地下ローカル シーンでの地震の探索

地震は毎日のように発生しており、地球の表面は私たちの足元で常に動いていることを気づかされます。 2011 年 2 月 21 日の午後 12 時 51 分に、ニュージーランドのクライストチャート市に地震が発生しました。 震源地は市内中心部から 10 km 以内の場所で、甚大な被害と多数の犠牲者を出しました。

このレッスンでは、過去の地震を 3D と地下で探索し、視覚化します。 Scene Viewer にローカル シーンを作成し、フィルターと記号を適用し、地震の発生地と市のランドマークとの間の距離を計測します。

このレッスンは、2022 年 4 月 12 日に最終テストされました。

最終結果の表示​

要件

• ArcGIS 組織での公開者または管理者ロール (「無料トライアル」の取得)

ローカル シーンの構築

ニュージーランドのクライストチャーチで発生した地震のシーンを作成するには、その地域のデータが必要です。 Land Information New Zealand (LINZ) は大規模なデータ リポジトリを提供しています。この中に含まれるクライストチャーチの高解像度の画像データと標高データを使用し、2011 年に発生した地震をマッピングします。

まず、クライストチャーチ地域の画像と標高を使用し、Scene Viewer でローカル シーンを作成します。 このローカル シーンは、後ほど主題データを追加するための基盤となります。

新しいローカル シーンの開始

Scene Viewer には、ArcGIS Online からアクセスできます。

1. ArcGIS の組織アカウントにサイン インします。

   注意:

   組織のアカウントがない場合、ArcGIS の無料トライアルにサイン アップできます。

2. リボンの [シーン] をクリックします。

   

   Scene Viewer ウィンドウが開いて各種シーン オプションが表示されます。

3. Scene Viewer ウィンドウを閉じます。

   グローバル シーンが開き、地球が球体として表示されます。 グローバル シーンまたはローカル シーンを作成できます。 グローバル シーンは、3D 球体サーフェスとして地球を描画します。

   

   一方で、ローカル シーンでは、地図投影を使用して 2 次元の平坦なサーフェス上に地球を描画します。

   

   見栄えやカートグラフィック的な好みに応じて、グローバル シーンかローカル シーンを選択します。 さらに、一部のレイヤー (Web メルカトル以外の投影座標系を使用するキャッシュ レイヤー) は、ローカル シーンにしか描画できません。

   注意:

   キャッシュ レイヤーには、画像、シーン レイヤー、標高データ、タイル レイヤーを含めることができます。

   ニュージーランドのクライストチャート周辺で発生した地震のクラスターをマッピングします。 グローバル シーンよりもローカル シーンの方が適している理由が 2 つあります。1 つは、ローカル エリアにシーンをクリップすると地下のナビゲーションが簡単に行えること。もう 1 つは、ローカル投影座標系の高品質の画像データと標高データを活用できることです。

4. Scene Viewer の上部のユーザー名の横にある [新しいシーン] をクリックし、[新しいローカル シーン] を選択します。

   

   世界の表示が球体の地球から平坦なサーフェスに変わります。

5. ユーザー名の下にある、垂直方向のツールバーで、[ベースマップ] をクリックしてベースマップ ギャラリーを開きます。

   

   シーンで使用されている現在の背景地図が青色でハイライト表示されます。 以下の例では、Esri 地形図背景地図が Web メルカトル座標系で表示されます。

   

   ヒント:

   組織の管理者が、別のデフォルト背景地図を選択することがあります。 また、異なる空間参照の中に複数の背景地図を含むようギャラリーを構成することもあります。ただしその場合、背景地図が Scene Viewer タイル スキーマの要件を満たしている必要があります。

   シーンの座標系 (空間参照とも呼ばれる) は、シーンの背景地図と一致します。

6. ベースマップ ギャラリーを閉じます。
7. アプリケーション上部で [マイ シーン] の横のアイコンをポイントし、シーンの空間参照の WKID (Well-Known ID) 番号を確認します。

   WKID 番号 102100 は、Web メルカトル投影座標系に該当します。

   

   ヒント:

   シーンを作成する場合、背景地図を複数回切り替えてからシーンの空間参照を設定できます。

   シーンには、背景地図に加えて標高データもすでに含まれています。

8. [レイヤー] ウィンドウがまだ開いていない場合は、[レイヤー] ボタンをクリックします。

   

9. [レイヤー] ウィンドウで [地表] セクションを展開します。

   

   Terrain3D は標高レイヤーとしてすでにリストに入っています。 このレイヤーは、3D のシーンで丘陵や渓谷を描画するときに使われる標高情報を示します。

   注意:

   組織で別のデフォルト標高レイヤーを使用していても、このレッスンには影響しません。

画像の追加

次に、クライストチャーチ地域の航空写真を追加します。

1. [レイヤー] ウィンドウで、[レイヤーの追加] をクリックします。

   

2. [レイヤーの参照] で、ウィンドウ上部のドロップダウン リストをクリックして、[ArcGIS Online] を選択します。

   

3. 「Christchurch Imagery owner: Learn_ArcGIS」をコピーして検索バーに貼り付け、Enter キーを押します。
4. [Christchurch Imagery] レイヤーの [追加] ボタンをクリックしてシーンに追加します。

   

   データ不一致の問題があることを知らせるメッセージが表示されます。

   

   現在の背景地図と標高レイヤーはどちらも Web メルカトルですが、使用したいイメージレイヤーは異なる投票座標系 (NZGD 2000 New Zealand Transverse Mercator) を使用しています。 このイメージ レイヤーは使用できますが、現在の背景地図や標高レイヤーとの併用はできません。

   注意:

   投影法にはさまざまな種類があり、それぞれに異なる方法で球体の地球を平坦化して平面に投影します。 ニュージーランド投影法と Web メルカトルはどちらもメルカトル投影法に基づいていますが、ニュージーランド投影法は特定の地域を歪みを抑えてマッピングできるよう設計されています。

5. [データの不一致] ウィンドウで、[削除] をクリックします。

   背景地図レイヤーと標高レイヤーがシーンから削除され、[Christchurch Imagery] レイヤーが追加されます。

   

6. [レイヤーの追加] ウィンドウで、[完了] をクリックします。

   

7. [マイ シーン] 横のアイコンをポイントし、シーンの現在の空間参照を表示します。

   

   ヒント:

   WKID は epsg.io で検索できます。

   最初のレイヤーが追加され、シーンの空間参照は 102100 ではなく 2193 に設定されます。 これは、NZGD 2000 New Zealand Transverse Mercator の WKID です。

   注意:

   シーンに追加したすべてのキャッシュ済みレイヤーは、シーンの空間参照と一致する必要があります。 フィーチャ レイヤーはキャッシュされないレイヤーなので、この制限は適用されません。シーンの空間参照と一致するよう、自動的にリアルタイムに再投影されます。

8. シーンを拡大して調査します。

   ヒント:

   シーンを移動する方法については、「シーンのナビゲーション」をご参照ください。

   画像は完全な平面です。

9. 必要に応じて、[レイヤー] ウィンドウで [地表] を展開します。

   デフォルトの標高レイヤーは削除されています。 現在のシーンには、丘陵や渓谷の描画に使用できる標高データがありません。

   

標高レイヤーの追加

次に、標高レイヤーを追加します。 この標高データも LINZ から取得したもので、[Christchurch Imagery] レイヤーと同じ空間参照を使用しています。

1. [レイヤー] ウィンドウで、[レイヤーの追加] をクリックします。
2. 「Christchurch Elevation owner: Learn_ArcGIS」をコピーして検索バーに貼り付け、Enter キーを押します。
3. 検索結果で [Christchurch Elevation] レイヤーの [追加] ボタンをクリックします。 [完了] をクリックします。

   [レイヤー] ウィンドウの [地表] セクションに、[Christchurch Elevation] レイヤーが自動的に追加されています。

   

   シーンで、画像が 3D 標高サーフェス上にドレープされ、クライストチャーチ周辺地域が写実的に表示されます。

4. マウスの右ボタンを使用して、シーン内を移動して、この地域の地形を探索します。

   

5. ユーザー名の下にある、垂直方向のツールバーで、[レイヤー] ボタンをクリックし、[Christchurch Elevation] チェックボックスをオフにします。 チェックボックスをもう一度クリックしてオンにします。

   

   ヒント:

   シーンには必ずしも標高が必要となるわけではありません。たとえば、マッピングする地域が平坦である場合や、データやマップ テーマが標高の変化の影響を受けない場合などです。

6. [レイヤー] ウィンドウを閉じます。

   これで、クライストチャーチ地域の画像と標高が同じ空間参照でシーンに追加されました。

   

   画像エリアの外側に、地球の残りの部分にはグリッド パターンが描画されます。 次に、シーンの邪魔にならないように、この地表を透明にします。

7. [背景地図] ボタンをクリックします。

   ギャラリーに表示されるほぼすべてのベースマップは、このシーンの空間参照では使用できません。

8. [背景地図] ウィンドウの下部で [地表の透過表示] を 100% に設定します。

   

   シーンの背景からグリッド パターンが消えます。

   

9. [ベースマップ] ウィンドウを閉じます。
10. [レイヤー] ウィンドウの横のツールバーで、[保存] をクリックします。

    

11. [シーンの保存] ウィンドウの [タイトル] に「Christchurch Earthquake, 2011」と入力します。
12. [概要] には「A local scene of the Christchurch area showing underground earthquake data」と入力します。
13. [タグ] には「Earthquake, Christchurch, New Zealand, underground, 3D」と入力します。 タグの入力後は、毎回 Enter を押します。

    

14. [保存] をクリックします。

これで、地域の標高と画像データを使用し、対象エリアのローカル シーンが作成されました。 次に、シーンにデータを追加し、地下の地震を視覚化します。

地震のマッピング

基盤のシーンを構築したので、次に地震をマッピングします。 次に、地震データをフィルタリング、シンボル表示、ラベル付けします。

地震データの追加

まず、United States Geological Survey (USGS) から提供された、2000 年～ 2018 年の間に世界中で発生したすべての地震を示すフィーチャ レイヤーを追加します。

1. [レイヤー] ウィンドウで、[レイヤーの追加] をクリックします。
2. 「World Earthquakes owner: Learn_ArcGIS」を検索し、[追加] ボタンをクリックします。
3. [完了] をクリックします。

   World Earthquakes レイヤーが [レイヤー] ウィンドウに追加されます。

   

   このレイヤーはシーンと同じ空間参照を使用しませんが、キャッシュされたレイヤーではないので、一致するよう Scene Viewer が再投影します。

4. シーンを確認します。

   最初のうちは、地震データは見づらいかもしれません。 ポイントはすべて地下に描画されており、記号も小さく表示されています。 ズーム アウトするとより明確になります。

   

   注意:

   World Earthquakes ポイント フィーチャ レイヤーの色またはシンボルは、上記の画像に表示されたものと異なる場合があります。

   地震ポイントには、座標情報の一部として標高値 (Z 値、高さとも呼ばれる) が含まれているため、Scene Viewer は 3D 空間で正しい位置に描画できます。 次に、3D 座標を使用して、データをさまざまな方法で表示してみます。

5. [レイヤー] ウィンドウで [World Earthquakes] レイヤーをクリックし、レイヤーのスタイル オプションを開きます。
6. [描画スタイルを選択] で、[2D マーカー] カードの [オプション] をクリックします。

   

   [標高モード] プロパティは [絶対高度] に設定されています。

7. [標高モード] を [地表] に変更します。

   

   ポイントが標高レイヤー上にドレープされます。 X 座標と Y 座標で描画され、Z 座標は無視されます。

8. [標高モード] を [絶対高度] に戻します。
9. [完了] を 2 回クリックします。

シーンの概要の作成

追加した地震データは、探索するクライストチャーチ地域よりもはるかに広い範囲を網羅しています。 次に、シーンをクリップして、対象地域のみを表示します。 特に地下のデータの場合は、シーンをクリップするとデータのフォーカスと探索がしやすくなります。 クリップすると、シーンのパフォーマンスも向上します。

1. [レイヤー] ウィンドウの [Christchurch Imagery] レイヤーで、オプション ボタンをクリックして、[ズーム] を選択します。

   

2. マップを画面移動およびズームして、上から見たクライストチャーチ市内中心を表示します。

   

   注意:

   マップ範囲は、画面サイズや解像度によって若干異なることがあります。 市の南側にあるいくつかの丘陵を含めるようにしてください。

3. [レイヤー] ウィンドウで [プロパティ] ボタンをクリックします。

   

4. [指定範囲にクリップ] をクリックします。

   

5. 縮小します。

   シーンは、前に表示されていた地域にトリミングされます。

6. 地下の地震データが表示されるまでシーンを傾けます。

   

   また、地震が指定エリアにクリップされています。

   ヒント:

   選択した範囲を見失わずに、シーンを探索しながら [指定範囲にクリップ] スイッチのオンとオフを切り替えることができます。

7. [レイヤー] ウィンドウに戻ります。

地震データのフィルター処理

震域には多数の小さな地震が発生しています。被害はなく、揺れもわずかにしか感じません。 次に、大きな地震 (マグニチュード 4.1 以上の地震) のみを表示するようデータを絞り込みます。

1. [レイヤー] ウィンドウで [World Earthquakes] レイヤーのオプション ボタンをクリックして、[レイヤー プロパティ] を選択します。

   

2. [フィルター] で [Magnitude [数値]] を選択します。

   ヒストグラムが表示されます。 シーンに表示したいマグニチュードの最小値と最大値を設定できます。

3. 最小値 [2.5] を「4.1」に変更します。

   

   ヒストグラムが更新され、データの半分ほどが表示から除外されます。 また、シーンも更新され、ポイント数も少なくなります。

4. [完了] をクリックします。

地震データのシンボル表示

現時点では、シーン内のすべての地震の見た目は似ています。 次に、マグニチュードによってサイズや色が異なる 3D シンボルを使用し、ポイントをシンボル表示します。

1. [レイヤー] ウィンドウで [World Earthquakes] レイヤーをクリックします。
2. [表示するメイン属性を選択] で、[Magnitude] を選択します。
3. [描画スタイルの選択] で、[3D 数と量] の [選択] をクリックします。

   

   シーンのポイントに列が表示されます。

4. [3D 数と量] で、[オプション] をクリックします。
5. [サイズ (最小 - 最大)] の横で「200」と「1000」と入力します。

   

   シンボルが大きくなります。 次に、形状を変更してシンボル表示します。

6. [マーカー] の横にある円柱のシンボルをクリックします。
7. [基本的な形状] ウィンドウで球体をクリックし、[終了] をクリックします。

   

   マップの球体のサイズと色はそれぞれに異なります。サイズが大きく、色が濃いシンボルは、大きい地震を表します。 スライダー コントロールは、サイズと色が特定の値にどのように関連しているかを示します。

   

   スライダーのグレーのヒストグラムは、このシーン内のほとんどの地震はマグニチュード 3 ～ 6 であることを示しています。

8. 上部のスライダー ハンドルの横のラベルをクリックし、「6」に変更します。

   注意:

   スライダーをドラッグして値を変更することもできます。

   

   マグニチュード 6 以上の地震が、最大サイズの濃い色で描画されます。

   シンボルの色とサイズを見るとデータを直感的に解釈できますが、ラベルを追加するとマグニチュードの値をより明確に説明することができます。

9. ウィンドウの下部にある [ラベル] 切り替えスイッチをクリックします。
10. [テキスト] で、[Magnitude] を選択します。

    

11. シーン上で、この地域で発生した最大の地震 (マグニチュード 6.1 の地震) を特定します。

    

    この地震は、この地域で発生した他の大規模な地震と同等の深さで発生しています。

12. [完了] を 2 回クリックして、[レイヤー] ウィンドウに戻ります。
13. [シーンの保存] をクリックします。 [シーンの保存] ウィンドウで [保存] をクリックします。

このレッスンでは、地下の地震をマッピングしました。 対象地域にシーンをクリップし、大きい地震にのみフォーカスできるようデータを絞り込み、データをシンボル表示してラベル付けすることで、ナビゲートしやすく直感的に理解できるシーンを作成しました。 次に、2011 年の地震によるクライストチャーチ市への影響を見ていきます。

地震の発生地と市のランドマークとの比較

2011 年に発生した地震は、クライストチャーチ市とニュージーランドに大きな被害を与えました。 185 人が死亡し、市内の建物やインフラストラクチャも損害を被りました。 次に、地震の震源地と市の中心地までの距離を計測します。

市のランドマークの追加

地震の地下のシーンを構築したので、次に、その場所と市を比較します。 2011 年の地震によって大打撃を被った、市内の重要なランドマークのデータを追加します。

1. [レイヤー] ウィンドウで、[レイヤーの追加] をクリックします。
2. 「Christchurch Landmarks owner: Learn_ArcGIS」を検索し、追加します。

   

3. [完了] をクリックします。

   シーンには 7 つのポイント フィーチャが追加され、それぞれがクライストチャーチ市内のランドマークの建物を表します。

   

   地震フィーチャとは異なり、これらのポイントの座標値には Z 値は含まれません。 この 2D データは地表標高の上にあります。 次に、ポイントにラベルを付けて区別しやすくします。

4. [Christchurch Landmarks] レイヤーでオプション ボタンをクリックし、[レイヤー スタイル] を選択します。

   スタイルには [2D マーカー] を選択しておきます。 2D マーカー シンボルは、画面の拡大と縮小に対して相対的に同じサイズを維持する必要があります。

5. [2D マーカー] カードで [オプション] をクリックします。
6. [ラベル] スイッチをクリックします。
7. 必要に応じ、[テキスト] には [名前] を選択します。 [色] は [明るい] を選択します。

   

8. [完了] を 2 回クリックして、[レイヤー] ウィンドウに戻ります。

地震の属性の確認

地震は地下で発生しますが、ランドマークは地上にあります。 次に、両方のレイヤーを同時にナビゲートし、調査しやすくするために、イメージ レイヤーを透明にします。

1. シーンを地表に対して垂直にし、北が上に向くよう、P キーと N キーを押します。
2. [Christchurch Imagery] レイヤーでオプション ボタンをクリックし、[レイヤー プロパティ] を選択します。
3. [透過表示] を [40%] に設定します。

   

   シーンの画像が淡色になり、非表示の地震が明らかになります。 最大の地震は市のはずれで発生しています。

   

4. 画像の上から最大の地震発生地をクリックします。

   ポップアップに、この地震は地下 5.9 km で 1:51 PM に発生したことが表示されます。

   

5. ポップアップを閉じます。
6. シーンを傾けて地下をナビゲートし、他の地震発生地をクリックして詳細を確認します。

   2011 年 2 月 11 日の地震の後も、数日間にわたって何度も地震が発生し、これらの地震には関連性があり、余震であることがわかります。

距離の計測

2011 年にクライストチャーチで発生した地震は、世界の他の場所で発生した、マグニチュードがもっと大きい地震よりも大きな被害をもたらしました。 打撃が大きかったのは、都市に近い場所で発生したことと、震源地が比較的浅い場所だったことが原因です。

不幸にもクライストチャーチ中心に建つ 7 階建ての CTV ビルが崩壊し、115 人の命を奪いました。 次に、震源地からこのビルの位置までの距離を計測します。

1. ツールバーで、[解析] をクリックして [距離の計測] ツールを開きます。

   

2. マグニチュード 6.1 の地点と CTV ビルの場所が表示されるよう、シーンを配置します。
3. マグニチュード 6.1 地点の中心をクリックします。

   発生地から遠ざかるとオレンジ色の線が現れ、計測できるようになります。

   

4. CTV ビルのランドマーク ポイントをクリックします。

   ヒント:

   [距離の計測] ツールを使用しながら、シーンのズームや傾斜を行えます。

5. [距離の計測] ツールで [単位] を [キロメートル] に変更します。

   距離はツールとシーンにリストされます。

   

   震源地は CTV ビルから約 8.5 km の場所です。 計測値は、クリックした地点の中心からの距離によって異なることがあります。

6. [距離の計測] ツールを閉じてシーンを保存します。

   2011 年の地震で亡くなった方の半数以上が、CTV ビルの崩壊によって犠牲になりました。 現在、CTV ビルの跡地には、地震の犠牲者を追悼して 185 脚の白い椅子が置かれています。

このレッスンでは、投影座標系のデータを使用してローカル シーンを作成する方法を学びました。 地下データを追加し、フィルターや記号を適用して 3D での視覚化とナビゲーションを強化しました。 最後に、ポップアップと計測を使用してシーンを探索し、多大な被害を出した 2011 年の地震のパターンを見出し、洞察を得ました。

地震のような地下現象のマッピングは、3D ビジュアライゼーションを活用しなければ困難です。 ローカル シーンを作成してフォーカス エリアにクリップすることで、2011 年の地震と周辺テレイン、この地域で発生した他の地震、クライストチャーチのランドマークとの空間リレーションシップを視覚化できます。

その他のレッスンについては、「Learn ArcGIS Lesson ギャラリー」をご参照ください。

使用許諾

• Land Information New Zealand (LINZ)
• United States Geological Survey (USGS)