プロジェクトには [Chesapeake Bay Dissolved O2] という名前のマップが含まれ、このマップには地形図ベースマップと次のデータ レイヤーが含まれています。

• [DissolvedO2] レイヤーには、1984 年以降に溶存酸素や他の多くの化合物が監視された場所が表示されます。 マップ上には 131 のポイントしか表示されませんが、各場所には何百または何千もの履歴計測値が含まれています。
• [Bay] レイヤーは、湾の海岸線の単純化されたポリゴンを表します。

マップをポイントすると、ポインターが変化します。

[マップ操作] ツールを有効化すると、スワイプ効果が無効になるため、通常の画面移動とズームができるようになります。

[チャート プロパティ - DissolvedO2] ウィンドウと [Dissolved02 – DissolvedO2 のチャート] ウィンドウが表示されます。

これで、チャートに各日付の溶存酸素計測値の平均が表示されるようになりました。

[MeasureValue] フィールドに格納されている溶存酸素計測値が、ライン チャートの垂直 Y 軸にプロットされます。 これで、データを個別に集約できるようになりました。 [SampleDate] 属性は日付として格納されているため、デフォルトのオプションは [個数] です。 この方法では、観測データが記録された日数がカウントされます。 [MeasureValue] は数値として格納されているため、別の算術演算を適用できます。

[ラインの接続] では、使用可能な計測値を持たない日付がある場合でもラインが確実に接続されるため、ライン チャートが読みやすくなります。

チャートのタイトルとチャート ウィンドウが更新されて [DissolvedO2 - SampleDate における平均 MeasureValue の変化] になり、ライン チャートの生成に使用された変数を反映します。

チェサピーク湾の溶存酸素には、明確な季節周期があります。 平均溶存酸素濃度は冬の間に最高になり (平均濃度が 12 ～ 13 mg/L にまで上がり)、夏の間に最低になります (平均濃度が 5 ～ 6 mg/L にまで下がります)。 5.0 mg/L 未満の場合は不健全であると見なされるため、6 月から 9 月までの間の溶存酸素濃度を調査する必要があります。 ただし、平均溶存酸素濃度が 0.2 mg/L (海洋生物を維持できないことを示す) に近いときがなかったことを確認できたのは朗報です。

[タスク] ウィンドウが表示されます。

タスクが開きます。 このタスクは、[DissolvedO2] レイヤーに対して 3 つの部分から成るクエリを実行する 1 つのステップで構成されています。

タスクのパラメーターは次のとおりです。

• [入力行] で [DissolvedO2] を選択します。
• [選択タイプ] で [新規選択セット] を選択します。

式は次の SQL クエリを使用します。

• TotalDepth が 5 より大きい
• かつ SampleDate が 6/15/2014 12:00:00 AM より後
• かつ SampleDate が 9/16/2014 12:00:00 AM より前

クエリの式により、2014 年 6 月 15 日から 2014 年 9 月 15 日までの間に 5 メートルを超える深さで取得されたすべてのサンプルが選択されます。

タスクのフィルターにより、ライン チャートで 2014 年の夏のポイントが自動的に選択されます。

チャートが更新されて、選択されたポイントのみが表示されます。

2014 年の夏の数か月間は、平均溶存酸素濃度が明確なパターンなしで上下に変動しています。 1 つの季節だけを見ると、データセット全体で確認できる季節的な傾向が消えます。 これは好都合です。季節的な傾向があると、内挿ワークフローで問題が発生する可能性があります。 この 3 か月間の計測値だけを使用する場合は、季節的な傾向を無視できるようです。

• [変数] の [数値] で [MeasureValue] を選択します。
• [ビン] に「64」と入力します。

[DissolveO2 - MeasureValue の分散] ウィンドウが更新され、すべてのサンプルについての [DissolvedO2] のヒストグラムが表示されます。

2014 年の夏のサンプルが、青で選択されたままの状態です。

ヒストグラムが更新され、2014 年の夏の選択されたサンプルだけが表示されます。 2014 年の夏は、ほとんどのデータ計測値が溶存酸素 3 mg/L ～ 9 mg/L の範囲内でした。 夏の 3 か月間の平均濃度は 5.26 mg/L でした。

しかし、ヒストグラムの左端の 2 つのバーは注目に値します。溶存酸素濃度が平均よりかなり低いうえに、非常に多くのサンプルでそれらの溶存酸素濃度が観測されています。 次に、これらを調査します。

ビンのプロパティにより、全部で 4086 のサンプルのうち 185 のサンプルの溶存酸素濃度が 0 ～ 0.2 であったことが明らかにされます。 これはデッド ゾーンの兆候であるため、この結果は非常に懸念すべきものです。 ただし、デッド ゾーンは、溶存酸素濃度が長期間にわたって持続的に低い場合にのみ発生します。 これらの場所の溶存酸素濃度が持続的に低いかどうかが、次のモジュールの焦点になります。

チャートを閉じても、チャートはプロジェクトから削除されません。

[Kernel Interpolation] レイヤーの [Cross validation] ウィンドウが表示されます。

このテーブルには、各計測ポイントの交差検証結果が含まれています。

ポイントごとに、ポイントの [Measured] の値と交差検証の [Predicted] の値が保持されています。 [Error] の値は、[Predicted] の値から [Measured] の値を引いて算出されます。 [Error] の値が 0 より大きい場合は、交差検証の予測が実際の値よりも高かったことを意味します。 [Error] の値が 0 より小さい場合は、予測が実際の値よりも低かったことを意味します。

並べ替えられた [Error] 列では、最小の交差検証誤差が -2.76 になっています。 これは、交差検証で予測された溶存酸素濃度が、その位置の実際の値よりも 2.76 mg/L 低かったことを意味します。

最大の交差検証誤差は、約 3.03 です。 これは、交差検証で予測された溶存酸素濃度が、そのポイントの計測値よりも約 3.03 mg/L 高かったことを意味します。

テーブル内のレコードを選択すると、左側のグラフで、関連付けられたポイントがハイライト表示されます。 このレコードでは、ポイントはグラフの X 軸上にあります。

このグラフでは、各ポイントの予測値に対する計測値の散布図が、ポイントの青い回帰直線とともに表示されています。 予測値が計測値と近いのが理想的です。そのため、回帰直線が 45 度の角度に沿っていることを期待します。 回帰直線がこの理想の 45 度の角度にどれだけ近いかを評価するために、ウィンドウにグレーの参照ラインが表示されています。 ここでは、青い回帰直線がグレーの参照ラインよりも少し平らになっており、これらのラインの周りのポイントにかなりのばらつきがあります。 ただし、この違いはあまり重大でないように思われます。 青いラインが完全な平らまたは完全な垂直に近かった場合は、受け入れるべきではない重大な問題を示します。

[Error] タブには、計測値に対する交差検証誤差の散布図が表示されています。 このグラフは、交差検証誤差が計測値に依存していないかどうかを確認するために使用されます。

溶存酸素濃度が低くても、中間でも、高くても、同じように正確な予測を行いたいため、誤差と計測値の間の非依存性は重要です。 誤差と計測値の間の非依存性は、平らな回帰直線によって示されます。 このグラフでは、回帰直線が下降しています。これは、非常に高い計測値が低めに、非常に低い計測値が高めに予測されたことを示します。

これはスムージングと呼ばれ、一般的な現象です。 グラフ内のスムージングの程度は標準的です。ただし、このスムージングのおかげで、実際には不健全または危険な溶存酸素濃度を持つ位置で、モデルが間違って安全な濃度を予測している可能性があることに注意する必要があります。 これで解析の続行を断念する必要はありませんが、解析結果を報告するときにこれを開示する必要があります。

[Summary] タブでは、[Table] タブ上の情報に関する統計情報のサマリーが表示され、交差検証の結果を評価するための簡単で便利な方法が提供されます。

[Root-Mean-Square] は、モデルの精度を評価するための最も重要な統計情報です。 この値は常に 0 より大きくなりますが、この値が 0 に近づくほど、交差検証の予測が計測値に近くなります。 ここでの約 1.12 という [Root-Mean-Square] の値は、平均で、予測値が溶存酸素 1 mg/L より少し多く実際の値から外れていたことを示します。 その他すべての統計情報はモデルに関する有用な情報を提供しますが、[Root-Mean-Square] の値は予測の精度を直接計測する唯一の値です。

注目すべきもう 1 つの統計情報のサマリーは、[Mean] の値です。 これは、交差検証誤差の平均で、モデルが高すぎる予測をする傾向にあるか、低すぎる予測をする傾向にあるかを評価するために使用されます (これはバイアスと呼ばれます)。 モデルにバイアスがない場合、この値は 0 に近くなります。 この値が 0 よりかなり大きい場合は、モデルが体系的に高すぎる予測をしていることを意味します。 同様に、この値が 0 よりかなり小さい場合は、モデルが体系的に低すぎる予測をしていることを意味します。 ここでの約 0.045 という値は、このモデルが非常に小さいバイアスを持つことを示します。 平均して、このモデルは約 0.045 mg/L 高い予測をしていますが、これはごく少量です。 このような [Mean] の小さな値に基づき、モデルにバイアスがないと見なしても差し支えないでしょう。

2015 年 6 月 15 日から 2015 年 9 月 15 日までの間に 5 メートルを超える深さで取得された計測値が選択されます。

先に作成したチャートが [コンテンツ] ウィンドウに表示されていることを確認できます。 チャートは、一種のレイヤー プロパティとして格納されており、マップの [コンテンツ] ウィンドウにあるレイヤー リストで管理します。

ヒストグラム チャートが自動的に開いて更新され、2015 年の夏の溶存酸素計測値だけが表示されます。

このヒストグラムは、2014 年の夏のヒストグラムと似ています。 ほとんどの溶存酸素計測値は約 3 mg/L ～ 9 mg/L で、ここでも左側に 0.2 mg/L という危険な濃度に近いレベルの大きなバーがあります。

このライン チャートも 2014 年の夏のライン チャートと似ています。 チェサピーク湾の全体的な平均溶存酸素濃度が、明確なパターンなしで上下に変動しています。 これは、この期間中の各位置の値の平均を問題なく求められることを意味します。

[ジオプロセシング] ウィンドウが表示されます。

この検索用語を実装するまたは含むいくつかのジオプロセシング ツールが返されます。

[ジオプロセシング] ウィンドウに [Kernel Interpolation With Barriers] ジオプロセシング ツールが開きます。

このパラメーターでは、内挿したいポイントが [DissolvedO2] レイヤーに含まれていることを指定します。

このパラメーターでは、溶存酸素計測値が [MeasureValue] フィールドに含まれていることを指定します。

このパラメーターでは、結果として生成される Geostatistical レイヤーの名前を指定します。

このパラメーターでは、[Bay] レイヤーが内挿でバリアとして使用されることを指定します。 これにより、ツールが水域距離を使用できるようになります。

[Bandwidth] パラメーターを空のままにしておくことで、バンド幅の値がツールによって決定されるため、[Root-Mean-Square] の交差検証誤差が可能な限り小さくなります。 今回も、このように Geostatistical Wizard によって最適なバンド幅が決定されました。

ツールが実行されます。 [Summer 2015] という名前のレイヤーが [Chesapeake Bay Dissolved O2] マップに追加されます。 このレイヤーは、2015 年の夏のチェサピーク湾全体の予測された平均溶存酸素濃度を表します。

2014 年の夏と同様に、2015 年の夏に平均溶存酸素濃度が非常に高かった場所は、入り江の先端と湾の南部の大西洋に近い部分です。 最低の溶存酸素濃度も、同様に湾の中央部と上部にあります。

[レイヤー プロパティ] ウィンドウが表示されます。

レイヤーの名前を「Summer 2014」に変更すると、2014 年の結果と 2015 年の結果を簡単に区別して比較できます。

Summer 2014 の溶存酸素濃度についての [Cross validation] ウィンドウが表示されます。

Summer 2015 の溶存酸素濃度についての [Cross validation] ウィンドウが表示されます。

[Root-Mean-Square] は、Summer 2014 では 1.117 でしたが、Summer 2015 では 1.002 に下がりました。 これは、Summer 2015 の交差検証の予測の精度が、Summer 2014 よりも約 10% 高かったことを示します。 その理由は、[Count] の値で示されているように、Summer 2015 に約 10% 多くのデータが含まれていたためであると考えられます (78 ポイントに対して 85 ポイント)。

[Mean] の値は、Summer 2014 では 0.045 でしたが、Summer 2015 では 0.021 に変わりました。 この値は 0 にできるだけ近い必要があります。ここでは、Summer 2015 のバイアスが Summer 2014 のバイアスよりも少し低かったことになります (ただし、どちらの夏のバイアスも低いレベルです)。

[Summer 2015] (右側) の青い回帰直線は、[Summer 2014] (左側) の回帰直線よりもグレーの参照ラインに近いように見えます。

[Summer 2014] と [Summer 2015] の [Error] タブのグラフは、ほとんど同じであるように見えます。 青い回帰直線が平らであるのが理想だということを思い出すかもしれません。 [Summer 2014] と [Summer 2015] の両方で見られるような回帰直線の降下は、モデルがデータをスムージングし、大きな値を小さめに、小さな値を大きめに予測していることを示します。

[Regression function] は、[Summer 2014] の青い回帰直線が、[Summer 2015] の青い回帰直線よりも少し右下がりに傾いていることを示します (-0.581 に対して -0.668)。 これは、[Summer 2014] には [Summer 2015] よりも少し多くのスムージングがあることを示します。

そのため、[Summer 2015] の内挿では、実際には不健全または危険な溶存酸素濃度を持つ位置で、間違って安全な濃度を予測している可能性が、[Summer 2014] の内挿よりも少し低いという結論に至ることができます。 ただし、どちらの年も重大なレベルのスムージングは示していません。

[ジオプロセシング] ウィンドウに [GA Layer To Rasters] ジオプロセシング ツールが開きます。

[Environments] タブに、[GA Layer To Rasters] ジオプロセシング ツールがサポートするジオプロセシング環境パラメーターが表示されます。 出力ラスターの範囲を [Bay] レイヤーの範囲と一致するように設定します。

これにより、出力ラスターが [Bay] レイヤーと同じ範囲を持つように指定されます。 [Extent] コントロールが [As Specified Below] に更新され、[Bay] レイヤーで定義されている、更新された最小および最大範囲が表示されます。

[DissolvedO2_2014] ラスター レイヤーがマップに追加されます。

• [Input geostatistical layer] が [Summer 2015] に設定されていることを確認します。
• [Output raster] に「DissolvedO2_2015」と入力します。
• [Output cell size] で、「500」と入力します。

[Summer 2014] と [Summer 2015] の両方の Geostatistical レイヤーがラスターに変換されたので、これらのレイヤーをマップから削除できます。

[シンボル] ウィンドウが表示され、[DissolvedO2_2014] レイヤーのデフォルトのラスター シンボルが表示されます。 チェサピーク湾の溶存酸素の値を適切にシンボル表示するために、カスタム ストレッチ レンダリングを使用して、デフォルトのシンボルを変更します。

既存のレイヤー ファイルからシンボルをインポートして適用します。

この [Symbology.lyrx] レイヤー ファイルには、[Dissolved O2] のラスターでの使用に適した既存のシンボルが含まれています。 このファイルを適用すると、[DissolvedO2_2014] ラスター レイヤーが[ストレッチ] レンダリングを使用して表示されます。 各セルは、その値に基づいてシンボル表示され、次のようになります。

• 5.0 mg/L を下回る溶存酸素濃度の予測値を持つセルは、赤色およびオレンジ色の陰影で表示されます。
• 5.0 mg/L を上回る溶存酸素濃度の予測値を持つセルは、黄色および緑色の陰影で表示されます。

5.0 mg/L は健全なレベルと不健全なレベルの間の一般的な閾値であるため、健全および不健全な溶存酸素濃度を持つと予測されているチェサピーク湾のエリアを、この配色によってすばやく確認できます。 次に、[DissolvedO2_2015] レイヤーにこのシンボルを適用します。

[Summer 2015] レイヤーに同じストレッチ シンボルが適用されます。

現在の[地形図] ベースマップ レイヤーが、[参照 (ライト グレー) (World Light Gray Reference)] および [キャンバス ベース (ライト グレー) (World Light Gray Canvas Base)] ベースマップ レイヤーに置き換えられます。

レイアウトには 2 つのマップを表示します。1 つは [DissolvedO2_2014] のマップで、もう 1 つは [DissolvedO2_2015] のマップです。 2 つ目のマップを作成するために、1 つ目のマップをコピーします。

[Chesapeake Bay Dissolved O2] マップが複製され、[Chesapeake Bay Dissolved O21] という名前が付けられます。

これで、両方のマップ タブが表示されるようになりました。

[2015 Chesapeake Bay Dissolved O2] マップの新しいマップ タブがリボンの下に表示されます。 これらのタブを使用して、両方のマップを切り替えることができます。

新しいレイアウトが作成され、マップ ビューアーに表示されます。 現在、レイアウトは空白です。 2014 年および 2015 年の溶存酸素のマップを含むマップ フレームを追加します。

[エレメント] ウィンドウが表示されます。

マップ フレームのサイズが調整されます。 次に、フレームをページのエッジに揃えます。

これにより、マップの左端にあったマップ フレームの [X] アンカー位置が、左端から 0.5 インチの位置に変更されます。

これで、マップ フレームがサイズ設定され、タイトル、サブタイトル、2015 年のマップを追加するためのスペースに揃えられました。

左側のマップが更新され、チェサピーク湾がマップの中央に配置されます。 右側のマップでも、このプロセスを繰り返します。

これで、2 つのマップ フレームが一列に並び、チェサピーク湾のエリアにズームしている状態になりました。 マップ フレームを横に並べて配置することで、2014 年の夏と 2015 年の夏の溶存酸素濃度の比較対照が容易になります。

テキストは小さく、汎用フォントを使用しています。 テキストを大きく、目立つようにします。

• [フォント名] で、[Century Gothic] を選択します。
• [フォント スタイル] で、[太字] を選択します。
• [サイズ] に「30 pt」と入力します。
• [色] で、[グレー 80%] を選択します。
• [アウトライン色] で [色なし] を選択します。

両方のマップにサブタイトルを追加する場合も、同様のプロセスを使用します。

書式設定されたテキスト ボックスの複製が表示されます。

方向を視覚的に示すため、方位記号をレイアウトに追加します。

これにより、必要に応じて変更できるデフォルトの方位記号が挿入されます。 使用可能な方位記号スタイルのギャラリーも用意されています。 このプロジェクトでは、マップから注意をそらせたくないため、デフォルトをそのまま使用します。

[2014 Chesapeake Bay Dissolved O2] マップ フレームの凡例が表示されます。 両方のマップに同じストレッチ シンボルを使用したため、凡例はどちらも同じです。 凡例のタイトルとサブタイトルは不要です。これは、マップのタイトルが、すでにマップ フレームの表示内容を示しているためです。

[DissolvedO2] および [Bay] のシンボルが表示されても、それらは凡例に表示されなくなります。 [2014 Chesapeake Bay Dissolved O2] マップでオンにしたレイヤーはすべて、デフォルトで凡例に表示されます。

溶存酸素濃度の範囲を示すラベルを除き、それ以外のすべてのテキストが凡例から削除されます。 最後に、レイヤー テキストの外観をレイアウトの残りのテキストと合うように変更します。

ラベルのテキストを変更するためのオプションが使用できるようになります。

• [フォント名] で、[Century Gothic] を選択します。
• [フォント スタイル] で、[太字] を選択します。
• [サイズ] に「18 pt」と入力します。
• [色] で [グレー 70%] を選択します。
• [アウトライン色] で [色なし] を選択します。
• [書式設定] タブで、[文字の間隔] に「5%」と入力します。

次に、タイトルを凡例に追加し、閲覧者が値の意味を理解できるようにします。

• [フォント名] で、[Century Gothic] を選択します。
• [フォント スタイル] で、[太字] を選択します。
• [サイズ] に「8」と入力します。
• [水平方向の整列] で、[中央] ボタンをクリックします。

これで、凡例がタイトルおよび単位のラベルを含むようになりましたが、凡例のカラー ランプは短い状態です。 凡例のパッチ サイズを調整することで、凡例のシンボル表示が長く幅広くなり、値の範囲の視覚化が容易になります。

• [パッチの幅] に「24 pt」と入力します。
• [パッチの高さ] に「24 pt」と入力します。

凡例のパッチ サイズが更新されます。

ボタンの上半分をクリックすると、デフォルトの縮尺記号が挿入されます。 方位記号と同様に、使用可能な縮尺記号スタイルのギャラリーがありますが、今回はデフォルトが適切です。

これで、作成した 2014 年と 2015 年の夏の溶存酸素マップが、レイアウトに効果的に表示されるようになりました。 レイアウトには、マップを理解する必要がある人に適した情報 (タイトル、サブタイトル、凡例など) が含まれています。 また、利用者にオリエンテーションを提供できるエレメント (方位記号や縮尺記号) も含まれています。 レイアウトには、ほんの少しの余白しか残っていません。

[レイアウトの印刷] ウィンドウが表示されます。