, L., and C. Gotway 2004. Applied Spatial Statistics for Public Health Data. Wiley-Interscience.
5. ArcGIS Geostatistical Analystでは、どのようなデータが利用できますか？
Answer: ArcGIS Geostatistical Analystでは、空間座標を持つあらゆるデータが利用できます。これらのデータは、ランダム ポイント・格子点・ポリゴンの重心として空間に配置されます。たとえば、観測所における測定気温、DEM、都道府県別のがん発生率などです。
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6. ESDAツールとは何ですか？
Answer: ESDAツール（Exploratory Spatial Data Analysis tool）とは、データの特性を統計的に把握し、そのデータに適した補間手法を決定するためのグラフィカル ツール セットです。これにより、データの分布の把握、グローバル／ローカルな異常値の検出、グローバルな傾向把握、空間的自己相関の調査、複数データセット間の相関を把握します。ESDAツールは、ArcMap上のインタラクティブなビューです。ESDAツールで選択されたデータは、ArcMapやその他の調査ツール上でも選択されます。
7. 補間手法とは何ですか？
Answer: 補間手法とは、測定サンプルから対象域の各ロケーションの値を推定し、サーフェスを作成する方法です。ArcGIS Geostatistical Analystは、「決定論的な補間手法」と「地球統計学に基づく補間手法」の２種類の補間手法を提供しています。決定論的な補間手法は、事前定義された数学関数を利用して補間します。地球統計学に基づく補間手法は、データの統計特性に依存します。地球統計モデルはまた、予測の不確かさも評価します。
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8. ArcGIS Geostatistical Analystは、データのエラーを検出できますか？
Answer: はい。ESDAツールの目的の一つは、異常に大きいまたは小さい値（異常値）を見つけ出すことです。異常値とは、エラー、もしくは、データセット内の注目すべきデータのことです。異常データを検出するには、［Semivariogram/Covariance Cloud（セミバリオグラム／共分散クラウド）］や［Voronoi Map（ボロノイ図）］ツールが特に便利です。
9. なぜ、ArcGIS Geostatistical Analystの［Semivariogram/Covariance Cloud（セミバリオグラム／共分散クラウド）］ダイアグラムは、最大300ペア サンプルが必要なのですか？
Answer: デフォルトでは、［Semivariogram/Covariance Cloud（セミバリオグラム／共分散クラウド）］ツールは、最大300データ ポイント、合計でおよそ45000ポイント ペアまで機能します。膨大な数のポイントからすべての注目すべきデータを検出するのは困難であり、パフォーマンスと実用性の点から、この数字が決められています。しかし、設定された最大値は、＜C:\Program Files\ArcGIS\Utilities\＞AdvancedArcMapSettings.exeから変更できます（右図参照）。
ただし、最大値を大きくすると、膨大なデータセットの場合、パフォーマンスが低下する可能性があります。
10. 最適なサーフェスを作成するには、どのくらい測定データが必要ですか？
Answer: ArcGIS Geostatistical Analystは、少なくとも10個の測定データがあれば機能します。しかし、より多くの測定データがあれば、より良い推定が行えます。一般的に、空間相関の低いデータは、空間相関の高いデータよりも多くの測定データを必要とします。本製品では、クリギングにおいて、サーフェス作成のために少なくとも10ポイントのデータが必要となります。
11. データの選択／非選択は、予測結果に影響しますか？
Answer: はい。Geostatisticalウィザードでは、新規サーフェス作成に、入力データの選択サブセットのみを利用します。
12. ArcGIS Geostatistical Analystで実行された予測モデルの最適なパラメータを推定するためには、さらに別のソフトウェアが必要ですか？
Answer: いいえ。ArcGIS Geostatistical Analystはデータの予備調査とバリオグラフィ解析に必要なツールを提供しています。正確なサーフェスを作成するために、トレンド除去、クラスタ分離、二変量正規性チェック、データ変換、交差検定、検証、モデル比較などの多くの分析ツールが含まれています。
13. どのような場合に、sphericalではなくセミバリオグラム タイプを使用するのですか？
Answer: ArcGIS Geostatistical Analystで使用されるセミバリオグラム モデルは、データの特性に依存します。デフォルトでは、地球統計学の分野やソフトウェアで最も一般的なspherical semivariogramが使用されます。理論的な視点からすると、J-Besselモデルが最良のモデルです。
14. ArcGIS Geostatistical Analystで使用するlagサイズをどのように決定したらよいですか？
Answer: 有意な相関関係の距離（範囲）がx軸の2/3を占めるように、lagサイズとlag数を設定することをお勧めします。（右図参照）
常に複数のセミバリオグラムの交差検定統計を比較して、予測エラーがより小さくなる手法を選択するようにしておくとよいでしょう。技術資料「Introduction to Modeling Spatial Processes Using Geostatistical Analyst」をご覧ください。
15. どの補間手法を使用すべきか判断するには？
Answer: 最良の補間手法を決定するには、ESDA(Exploratory Spatial Data Analysis)ツールをご利用ください。たとえば、トレンド解析結果では、一つのクリギング モデルを利用する前に、データから広域なばらつきを取り除くため、Local Polynomial Interpolationを利用します。
一般に、決定論的な補間手法（Inverse Distance Weighted、Radial Basis Functions、Local Polynomial Interpolation）は、その予測がどのくらい正しいかという情報が提供されないため、意思決定に使用することは推奨されません。地球統計学に基づく補間手法（例：クリギング）は、ESDAと診断（交差検定や検証）の結果に基づいて選択されます。
16. ArcGIS Geostatistical Analystは、ブロック型補間はできますか？
Answer: はい。ブロック型補間はすべての補間手法で利用でき、その結果はラスタに保存できます。
17. ArcGIS Geostatistical Analystは、バリアをサポートしていますか？
Answer: いいえ。現バージョンのArcGIS Geostatistical Analystは、バリアをサポートしていません。
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