C-squares

C-squares(簡潔な空間クエリおよび表現システムの頭字語)は、地球の表面上の領域の空間的に一意の場所ベースの識別子(ジオコード)のシステムであり、緯度経度ベースの離散グローバルグリッドからのセルとして表されます。解決ステップの階層セット。識別子には、緯度と経度のリテラル値が組み込まれていますインターリーブ表記(10、1、0.1度などのグリッド解像度を生成)と、5、0.5、0.05度などの中間グリッド解像度をサポートする追加の数字。システムは当初、データの「フットプリント」を表すように設計されていました。または、標準の最小境界長方形よりも柔軟な方法で空間範囲を指定し、「軽量」のテキストベースの空間クエリをサポートします。また、空間的に編成されたデータのアセンブリ、保存、分析に使用されるグリッドセルの識別子のセットを提供することもできます。c-squares表記で表されるデータセットの範囲は、Webベースのユーティリティであるc-squares mapperを使用して視覚化できます。このユーティリティのオンラインインスタンスは、現在CSIRO Oceans andAtmosphereによって提供されています。オーストラリアで。C-squaresコードおよび関連する公開ソフトウェアは無料で使用でき、ソフトウェアはフリーソフトウェアファウンデーションのライセンスであるGNU General Public License(GPL)のバージョン2でリリースされます。 C-squares フルネーム
簡潔な空間クエリおよび表現システム
組織 CSIRO 導入
2002年5月1日; 18年前 (2002-05-01)
発行番号
解像度に依存します。例:
648(10度の正方形)
2,592(5度の正方形)
64,800(1度の正方形)
259,200(0.5度の正方形)
6,480,000(0.1度の正方形)
25,920,000(0.05度の正方形) 等 特許 桁
解像度に依存します。例:
4(10度の正方形)
6(5度の正方形)
8(1度の正方形)
10(0.5度の正方形)
12(0.1度の正方形)
14(0.05度の正方形)(カウントには区切り文字が含まれます)
等 例 3112(10度四方)
3112:3(5度四方)
3112:360(1度四方)
3112:360:4(0.5度の正方形)
3112:360:475(0.1度四方)
3112:360:475:1(0.05度四方) 等 ウェブサイト
csquares .sourceforge .net、 www .cmar .csiro .au / csquares /
内容
1 歴史
2 理論的根拠
3 c-squaresグローバルグリッド表記
3.1 最初の10度の正方形 3.2 後続の再帰的細分化
4 C-squares文字列、およびc-squaresマッパー
5 空間検索
6 空間データのレポート、アセンブリ、および分析
7 ターゲットオーディエンス/潜在的なユーザー
8 ライセンスとソフトウェアの可用性
9 も参照してください
10 参考文献
11 外部リンク
歴史
  北半球は、5×5度、等角度、緯度経度のグリッドで覆われています。c-squares表記では、グリッドの各セルには一意の識別子があり、その親(10×10度)セルのIDが組み込まれ、さらに1度、0.5度、0.1度のセルなどに分割できます。必要に応じて細かく。
C-二乗法を開発しましたトニー・リースでCSIRO海洋と大気最初に「データセットの空間の空間インデックス、迅速なクエリ、コンパクトに収納して可視化する方法として、2001-2オーストラリア(その後、「CSIRO海洋研究」)でエージェンシー固有のメタデータディレクトリ(データカタログ)の「フットプリント」。 2002年5月にイタリアのイスプラで開催された2002年の「EOGEO」テクニカルワークショップで最初に公表されました。より完全な説明が2003年に科学文献に公開されました。 c-squares表記で表されるデータ範囲を視覚化するための「c-squaresマッパー」。それ以来、Fishbase(あらゆる種の保存データポイントをマッピングするため)、Ocean Biogeographic Information System(OBIS)など、多くのプロジェクトや国際協力がc-squaresを使用して空間インデックス作成やマップ作成をサポートしてきました。、 AquaMaps、海洋生物地理区の指定をサポートするためのデータ分析、欧州委員会の水産科学技術経済委員会(STECF)による多国籍漁業データ照合用、およびICESによるデータレポート用。 地球規模生物多様性データの表示とモデリングへの応用において、c-squaresは、2014年に地球規模生物多様性情報施設(GBIF)がEbbe Nielsen Prize toReesを受賞した際に引用された4つの要素の1つでした。データセットの「フットプリント」をこの性質と配置の空間データのセルとして表すという概念は、米国国立海洋データセンター(NODC)の「世界海洋データベース」製品のデータアドレス指定方法に触発されたと述べられています。は、データコンテンツを整理するために10度の世界気象機関の正方形(c-squares階層細分割の開始点)と、オーストラリアの国家地図作成機関によって発行された1:100,000の地形図のセットを使用します(カバレッジとインデックスはこちら)); 各マップは0.5度の正方形をカバーし、関連するマップシートラベルとともに、概念的には空間識別の単位として使用できます。この方法は、Hill、2006 およびGuoetal 。によるものを含むジオリファレンスに関するテキストでさらに議論されています。、2020; 残念ながら、後者の説明では、方法の性質に関して根本的な誤解が生じ、その結果、システムは分割されていない10×10度の正方形として地球の単一の解像度としてのみ提示されます。
理論的根拠
  「実世界」(正投影)の視点で表される、等角度の球形(グローバル)グリッド。
空間データは本質的に(少なくとも)2次元です。追加のインデックスを作成しない場合、特定の領域内のデータアイテムを取得するには、2次元(xとy、または緯度と経度など)の数値範囲クエリが必要です。このようなクエリは計算コストが高いため、たとえばグリッドのラベル付きセルなど、固有の次元を2次元から1次元に減らす何らかの方法でデータを前処理(インデックス付け)することが有益な場合が次に、グリッドラベルは、迅速な検索と検索のための標準的な1次元の方法によってインデックスを付けたり、単純な英数字のテキスト検索によって検索したりできます。C-squaresは、セルIDが人間と機械で読み取り可能であり、認識可能で一般的に緯度と経度の間隔と一致するように設計されているグリッドの例です。
空間インデックスへのグリッドベースのアプローチが有益である可能性がある追加の領域は、空間検索をサポートするデータの「フットプリント」の表現、 複雑で潜在的に大量のデータを「ブロック」に削減するためのデータビニングです。より簡単に比較および要約でき、グリッドのより細かい解像度が共有表記(関連するグリッドセルの大部分の共通識別子)を使用してより粗い解像度にネストされる階層的アプローチの可能性。(たとえば)英国、アイルランドなどのさまざまな国の国内グリッドとは対照的に、c-squaresなどの管轄区域に依存しない(グローバル)グリッドを使用して、国境を越えてデータを統合することもできます。 、アプローチは同じではなく、そのようなグリッドが重なっている場所や、交わっていない場所(たとえば、2つのエリア周辺の海域)に違いやギャップがある可能性が
緯度と経度の標準化された単位に基づく「等角度」グリッド(c-squaresを含むクラス)の潜在的な欠点は、グリッドセルの「辺」の長さと形状(および面積)です。は地上では一定ではなく(高さはほぼ一定のままですが、幅は緯度によって異なります)、実際にはセルが4面ではなく3面になる極でいくつかの特定の効果が顕著になります(図を参照)。これらの欠点は、グリッド表記の内外のデータ変換が比較的簡単な手順で実行できるという利点によって相殺できます。結果は、緯度と経度の間隔を示す従来のマップと一致し、(たとえば)「1」の概念と一致します。 -度の正方形」と「0.5度の正方形」は、非正方形の純粋に数学的に導出された形状とサイズ(何らかの形の球面三角法に基づく)がそうではない方法で、人間のユーザーにとってなじみと意味を持っている可能性が
c-squaresグローバルグリッド表記
  10×10度の世界気象機関(WMO)の正方形(= c-squares 10度グリッド)のグローバルカバレッジ
最初の10度の正方形
10度のc-squareは、同等の世界気象機関(WMO)の正方形コードと同一であると指定されています。右の図を参照してこれらの正方形は、グローバル緯度経度グリッドの10度の細分割に揃えられます。これは、c-squareの使用では、WGS84データムを使用するように指定されています。WMO(10度)の正方形は、シリーズ1xxx、3xxx、5xxx、および7xxxの4桁でエンコードされます。先頭の数字は「グローバル象限」を示し、1は北東(緯度と経度は両方とも正)、3は南東(緯度は負、経度は正)、5は南西(緯度と経度)です。両方とも負)および北西の場合は7(緯度は正、経度は負)。次の桁の0から8は、北または南の緯度の数十度に対応します。残りの2桁の00から17は、東または西の経度の数十度に対応します(仕様により、0は正として扱われます)。したがって、左下隅が0,0(緯度、経度)にある10度のセルは、1000でエンコードされ、北緯0度から10度(実際には0から9.999 …)のすべての空間データを含むビンとして機能します。 0および9.999 …東経; 左下隅が80N、170 Eにある10度のセルは、1817でエンコードされ、北に80〜90度、東に170〜179.999 …度のすべての空間データを含むビンとして機能します。
後続の再帰的細分化
C-squaresは、最初のWMOの10×10の正方形表記を、コロン文字で区切られた3桁の長さ(最後の1桁は1桁)の再帰的な一連の「サイクル」を介して拡張します。文字数(およびサイクル)はこれらの例のように、エンコードされた解像度:
1000 … 10×10度の正方形(公称1000×1000kmまで)
1000:1 … 5×5度の正方形(公称500×500kmまで)
1000:100 … 1×1度の正方形(公称100×100kmまで)
1000:100:1 … 0.5×0.5度の正方形(公称50×50kmまで)
1000:100:100 … 0.1×0.1度の正方形(公称10×10kmまで)
1000:100:100:1 … 0.05×0.05度の正方形(公称5×5kmまで)
(等。)
セルサイズは通常、エンコードするデータの性質(粒度とボリューム)、問題の領域の全体的な空間範囲(グローバルからローカルなど)、結果のグリッドの望ましい空間解像度(最小の特徴/領域)に合わせて選択されます。互いに区別することができます)、および利用可能なコンピューティングリソース(同じ領域をカバーするセルの数は、正方形のサイズが小さくなるたびに4倍または25倍に増加し、コンピューティングリソースの同等の増加が必要になるか、アドレス指定が遅くなる可能性があります時間)。たとえば、比較的一般化されたグローバルコンパイルは、10度または5度のセルによるデータの集計(インデックス作成)に最適ですが、よりローカルなグリッド領域では、必要に応じて1度、0.5度、または0.1度のセルが優先されます。
上記の公称サイズは、赤道で緯度と経度の両方の1度が約110 kmに対応し、経度の実際の値が赤道と極の間で減少し、ゼロになるという事実を反映しています(実際の緯度:110.567 km at赤道、極で111.699 km、実際の経度:赤道で111.320 km、緯度±45度で78.847 km、極で0 km); たとえばロンドン(北51.5度)の北半球の緯度のサンプルでは、1×1度の正方形の長さは約111×69kmです。
  C-squares再帰的細分割の原則-中間象限の例(南東グローバル象限)
最初の4桁の10度の正方形の識別子に続く任意のサイクルで1桁または3桁を生成するには、最初に「中間象限」、1から4を指定します(右の図を参照)。ここで、1は両方の絶対値が低いことを示します。緯度と経度(符号に関係なく)、2は低緯度と高緯度を示し、3は高緯度と低経度を示し、4は両方の高い値を示します。グリッド化されるデータの関連部分から「低」と「高」が取得されます(たとえば、10度から20度までの10度のセル内では、10は低、19は高として扱われます)。このサイクルの先頭の桁次に、最初の緯度、次に経度の次の該当する数字が続きます。したがって、緯度+11.0、経度+12.0度の入力値は、5度のc-squareコード1101:1および1度のコード1101としてエンコードされます。このコードの112検査は、入力された緯度値は数字1から直接回収することができることを示します1 1:01 1経度を11として含まれている間に2 01:11 2 ;で示されるように、これらの符号は、両方とも正であります先頭の4の最初の桁(この場合は1、北東のグローバル象限を示します)。
2002年以降(2020年現在も最新)、CSIRO Marine Research(現在のCSIRO Oceans and Atmosphere)のWebサイトで、緯度と経度の入力値を同等のcに変換するオンラインの「latlongからc-squaresへの変換ページ」を利用できます。 -10〜0.1度のセルサイズのユーザーが選択可能な解像度の正方形コード。あるいは、c-squares仕様に従って、第一原理からプログラミングする(または、たとえばMicrosoft Excelワークシートとして構築する)のは比較的簡単な作業です。例はここに
C-squares文字列、およびc-squaresマッパー
  AquaMapため
モラモラC二乗を介して生成された、マンボウは、0.5度正方形解像度でマッパ
c-squareのセット(連続または非連続)は、「パイプ」(|)文字で区切られた、個々の正方形コードの連結リストとして表すことができます。つまり、7500:110:3 | 7500:110:1 | 1500 :110:3 | 1500:110:1(など)。この正方形のセットは、データセット範囲の指標として機能し、ジオメトリのWell- Known Text表現のMultiPolygonと機能が似ています(ただし、指定が簡単です)。機能の違いは、ポリゴンの境界を形成する定義済みのポイントです。連続的に可変にすることができますが、c-square境界の場合は、使用中のグリッドの正方形の解像度から一定の間隔に制限されます。これらの文字列が、たとえば従来のテキストストレージシステム(スプレッドシート、データベースなど)のフィールド内に「長いテキスト」として保存されている場合、空間検索の操作に使用できます(次のセクションを参照)。
C-squares文字列は、オーストラリアのCSIRO(ドメインobis.org.auの下)で2002年から運用されているWebベースのユーティリティである「c-squaresmapper」のインスタンスへの入力として直接使用することもできます。グローバルな場所。マップ上の正方形のセットの位置を視覚化するために、「c-squaresマッパー」のインストールに対処するための現在の構文は次のとおりです(例)。
http://www.obis.org.au/cgi-bin/cs_map.pl?csq=3211:123:2|3211:113:4|3211:114:1 | 3211:206:2 | 3211:206: 1 | 3111:496:3 | 3111:495:4 | 3111:495:1 | 3111:394:2 | 3111:495:2 | 3111:384:3 | 3111:383:1 | 3111:382:2 | 3111:372:3 | 3111:371:4 | 3112:371:1 | 3111:370:2 | (など)。
  オンラインc-squaresマッパーで作成された「グローブビュー」の例
ここで、上記のc-squaresマッパーの呼び出しは単純なものであり、単純な「デフォルトマップ」を生成する単一のパラメーター(単一のc-squares文字列)のみを使用することに注意してマッパーは実際には非常に高度にカスタマイズ可能であり、最大7つのc-squares文字列を同時に受け入れ、ユーザー指定の色でプロットし、塗りつぶされた正方形の空、ユーザーが選択可能なベースマップなどを選択できます。使用可能な入力パラメーターの完全なリストは、マッパーの「技術情報」ページに多数の利用可能なパラメーターを使用して作成されたより洗練されたマップは、右の色分けされた例です(AquaMap、つまりマンボウのモデル化された分布)。2006年に開始され、独自に作成されたXplanetソフトウェアを組み込んだマッパーのアップグレードにより、提供されたc-squareのプロットをユーザーが回転およびズーム可能な地球に表示できるようになり、太平洋またはより現実的なビューを提供できます。極座標-フラットマップ(正距円筒図法など)で可能なデータよりも中央に配置されたデータ。
空間検索
空間インデックスの単位としてc-squaresコードを使用するシステムでは、これらの正方形識別子のいずれかをテキストベースで検索すると、関連する正方形に関連付けられたデータが取得されます。ワイルドカード検索がサポートされている場合(たとえば、ワイルドカード文字がパーセント記号の場合)、「7500%」で検索すると、その10度の正方形内のすべてのデータ項目が取得され、「7500:1%」で検索すると、その5度の正方形などのすべてのデータ項目を取得します。
アスタリスク文字「*」は、c-squares表記で特別な(予約済み)意味を持ち、アスタリスクの数で示される解像度のレベルまで、より高いレベルのセル内のすべての細かいセルが含まれることを示す「コンパクト」表記です。上記の例では、「7500:*」は、親の10度セル「7500」内の4つの5度セルすべてが塗りつぶされていることを示し、「7500:***」は、親10内の100個の1度セルすべてが満たされていることを示します。 -次数セル「7500」が塗りつぶされます。このアプローチにより、多くの場合、セルの連続ブロックを文字の経済性(データ圧縮の形式)で埋めることができ、c-squaresコードの効率的な保存と転送に役立ちます。要求に応じ。
空間データのレポート、アセンブリ、および分析
(多国籍の場合もある)データの報告、組み立て、分析にc-squareを使用する例には、VMS(船舶監視システム)データに0.05×0.05度のc- squareを使用することや、ICES、国際海洋探求会議に釣りログブックデータを使用することが含まれます。海などの調査については、 北東大西洋の脆弱な海洋生態系の特定、目的のための漁獲報告のための0.1×0.1度のc-squaresの使用オーストラリアの資源評価の報告、欧州委員会の水産科学技術経済委員会(STECF)による加盟国による漁業活動の0.5×0.5度のc-squaresへの報告と照合 そして、インド洋の漁業時系列データを分析および予測するための同じ解像度の正方形の使用と、太平洋とインド洋の両方に隣接するコーラルトライアングルの海洋生物多様性保全のための優先度の高いエリアの描写。海洋種分布モデリングプロジェクト「AquaMaps」は、世界の海洋環境変数の基本データカバレッジを0.5度の解像度でc-squaresグリッドデータとして利用できるようにします。また、海洋生物地理区に基づく最初の世界規模の地図を作成します。 Costelloらによる65,000の海洋種の分布について。、2017年、5×5度の正方形(公称500×500 km)を採用。
ターゲットオーディエンス/潜在的なユーザー
その設計原則によれば、c-squaresの主なターゲットオーディエンスは、システムでサポートされている解像度、つまり10×10または5の任意の10進細分割で、緯度と経度のグリッド正方形によって空間データを整理したいデータ管理者です。関連するデータクエリ、取得、分析、表現(マッピング)、および潜在的な外部データ交換と集約をサポートするための×5度の正方形。高解像度のc-squaresは、一般的な「ロケーションエンコーダー」としても使用できます。c-squaresメソッドはの大部分を満たしているため、選択された望ましい属性については、Google Open LocationCodeメソッドの開発者がさらに説明します。そのディスカッションドキュメントに記載されている基準。で引用されている参考文献から明らかなように、これまでの方法の主な採用者は、特に海洋データに関心を持ってきました。これはおそらく、海洋がその統治において国境を越えているという事実に起因しているため、そうでなければ確立された地方または国のグリッドは、地方規模以外の海洋または漁業データの分析には不適切であり、おそらくシステムは、海洋関連システムでの最初の展開に加えて、ジャーナル「Oceanography」での説明に従って、海洋データを対象としています。それにもかかわらず、本質的に、システムは地形にとらわれず(それが基づいている緯度経度グリッドと同様に)、海洋データと地上データの両方に等しく適用できます。
ライセンスとソフトウェアの可用性
2003年から科学文献に公開されているc-squares法を使用するためのライセンスは必要ありません。SourceForgeのWebサイトから入手できるマッパーなどのソースコードは、GNU General PublicLicenseバージョン2.0でリリースされています。 (GPLv2)は、ライセンスが製品とともに保持されている限り、自由に使用および再配布し、その後の変更を提供します。つまり、リリースされたすべての改良バージョンもフリーソフトウェアになります。
も参照してください
測地線ジオコーディングシステムのリスト
世界気象機関の広場
グリッド(空間インデックス)
ジオコード
地理空間メタデータ
参考文献
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外部リンク
C-squaresホームページ
以下を含むSourceForgeのC-squaresプロジェクトページ:
10×10から0.5×0.5度の解像度でのIDによるc-squareのリスト
同等の情報を含むESRIシェープファイル
AquaMaps(実際の使用におけるc-squaresのデモンストレーション)”

投稿日:
カテゴリー: C