リモートの坑井調査を計画するための海流の予測

このチュートリアルでは、メキシコ湾で遠隔操作探査機 (ROV) を操作するミッション プランナーの役になります。 HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) 多次元ラスターから取得された 7 日間の予測を使用して、ROV を操作できるほど海流が穏やかになると予測される場所と時期を特定しましょう。 一連の井戸を調査して蓋をかぶせるためのミッションの計画では、時間と深さの次元で HYCOM ラスターをサンプリングし、潜水の機会を表示するチャートを作成し、海流の動力学を 3D で視覚化してアニメーション表示します。

このチュートリアルは、ArcGIS Pro 3.5 を使用して、2025 年 7 月 7 日に最終テストされました。異なるバージョンの ArcGIS Pro を使用している場合、機能や結果が異なる可能性があります。

最終結果の表示​

要件

• ArcGIS Pro (ソフトウェア アクセスのオプションをご参照ください)
• ArcGIS 3D Analyst extension

HYCOM ラスターの追加

ArcGIS Pro プロジェクト パッケージには、このチュートリアルに必要なすべてのデータおよびシンボルが含まれています。 プロジェクト パッケージをダウンロードして開いた後に、はじめに、メキシコ湾の範囲にクリップされた、含まれている HYCOM 多次元ラスターを解凍します。

プロジェクト パッケージのダウンロードと解凍

このチュートリアルのプロジェクト パッケージは ArcGIS Online 上でホストされています。 パッケージを解凍して開くと、その内部に、HYCOM 海流変数を含んでいる圧縮された CRF フォルダーがさらにあります。 このフォルダーを、プロジェクトで使用する前に展開する必要があります。

1. Predict ocean currents to plan remote well inspections プロジェクトをダウンロードします。
2. ダウンロードしたファイルを選択し、ダブルクリックして、ArcGIS Pro でプロジェクトを開きます。 プロンプトが表示されたら、ArcGIS アカウントの認証情報を使用してサイン インします。

   注意:

   ArcGIS Pro へのアクセス権限または組織アカウントがない場合は、ソフトウェア アクセスのオプションをご参照ください。

3. 必要に応じて、ArcGIS Pro の [展開場所の選択] ウィンドウで、プロジェクトのフォルダーを参照して選択し、コンテンツを展開します。

   展開場所を選択するよう求められなければ、アプリケーションはC:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections などのデフォルトの場所に展開されます。

   

   プロジェクトが開き、[Gulf of Mexico HYCOM] というタイトルのマップと [Gulf of Mexico Scene] というタイトルのシーンが表示されます。

   

4. File Explorer で、解凍したプロジェクトの位置 (たとえば、C:\Users\<NAME>\Documents\ArcGIS\Packages\ predict ocean currents to plan remote well inspections) を参照します。

   プロジェクト フォルダー名の後ろには、\predict ocean currents to plan remote well inspections_d33969 などの一連の文字が追加されます。

5. [commondata] フォルダーを開き、[userdata] フォルダーを開きます。
6. \commondata\userdata フォルダー内の [HYCOM_GoM.zip] ファイルを同じフォルダーに解凍します。

   このフォルダーには、後でこのチュートリアルで使用するレイヤーとスタイルのファイルもあります。

   

   HYCOM ラスターが解凍されました。 このラスターをマップに追加して、多次元プロパティを探索できるようになりました。

7. File Explorer で、[HYCOM_GoM] フォルダーが解凍されていることを確認します。

   

8. ArcGIS Pro の [カタログ] ウィンドウで [フォルダー] を右クリックして、[フォルダー接続の追加] を選択します。

   

   [フォルダー接続の追加] ウィンドウが表示されます。

9. [フォルダー接続の追加] ウィンドウで、[HYCOM_GoM] ラスターがある [userdata] フォルダーを参照して選択します。 [OK] をクリックします。

   

10. [カタログ] ウィンドウで、[フォルダー] を展開し、[userdata] を展開します。

    このフォルダー内にある [HYCOM_GoM] ラスターにアクセスできるようになりました。

    

11. [クイック アクセス ツールバー] で [プロジェクトの保存] ボタンをクリックして、プロジェクトを保存します。 現在のバージョンの ArcGIS Pro に保存するか確認されたら、[はい] をクリックします。

    

マップへの HYCOM ラスターの追加

このチュートリアルのシナリオは 2021 年 4 月 19 日に行われ、シミュレートされた 7 日間の海流予測を使用します。この海流予測は、少ない処理時間で一貫性のある出力が得られるよう、プロジェクト エリアにすでにクリップされています。 現実のシナリオでは、ArcGIS Living Atlas で提供されるほぼリアルタイムの HYCOM サービスのうちの 1 つが、海流 (あるいは海面の高さ、塩分濃度、温度さえも) を予測するために使用されるでしょう。

プロジェクトには、メキシコ湾のマップおよびシーンのタブが含まれています。 はじめに 2D マップを使用して、井戸の位置および HYCOM データを探索してサンプリングし、シーンに移動して結果を 3D で視覚化します。

1. 必要に応じて、[Gulf of Mexico HYCOM] マップをアクティブにします。

   

2. [コンテンツ] ウィンドウでマップ レイヤーを確認します。

   

   これらのレイヤーには、次のものがあります。

   • [Oil Wells] レイヤーは、30 の石油およびガスの井戸のコレクションで構成されています。
   • [Major Ocean Currents] は、ガルフ ストリーム ループ海流を表示するレイヤーです。ガルフ ストリーム ループ海流は、メキシコ湾を通り、フロリダの南端の周囲を蛇行する主要な海流です。 このレイヤーは、地球上の一貫性のある暖流および寒流を表示します。

   注意:

   [Major Ocean Currents] レイヤーは、ArcGIS Living Atlas of the World にあります。

3. [Gulf of Mexico HYCOM] ラスターをマップに追加する前に、[マップ操作] ツールを使用して、世界の主要な暖流および寒流のいくつかを縮小して探索してみましょう。

   

   井戸の位置の一部がガルフ ストリーム ループ海流の内側にあり、北西のその他の井戸がこの海流の外側にあります。

   

4. [カタログ] ウィンドウの [フォルダー] の下で、[HYCOM_GoM] ラスターを右クリックして [プロパティ] を選択します。

   

   [ラスター データセット プロパティ] ウィンドウが表示されます。

5. [ラスター データセットのプロパティ] ウィンドウで、[多次元情報] をクリックします。

   

6. [プロパティ] セクションを確認します。 [デフォルト変数] で [値] のドロップダウン メニューをクリックします。

   

   多次元 HYCOM ラスターには、2 つの変数 (u と v) および 2 つの次元が含まれています。 各変数は、深さと時間の次元を含んでいます。

7. [変数] の下で、[Eastward_Sea_Water_Velocity__u] を展開し、[Depth] および [StdTime] の次元を展開します。

   これで、[Depth] および [StdTime] の次元のプロパティを確認できるようになりました。

   • [Depth] の範囲は -5000 ～ 0、個数は 40 です。
   • [StdTime] の間隔は 3 時間、個数は 56、範囲は 2021-04-19T00:00:00 ～ 2021-04-25T21:00:00 です。

   

   次に、[HYCOM_GoM] ラスターを [Gulf of Mexico HYCOM] マップに追加します。

8. 各自で [Northward_Sea_Water_Velocity__v] 変数の次元のプロパティを調べてみてください。 終了したら、[キャンセル] をクリックして [ラスター データセットのプロパティ] ウィンドウを閉じます。
9. [カタログ] ウィンドウで、[HYCOM_GoM] ラスターを右クリックして [現在のマップに追加] を選択します。

   

   ラスターがマップに追加されます。

10. [マップ操作] ツールを使用して、[HYCOM_GoM] ラスターの範囲にズームします。

    

    HYCOM 多次元ラスターは、時間対応です。 ラスターをマップに追加するときに、タイム スライダーが画面の上部に表示されることに注意してください。 ここでは、タイム スライダーを折りたたんで非表示にすることをお勧めします。 このチュートリアルでは、後で時間を有効化して使用します。

11. マップ上でタイム スライダーにポインターを合わせて、折りたたみボタンをクリックします。

    

12. [コンテンツ] ウィンドウで、[HYCOM_GoM] レイヤーをクリックして選択します。
13. リボンの [ラスター レイヤー] タブをクリックします。 [レンダリング] グループで [DRA] ボタンをクリックします。

    ヒント:

    DRA は Dynamic Range Adjust (ダイナミック レンジ調整) を表します。

    

    マップが更新されます。

    

14. [コンテンツ] ウィンドウで、[HYCOM_GoM] レイヤーを確認します。

    

    このレイヤーの凡例には、海流の大きさにおける変化をより良く表示するためのカラー ランプの最小値と最大値が表示されます。

15. [マップ操作] ツールを使用して、[Oil Wells] レイヤー内のフィーチャにズームします。

    

16. [レンダリング] グループの [リサンプリング タイプ] ドロップダウン メニューをクリックし、[共一次内挿法] を選択します。

    

    この操作は、ラスターのピクセルを滑らかにします。

    

    多次元 HYCOM ラスターには、2 つの変数および 2 つの次元が含まれています。 これらの変数は、深さと時間を表す [u] (マップ上に現在表示されている) および [v] です。

    次に、ラスターに表示される変数を u (東西) 成分から v (南北) 成分の方向に変更します。

17. [多次元] タブをクリックします。 [現在の表示スライス] グループで [変数] ドロップダウン メニューをクリックして、[Northward_Sea_Water_Velocity_v] を選択します。

    

    アクティブな変数を変更するときは、DRA および共一次内挿リサンプリングを再適用する必要もあります。

18. [ラスター レイヤー] タブをクリックします。 [レンダリング] グループで [DRA] をクリックします。
19. [リサンプリング タイプ] ドロップダウン メニューをクリックし、[共一次内挿法] を選択します。
20. [多次元] タブをクリックします。 [現在の表示スライス] グループで、[StdTime] ドロップダウン メニューをクリックします。

    

    [StdTime] ディメンションは、[HYCOM_GoM] ラスターの変数およびディメンションのプロパティを確認するときに観察したように、3 時間のステップです。

21. [多次元] タブにある [現在の表示スライス] グループで、[Depth] ドロップダウン メニューをクリックします。

    

    サーフェスに近いほどステップ間隔の密度が高くなり、観察が -5000 m に達すると、間隔の密度が低くなります。 各自でさまざまな時間と深さを探索し、マップ内の HYCOM ラスターがどのように更新されるかを観察することができます。

22. プロジェクトを保存します。

メキシコ湾の油井検査プロジェクト エリアについての理解を深め、2D での HYCOM データセットの変数およびディメンションを探索し始めました。 次に、油井を使用して、特定の位置で海流をサンプリングし、ガルフ ストリーム ループ海流の近くで ROV を操作するのが安全な場所と時期を特定します。 30 か所の井戸で、深さおよび時間の両方の次元で HYCOM ラスターをサンプリングし、u ベクトルと v ベクトルを方向と速度に変換します。

HYCOM ラスターのサンプリング

メキシコ湾内の井戸は、ROV の安全な下降と上昇を可能にするほど海流が十分に遅いときに、定期的に調査され、必要な場合、蓋をかぶせられます。

30 か所の各井戸について、HYCOM ラスター内の海流の [u] ベクトルと [v] ベクトルの 3 時間の時間ステップのサンプルを取得します。 その後、これらの値を速度と方向に変換します。これらの速度と方向は、動的 3D シンボルを使用して海流を視覚化するために使用されます。

油井の位置の HYCOM サンプル

ROV 調査ミッションを計画するには、井戸の位置で時間をかけて海流を調査する必要があります。 多次元ラスターをサポートする [サンプル (sample)] ジオプロセシング ツールを使用して、井戸の位置で、HYCOM 予測ラスターの時間と深さの次元の全範囲を抽出することができます。

1. 必要に応じて、[Gulf of Mexico HYCOM] マップを開きます。
2. [コンテンツ] ウィンドウで、[HYCOM_GoM] ラスター レイヤーをオフにします。
3. [コンテンツ] ウィンドウで [Oil Wells] レイヤーを展開します。

   

   沖合の油井には、2 つのアクセス タイプがあります。 ROV が浮いている船舶またはプラットフォームから発進されるかどうかに従って、30 か所の油井がシンボル表示されています。

   浮いている船舶のアクセス タイプの画像を以下に示します。

   

   プラットフォームのアクセス タイプの画像を以下に示します。

   

4. [マップ操作] ツールを使用して、ループ海流の内側と外側の両方にある井戸のクラスターを拡大します。

   

5. ArcGIS Pro の上部にある [コマンド検索] に、「Sample」と入力します。 結果のリストで [サンプル (Image Analyst ツール)] を選択します。

   

   [サンプル] ツール ウィンドウが表示されます。

6. [サンプル (Sample)] ジオプロセシング ツールで、次のパラメーターを設定します。
   • [入力ラスター] で [HYCOM_GoM] を選択します。
   • [入力ロケーション ラスターまたはフィーチャ] で、[Oil Wells] を選択します。
   • [出力テーブルまたはフィーチャクラス] で、デフォルトのままにするか、「Sample_HYCOM_Go1」と入力します。
   • [一意の ID フィールド] で、[Well ID] を選択します。
   • [多次元として処理] をオンにします。
   • [フィーチャクラスの生成] をオンにします。

   

   深さと時間の次元のプロパティの調査によって、40 の深さの数および 56 の時間の数が明らかになりました。 これらの数が、サンプルの数 (30 か所の井戸) と組み合わさって、[サンプル (Sample)] ジオプロセシング ツールによって生成される出力ポイントの数が決まります。

7. [実行] をクリックします。

   [Sample_HYCOM_Go1] レイヤーがマップに追加されます。 このレイヤーは、40 の深さの間隔、56 の時間ステップ、および 30 の井戸の位置のサンプリングを表す 67,200 ポイントで構成されています。

8. プロジェクトを保存します。

変数 u および v からの速度と方向の計算

HYCOM ラスターは、海流の移動の大きさを表す東西 (u) および南北 (v) の方向ベクトル成分を使用します。 3D シンボルを拡大/縮小および回転するには、これらの値を最初に速度 (m/s) および方向 (度) に変換する必要があります。 プロジェクト ツールボックスに含まれているシンプルな ModelBuilder モデルを使用して、これらの追加の属性をサンプル ポイントに追加します。

1. [コンテンツ] ウィンドウで、[Sample_HYCOM_Go1] を右クリックして、[属性テーブル] を選択します。
2. [Sample_HYCOM_Go1] 属性テーブルを確認します。

   [サンプル (Sample)] ツールは、最初の井戸 ID、最初の時間ステップ、および最も深い深さの間隔を処理することから開始して、各位置の深さを上に移動し、その後、次の時間ステップに進み、このプロセスを繰り返します。

   

   なお、深い間隔には NULL 値が存在していますが、これは問題ありません。 メキシコ湾の 30 か所の井戸の最大深度は -1000 m ～ -3000 m であるため、HYCOM ラスターおよびサンプル ポイントのこの深さを超えるデータは、すべて NoData と見なされます。

3. [カタログ] ウィンドウを開きます。
4. [ツールボックス] を展開します。 [リモートの坑井調査を計画するための海流の予測] ツールボックスを展開します。

   

5. [u および v からの速度と方向の計算] を右クリックして、[編集] を選択します。

   

   ModelBuilder エディターが表示されます。

6. モデル キャンバスの上部で、[ツールバーの表示] ボタンをクリックします。

   

   モデル ツールバーが表示されます。

7. モデル ツールバーの [実行] グループで、[検証] をクリックします。

   

8. [モデル] グループで、[保存] をクリックして [ModelBuilder] ビューを閉じます。
9. [カタログ] ウィンドウで、[u および v からの速度と方向の計算] モデルをダブルクリックします。
10. [u および v からの速度と方向の計算] モデル ツールの [サンプル ポイント] で [Sample_HYCOM_Go1] を選択します。 [実行] をクリックします。

    

    ツールは正常に実行されますが、警告が表示されます。 サンプル ポイントの中には、深い間隔に NULL 値を含んでいるものがあるため、これらのレコードを処理できず、警告が生成されます。

    

    注意:

    ベクトル u および v は、海流の正と負の X 成分および Y 成分を表します。そのため、このモデルでは、速度の値を m/s 単位で求めるために、次のようにピタゴラスの定理が使用されます。

    速度 = √u² + v²

    ジオメトリを次のように使用して、u および v から海流の方向を再度決定できます。

    方向 = (180/π) * arctan(u,v)

11. [Sample_HYCOM_Go1] 属性テーブルを確認します。

    

    これでサンプル ポイントが、3D 海流シンボルを時空間内で拡大/縮小および回転するために必要な属性を含むようになりました。 属性テーブル内の [速度] の値に目を通すことによって、より深く進むにつれて、それらの値が急速に減少しているため、ループ海流の動きの大部分が海面近くで発生していることがわかるはずです。

12. [Sample_HYCOM_Go1] 属性テーブルを閉じます。
13. プロジェクトを保存します。

30 か所の井戸で、深さおよび時間の両方の次元で HYCOM ラスターをサンプリングし、u ベクトルと v ベクトルを方向と速度に変換しました。 次に、サンプルのポイントをシーンに追加し、それらを海流の方向と大きさを示す時間対応のカスタム 3D 矢印としてシンボル表示します。

3D 海流シンボルの構成

HYCOM 多次元データの性質から、変化および大きさの複数の次元を 2D ビューで合成することが難しくなります。 一度に 1 つの深さまたは時間のスライスを表示することができますが、その場合、前後のスライスとの関係を失います。 シーンを使用することで、67,200 個のサンプルのポイントを、深さの次元をすべて 1 つの 3D ビューに捉える直感的なシンボルに変換できます。

HYCOM のサンプルのポイントをシーンに追加して深さを構成する

HYCOM のサンプルのポイントをプロジェクトで提供されたシーンに追加し、ArcGIS Living Atlas で利用可能な TopoBathy 3D (地形および測深学) 標高サービスを使用してグローバル シーンで海洋の深さの視覚化をサポートするようにレイヤー プロパティを構成します。 レイヤー ファイル (.lyrx) は、SketchUp で作成されたシンプルな 3D 方向シンボルを含んでいるプロジェクトでも提供されています。

1. [Gulf of Mexico HYCOM] マップの [コンテンツ] ウィンドウで、[Sample_HYCOM_Go1] を右クリックして [コピー] を選択します。

   

2. [Gulf of Mexico Scene] ビューをアクティブにします。

   

   このシーンには、Well 20 の拡大表示の 3D ビューが含まれています。 この井戸は、船舶による検査のためにアクセス可能であり、-2604 m の海底までの最大深度を表示します。

   

3. [コンテンツ] ウィンドウで、[Gulf of Mexico Scene] を右クリックして [貼り付け] を選択します。

   

   レイヤーが、シーンの [2D レイヤー] グループに追加されます。

4. リボン上の [マップ] タブの [ナビゲーション] グループで、[ブックマーク] をクリックしてから、[新しいブックマーク] を選択します。

   

5. [ブックマークの作成] ウィンドウで、[名前] に「Well 20」と入力して [OK] をクリックします。

   

6. [マップ操作] ツールを使用して、[Sample_HYCOM_Go1] レイヤーのフィーチャを縮小し、探索します。

   

   [Sample_HYCOM_Go1] レイヤーを [3D レイヤー] グループに移動するレイヤー ファイルを適用します。

7. [コンテンツ] ウィンドウで [Sample_HYCOM_Go1] レイヤーをクリックします。

   

   [シンボル] ウィンドウが表示されます。

8. [シンボル] ウィンドウでメニュー ボタンをクリックして、[シンボルのインポート] を選択します。

   

9. [レイヤーのシンボル情報を適用] ツールで、次のパラメーターを設定します。
   • [入力レイヤー] で、[Sample_HYCOM_Go1] が選択されていることを確認します。
   • [シンボル レイヤー] で、フォルダー コネクションから [3D Arrows.lyrx] を参照して選択します。

   

10. [3D Arrows.lyrx] レイヤー ファイルによって設定された以下の [シンボル フィールド] パラメーターを確認します:
    • [タイプ] が [値フィールド] に設定されます。
    • [ソース フィールド] が [速度] に設定されます。
    • [ターゲット フィールド] が [速度 (m/s)] に設定されます。
    • [データごとにシンボル範囲を更新] で [範囲を維持] を選択するか、選択されていることを確認します。

    

11. [実行] をクリックします。

    これでシーンが、Well 20 に位置する海面で、重なり合う 3D 矢印のコレクションを表示するように更新されました。 カスタム 3D 矢印シンボルを適用する、レイヤーを [3D レイヤー] グループに移動する、等級色を使用して速度のカットオフを設定する、ラベルを追加するなど、シンボルの作業の大部分は、レイヤー ファイルによって実行されます。

12. [コンテンツ] ウィンドウで [Sample_HYCOM_Go1] レイヤーの凡例を確認します。

    注意:

    [コンテンツ] ウィンドウには、[Sample_HYCOM_Go1] レイヤーに適用されたカスタマイズされた 3D 矢印が表示されません。 ただし、シーン内の井戸は、シンボルを使用してレンダリングされ、等級色およびラベルを使用して速度のカットオフを表示します。

    

    海流の速度のカットオフおよびシンボルは、このチュートリアルで油井の検査に使用される ROV の仮想的動作限界に基づいています。

13. [シンボル] ウィンドウで、[属性によってシンボルを変更] タブをクリックして、[サイズ] を展開します。

    

    サイズ フィールドは [速度 (m/s)] を使用するように設定されています。

14. [シンボル] ウィンドウを閉じます。
15. [Well 20] ブックマークを使用して対象の井戸にナビゲートします。
16. シーンで [マップ操作] ツールを使用して、Well 20 を調査したり、回転したり、傾けたりします。
    • 緑色の矢印は、最適な低い流速 (0.25 m/s 未満) を示します
    • 黄色の矢印は、中程度の (まだ許容できる) 流速 (0.25 ～ 0.5 m/s) を表します
    • 赤色の矢印は、ROV の動作限界を超える流速 (0.5 m/s を超える) を示します。

    

    フィーチャの高さの設定は、レイヤー プロパティからさらに構成する必要があります。

17. [コンテンツ] ウィンドウで [Sample_HYCOM_Go1] レイヤーをダブルクリックします。

    [レイヤー プロパティ] ウィンドウが表示されます。

18. [レイヤー プロパティ] ウィンドウで、[高度] タブをクリックします。
19. [フィーチャ] が [絶対高度] に設定されていることを確認します。 [フィールド] で、ドロップダウン メニューをクリックして [Depth] を選択します。

    

    これで、サンプルのポイントごとに Z 値を設定しました。 次に、表示プロパティを確認します。

20. [レイヤー プロパティ] ウィンドウで、[表示] タブをクリックします。 [シーンにシンボルを表示] で [現実世界の単位] をクリックして、[OK] をクリックします。

    

    シーンが、海面の下の深さでサンプルのポイントの各セットを表示するように更新され、ラベルが海流の速度をメートル/秒単位で表示します。

    

21. シーンで [マップ操作] ツールを使用して、井戸フィーチャを回転したり、傾けたりして、流速を観測します。
22. プロジェクトを保存します。

時間の構成

HYCOM 多次元ラスターは、時間対応です。

ヒント:

サンプリング ステップでラスターをマップに追加するときに、画面の上部に表示されたタイム スライダーを折りたたんで非表示するよう指示されました。

サンプルのポイントが時間ステップを HYCOM ラスターの属性として組み込みましたが、シーン レイヤー自体は、HYCOM ラスターが時間対応であることをまだ認識していません。 以下の手順では、より簡単に海流の速度の変化を時間の次元で探索 (アニメーション表示) できるように、時間を構成します。

1. [Gulf of Mexico Scene] の [コンテンツ] ウィンドウで、[Sample_HYCOM_Go1] レイヤーをダブルクリックします。
2. [レイヤー プロパティ] ウィンドウで、[時間] タブをクリックします。
3. [時間] タブの [時間を使用したフィルター] で、[属性値に基づいてレイヤー コンテンツをフィルター] をクリックします。

   

4. [レイヤーの時間] と [時間フィールド] で、値がそれぞれ [各フィーチャに 1 つの時間フィールドがあります] と [StdTime] になっていることを確認します。

   

   現在、HYCOM データセットの時間範囲は、4 月 19 の午前 0 時から 4 月 25 日の午後 9 時までを表示するように設定されています。 HYCOM には 3 時間 (UTC 時間) の頻度があるため、サンプルのポイントの時間プロパティは、この頻度に一致する必要があります。

5. [時間範囲] で、[通常の時間間隔を使用して表示] をクリックし、[ステップ] に「3」と入力し、単位のドロップダウン メニューをクリックして [時間] を選択します。

   

6. [タイム ゾーン] で、ドロップダウン メニューをクリックして [UTC (世界協定時)] を選択します。

   

7. [OK] をクリックします。

   レイヤーの時間を構成したら、その時間がシーンの上部に表示されます。

   

8. シーンでタイム スライダーにポインターを合わせて、[時間の無効化] ボタンをクリックします。

   ヒント:

   [時間] スライダーが無効なとき、このボタンに赤のアイコンが表示されます。

   

   タイム スライダーは、データをフィルターして、時系列内の最初のステップ (2021 年 4 月 19 日午前 0 時) を表示します。

   

9. タイム スライダーの上部にある右矢印をクリックして、複数のステップを時系列の前方に移動します。

   

   現時点では 3 時間の時間移動ウィンドウが表示されていますが、移動ウィンドウではなく、1 つの時間値でステップを実行できます。

10. リボンの [時間] タブにある [現在の時間] グループで [間隔] を見つけます。 [3] を「0」に変更して Enter を押します。

    

11. [ステップ] グループで、[ステップ間隔] が [3 時間] に設定されていることを確認します。

    

    これで、3 時間の増分で時系列を前方および後方に移動するときに、タイム スライダーが 1 つの値を表示するようになりました。

    

12. シーンで [マップ操作] ツールを使用して、Well 20 の近くにズームします。
13. [コンテンツ] ウィンドウで、[Well Tops] レイヤーをオフにして、海面近くの海流がよく見えるようにします。

    

    注意:

    実際のマップの矢印は、これとは異なる場合があります。

    これで、サンプルのポイントに対して、深さと時間の次元が構成されました。

14. 各自で、シーン内の他の井戸の位置のいくつかを探索し、タイム スライダーを使用して、空間、深さ、および時間にわたる海流の速度および方向の変化を比較してみてください。

    

    注意:

    深さの属性をレンジ スライダーに接続することによって、レンジ対応になるようにこのレイヤーを構成することもできます。 たとえば、上部 100 メートル内のサンプルのポイントを表示することのみに興味がある場合、特定の深さまたは深さのレンジを表示することができます。 詳細については、レンジの構成に関する ArcGIS Pro ドキュメントをご参照ください。 データセットに対する時間 (またはレンジ) の構成は、2D および 3D の両方での動的プロセスをフィルターして視覚化する基本的な方法です。

チュートリアルのシナリオでは、ROV を海中に送ることができるほど海流が穏やかになる場所と時期を決定するために処理するべき情報がたくさんあります。 ご安心ください。ArcGIS Pro には、データセットをさらに単純化して、ROV 潜水ウィンドウ候補の計画概要やエグゼクティブサマリーにできる、チャート作成オプションが用意されています。 次に、チャートを生成します。

マトリックス ヒート チャートを使用した ROV の潜水ウィンドウの探索

3D 矢印シンボルとして流れを視覚化することは、方向、大きさ、および深さを表すための直感的な方法です。 ただし、一度に 1 つの井戸しか評価できず、井戸を大きいサンプル データセットに拡大できません。 1 週間の HYCOM および 30 か所の井戸の位置の解析から、1 枚の紙に収まる何かを抽出するには、マトリックス ヒート チャートを使用します。

マトリックス ヒート チャートの構成

マトリックス ヒート チャートは、数値フィールド ([速度]) の値に従って 2 つのカテゴリ フィールド (Well ID および Time) 間の関係を解析する便利な方法です。 このチャートは、「特定の井戸の位置および特定の時間に、海流の速度が ROV の動作パラメーターを超えるか？」という質問に回答するのに役立ちます。 この状況では、海底への下降および海底からの上昇で、すべての深さを通過する必要があるため、個別の深さの値は対象としません。 ただし、所定の井戸と時間における、すべての深さの最大海流値については注目します。

質問に答えやすくなるよう、サンプルのポイントの属性を使用してマトリックス ヒート チャートを構成します。

1. 必要に応じて、[Gulf of Mexico Scene] をアクティブにします。

   注意:

   タイム スライダーは、本質的に定義クエリとして機能するため、完全なデータセットをチャートに表示するには、タイム スライダーを無効化する必要があります。 ただし、個別の時間値を調べて、チャートがどのように反応するかを確認する場合は、タイム スライダーをチャートで使用することもできます。

2. シーンのタイム スライダーで、[時間の有効化] ボタンをクリックして、時間をオフにします。

   

3. [コンテンツ] ウィンドウで、[Sample_HYCOM_Go1] レイヤーを右クリックして [チャートの作成] をポイントし、[マトリックス ヒート チャート] を選択します。

   

   空のマトリックス ヒート チャートが、右側の対応する [チャート プロパティ] パネルと共に、シーンの下に追加されます。

4. 必要に応じて、チャートおよびプロパティ ウィンドウの位置を変更します。

   

5. [チャート プロパティ] ウィンドウの [データ] タブで、次のパラメーターを更新します:
   • [列カテゴリ] で、[StdTime] を選択します。
   • [行カテゴリ] で、[WellID] を選択します。
   • [集約] で、[最大値] を選択します。
   • [数値] で、[速度 (m/s)] を選択します。
   • [クラス] で、[3] を選択します。

   

6. [チャート プロパティ] ウィンドウで、[クラス閾値] を展開します。

   注意:

   クラス閾値に流速のカットオフは反映されません。

   

   0.25、0.5、および 2.0 のカットオフを使用するための 3 つのクラス閾値を再構成し、色を 3D 方向矢印に一致させる必要があります。

7. [配色] ドロップダウン メニューをクリックし、[名前の表示] をオンにします。 [配色] ドロップダウン メニューから、[HYCOM Velocity Colors] の配色を選択します。

   

   [HYCOM Velocity Colors] の配色は、プロジェクト パッケージに含まれており、上側の値のカットオフの各々に設定されて緑色、黄色、赤色として表示されるように構成された 3 つの色のスタイルから成ります。

8. [クラス] タブの [クラス閾値] で、間隔ごとの上限値を次のように更新します。
   • 緑色には、「0.25」と入力します。
   • 黄色には、「0.5」と入力します。
   • 赤色には、「2.0」と入力します。

   

9. [行の並べ替え] で、[Z-A 降順] を選択します。

   

   わかりやすいチャートになりましたが、さらに書式設定すると、より明確になります。

   

10. [チャート プロパティ] ウィンドウで、[書式設定] タブをクリックします。 [シンボル エレメント] ボタンをクリックします。

    

11. [グリッド ライン] をクリックします。
12. [色] には [グレー 50%] (1 列目の 6 行目) を選択し、[幅] には「0.25pt」と入力します。 [ライン タイプ]は [実線] を選択します。

    ヒント:

    色の名前を表示するには色にカーソルを合わせます。

    

    チャートが更新され、井戸と時間間隔が識別しやすくなります。

    

13. [チャート プロパティ] ウィンドウで、[一般] タブをクリックし、以下のパラメーターを更新します:
    • [チャートのタイトル] が、「Maximum of Velocity (m/s) for StdTime and WellID」に設定されていることを確認します。
    • [X 軸のタイトル] に「Time (UTC)」と入力します。
    • [Y 軸のタイトル] に「Well_ID」と入力します。
    • [凡例タイトル] に「Weekly (m/s)」と入力します。
    • [説明] に、「This chart shows the maximum ocean current velocity by Well ID in the Gulf of Mexico calculated from HYCOM between April 19 - April 25, 2021.」と入力します。

    

14. 終了したチャートを拡大し、セルと時間ステップを調べます。

    チャートの井戸の位置が西から東に (ループ海流に向かって) 移動するにつれて海流が変化しているはずです。

15. 以下のチャートの画像で [A] として識別される最も西の井戸 (番号 1 ～ 15) に注目します。

    

    これらの井戸の最大海流は 0.25 および 0.50 であり、ROV の動作限界内であることがわかります。

16. チャートの画像で [B] として識別される東部の井戸 (番号 16 ～ 26) に注目します。

    これらの井戸には、海流が強すぎて (2.0 以上) ROV の動作限界を超える期間が存在しています。

    海流をさらに詳細に調べると、画像で [C] として識別される井戸 (番号 27 ～29) の中には、完全にループ海流の内側にあるため、使用可能な動作のウィンドウが存在しないものがあります。 これは季節性のものであり、季節的変化の結果としてループがシフトするにつれ、動作限界が変化することがあります。

17. シーンで、タイム スライダーを有効化し、時間データのサブセットに焦点を合わせ、時間をある 1 日に設定します。

    チャートが、ある 1 日の海流のみを表示するように反応します。 (シーンとチャートの位置を変更すると、井戸とチャートの両方を観察できます。)

    

18. プロジェクトを保存します。

ROV の操作を計画するうえで役立つよう、67,200 個の海流の予測をわかりやすいチャートに集計しました。 HYCOM のノイズに兆候を見つけようとするプロセスを調査しつつ、「最初に概観し、ズームしてフィルターし、次に要求に応じて詳細化する」という Ben Shneiderman 博士の情報検索ワークフローを用いました。 チャートを作成し (概観)、このチャートを使用してデータセットを単純化し、外れ値を検出しました (ズームおよびフィルター)。 次に、対象となる特定の井戸の海流をアニメーション化すること (要求に応じた詳細化) によって、このチュートリアルを終了します。

3D での海流のアニメーション表示

1 週間にわたる海流の強度と方向の詳細な動力学を説明するために、HYCOM で時間のディメンションを使用して 1 つの井戸のアニメーションを作成します。

時系列をアニメーションに読み込む

準備作業の半分は、サンプルのポイント上で時間を構成して有効化することで完了しています。 実行するべき残りの作業では、井戸を拡大し、時間ステップを新しいアニメーションに読み込み、アノテーションを追加してエクスポートします。

1. 必要に応じて、[Gulf of Mexico Scene] をアクティブにします。
2. シーンのタイム スライダーで、[時間の有効化] ボタンをクリックして時間を無効化したらタイム スライダーを折りたたみます。
3. [コンテンツ] ウィンドウで、[Well Tops] レイヤーをオンにして選択します。
4. リボンの [フィーチャ レイヤー] タブの [効果] グループで、[透過表示] に「95%」と入力して Enter を押します。

   

   透過表示を変更すると、ほとんどの船舶または石油掘削装置が非表示になりますが、ラベルは引き続き確認できます。

5. [マップ操作] ツールを使用して、Well 20 (または選択した別の井戸) を調査します。 表示中の井戸の上半分をフレームで囲み、強い海流の大部分が存在する部分を表示します。

   

6. リボンの [表示] タブの [アニメーション] グループで、[追加] をクリックします。

   

   [アニメーション タイムライン] が表示されます。

7. [アニメーション タイムライン] ウィンドウで、[最初のキーフレームを作成] をクリックします。

   

   シーン ウィンドウが更新され、アニメーションが出力ムービーの縦横比 (HD 720、HD 1080 など) でどのようにクリップされるかを示します。

   

   次に、ムービーのオプションから出力形式を選択します。

8. リボン上の [アニメーション] タブにある [エクスポート] グループで、[ムービー] ボタンをクリックします。

   

9. [ムービーのエクスポート] ウィンドウの [ムービーのエクスポートの事前設定] から、[HD 1080] を選択します。

   

10. リボンの [アニメーション] タブにある [エクスポート] グループで、[ビュー サイズのロック] ボタンが有効になっていることを確認します。

    注意:

    [ビュー サイズのロック] は、ボタンの背景が青色のときにアクティブです。

    

    ビュー サイズをロックすると、選択された 1080 の縦横比に、シーン ビューが確実にクリップされます。

11. シーンを見直し、出力ムービーの縦横比がデータまたはラベルをクリップしていないことを確認します。 必要に応じて、ロックされたビューの表示に満足するまで、シーンを移動してフレームを変更します。
12. [アニメーション タイムライン] ウィンドウの [キーフレーム ギャラリー] で、最初のキー フレームをクリックして選択し、右クリックして[選択の削除] を選択します。

    

13. リボンの [アニメーション] タブの [作成] グループで、[インポート] ドロップダウン メニューをクリックして [タイム スライダーのステップ] を選択します。

    

    HYCOM の時系列は、56 ステップ (7 日 x 1 日あたり 8 回の計測) を含んでいます。 各ステップは、開始フレームと共にキーフレームとしてタイムラインに追加され、合計で 57 フレームになります。

    

    次に、タイムライン全体を選択します。

14. 先頭のキーフレーム (#1) をクリックし、Shift キーを押しながら最後のキーフレーム (#57) までスクロールしてクリックします。

    

15. リボンの [アニメーション] タブにある [編集] グループで、[プロパティ] ボタンをクリックします。

    

    [アニメーション プロパティ] ウィンドウで、個別 (またはすべて) のキーフレームの長さを定義できます。 デフォルトでは、1 つのキーフレームにつき 3 秒の値が適用され、実行時間が 2:48 になります。 次に、30 秒未満になるようにムービーの実行時間を変更します。

16. [アニメーション プロパティ] ウィンドウで、[長さ] の値を「0.25」秒に変更します。

    この長さでは、実行時間の合計が 14 秒になります。

    

17. プロジェクトを保存します。

アニメーション オーバーレイの追加

次に、オーバーレイをアニメーションに追加します。

1. リボンの [アニメーション] タブにある [オーバーレイ] グループで、[その他] ボタンをクリックします。

   

2. [ダイナミック テキスト] グループの下で、[マップ時間] を選択します。

   

   シーンで、開始および終了アノテーション テキストがオーバーレイとして追加されます。 ただし、データはステップごとに 1 つの時間値しか含みません。

   

3. シーンのオーバーレイで、2 番目の終了タイムラインを選択して削除します。

   

4. オーバーレイが次のテキストを含んでいることを確認します。

   <dyn type="animation" property="startTime" format="short|long"/>

5. シーンで、[画面上の編集を終了して、変更を確定します] ボタンをクリックします。

   

6. [アニメーション プロパティ] ウィンドウで、[オーバーレイ] タブをクリックします。 [開始キー] が [1] に設定されており、[終了キー] が [57] に設定されていることを確認します。

   

   これらの設定により、変更がアニメーション内のすべてのキーフレームに確実に適用されます。

7. ダイナミック テキスト オーバーレイの場合、[オーバーレイ シンボルの書式設定] ボタンをクリックします。

   

8. [テキスト シンボルの書式設定] ウィンドウで、[表示設定] を展開します。 必要に応じてフォントとサイズを変更して、テキストの表示設定を更新します。

   

9. 戻る矢印をクリックして、[オーバーレイ] タブに戻ります。 キーフレームに表示するために、オーバーレイの事前に設定された 9 か所の位置のうちの 1 つを選択します。

   

   注意:

   [オーバーレイ] タブを使用して、タイトル、画像、またはその他のテキストをアニメーションのフレームに追加することができます。

10. [マップ時間] オーバーレイが正常に書式設定されており、キーフレーム内の正しい位置に表示されていることを確認します。

    

11. プロジェクトを保存します。
12. リボン上の [アニメーション] タブにある [エクスポート] グループで、[ムービー] ボタンをクリックします。
13. [ムービーのエクスポート] ウィンドウの [ファイル名] で、選択した位置を参照し、出力名を指定します。
14. [ファイル エクスポート設定] セクションを展開します。 [メディア形式] は、[MPEG4 ムービー (mp4)] を選択します。
15. [1 秒あたりのフレーム数] で、1 秒あたり [30] フレームを選択します。
16. [Export] ボタンをクリックします。

    

    注意:

    アニメーションのエクスポートは、プロセッサおよびビデオ カードに応じて、しばらく時間がかかります。 このプロセスの完了には 10 分～ 15 分程度かかる場合があります。

17. [ムービーのエクスポート] ウィンドウで、[ビデオの再生] をクリックしてアニメーション ムービーを確認します。

    

    アニメーションは、スクリーン キャプチャ、チャート、および対話型のシーンに加えて、特に HYCOM からサンプリングされたポイントなどの時間対応レイヤーを扱う場合に、3D で情報を伝えるための重要なツールの 1 つです。 これらの同じアニメーション手法を 2D または 3D で使用できます。 たとえば、特定の井戸の位置の代わりに、サンプルのポイントの等間隔のフィッシュネットを使用して、海洋の表層流と温度における地域的変化を観察することができます。

    この 48 時間のアニメーションでは、2019 年にハリケーン ドリアンが、ほぼ停止してバハマ諸島を壊滅させた後に、東海岸を上に移動します。

    

このチュートリアルでは、メキシコ湾での ROV のミッションを計画するために、HYCOM 多次元ラスター データセットから海流の予測を抽出してサンプリングする方法について説明しました。 その過程で、u および v 海流変数を理解しやすい 3D シンボルに変換し、概略的なマトリックス ヒート チャートを作成して、完全なデータセットの ROV の潜水ウィンドウを要約し、1 つの井戸を選んで、時系列にわたる海流の変化を詳細に調べました。 これらのワークフローおよびツールを、他の HYCOM の変数または任意のその他の多次元データセットに適用して、時空間における複雑な地球のプロセスを深く理解することができます。

他のチュートリアルについては、チュートリアル ギャラリーをご覧ください。

使用許諾

• 内容の専門家としてチュートリアルに貢献した Keith VanGraafeiland に感謝いたします。
• ArcGIS Living Atlas of the World、フロリダ州立大学の Center for Ocean-Atmospheric Prediction Studies、Naval Research Laboratory が提供するほぼリアルタイムの HYCOM サービスから取得された HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) Ocean Current Vecotrs、多次元ラスター。
• Major Ocean Currents のデータは NOAA と米国軍から取得されました。
• Oil Wells レイヤーの出典: HIFLD Open Data Portal for Energy。
• Oceans Basemap の出典: Esri、GEBCO、NOAA、National Geographic、Garmin、TomTom、Geonames.org、その他の制作者
• World Imagery (Firefly) レイヤーの出典: Esri、Maxar、Earthstar Geographics、GIS ユーザー コミュニティ
• TopoBathy 3D グローバル標高レイヤーの出典: Airbus DS、USGS、NGA、NASA、CGIAR、GEBCO、N Robinson、NCEAS、NLS、OS、NMA、Geodatastyrelsen、GSA、GIS ユーザー コミュニティー