Iugonet 20100916

太陽地球系物理学における
メタデータ・データベースの構築
小山幸伸 *1 、河野貴久 *2 、阿部修司 *3 、新堀淳樹 *4 、堀智昭 *2 、
林寛生 *4 、吉田大紀 *1 、田中良昌 *5 、鍵谷将人 *6 、上野悟 *7 、金
田直樹 *7
京大・理・地磁気センター、　　　　　　　 *2 名古屋大学太陽地球環
境研究所、
*3
九大・宙空環境研究センター、　　　　　 *4 京大・生存圏研究所
*1

極地研究所、
大気研究センター、
*7
京大・理・附属天文台
*5

　　　　　

*6 東北大・惑星プラズマ

発表内容

1. 京都大学理学研究科
附属地磁気世界資料解析センターの紹介

2. IUGONET プロジェクトの紹介
•
•
•

メタデータ・データベース　 (DSpace 利用）
解析ソフトウェア
外部提供インターフェイス　 (SRU/W, OpenSearch 利用）

3. まとめ

RIMS 研究集会「数学におけるデジタルライブラリー構築に向けて」
2010.9.16 ( 京都大学数理解析研究所 )

京都大学のおける地磁気センターの位置づ
け

以下略

地磁気センターの位置
京都大学吉田キャンパス北部構内

5F
地磁気セン
ター

生協


地磁気センターの情報

•

スタッフ（８名）
–
–
–
–
–
–
–

•

教授
准教授
助教　　ｘ　２
特定研究員
教務補佐員
技術補佐員
事務補佐員

業務内容
– Wold Data Center for Geomagnetism,
Kyoto の運営
– 各種研究解析（観測も含む）
– 学部・大学院生の教育

地磁気センターの要望

• データベースを運用しなければならない。
• アナログデータ（マイクロフィッシュ、マイクロフィル
ム、テープ、紙、書籍）の管理


IUGONET プロジェクトの目的と参加メンバー
 IGY 以来継続されてきた国際共同観測事業で蓄積された超高
層大気の地上観測データ ( アナログ・デジタル ) の流通を促進
 分散して存在する観測データを横断検索するシステムを構築
 多様なデータの解析による超高層大気長期変動の研究の進展
参加機関・組織

 東北大学理学研究科附属惑星プラズマ・大気研究センター

小野高幸、寺田直樹、加藤雄人、笠羽康正、岡野章一、熊本篤志、坂野井健、
三澤浩昭、鍵谷将人

 国立極地研究所

佐藤夏雄、中村卓司、宮岡宏、岡田雅樹、冨川喜弘、田中良昌

 名古屋大学太陽地球環境研究所

藤井良一、荻野竜樹、三好由純、堀智昭、大塚雄一、河野貴久

 京都大学生存圏研究所

津田敏隆、林寛生、新堀淳樹

 京都大学理学研究科附属地磁気世界資料解析センター
家森俊彦、能勢正仁、藤浩明、竹田雅彦、小山幸伸、吉田大紀

 京都大学理学研究科附属天文台
柴田一成、上野悟、金田直樹

 九州大学宙空環境研究センター
湯元清文、阿部修司 2010.9.16 ( 京都大学数理解析研究所 )

7

プロジェクトの体制
バーチャル情
報拠点による
連携強化

他の地球科学
分野へ展開

国内他機関・大学
海外研究者

衛星、数値モデ
ルデータへの拡
張

九大
宙空
研

地磁気研
地磁気研
究
究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ

東北大
PPARC

電離圏・磁気圏
電離圏・磁気圏
研究
研究
コミュニティ
コミュニティ

XML
XML

超高層大気科学
バーチャル情報拠点

XML

XML

磁気圏研
磁気圏研
究
究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ
極域研究
極域研究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ

名大
STE
研

京大
理・附属天文
台
太陽物理研
太陽物理研
究
究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ

XML
XML

極地
研

メタデータ DB

XML

地磁気研究
地磁気研究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ

赤道大気研
赤道大気研
究
究
コミュニ
コミュニ
ティ
ティ
京大理・地磁気セン

観測 DB
(+ 解析ソフ
ト)

京大
生存研

8


9


10

プロジェクトの年次計画
項目
超高層大気科学
バーチャル情報拠
点の構築と運営
メタデータ・デー
タベースの開発
メタデータフォー
マットの策定
解析ソフトウェア
の開発

H21

H22

システム導
入

公開バー
ジョンの開
発

Ver.1 の策定

プログラム
開発スター
ト

H25

H26

備考
多点情報交換システムを各
機関に導入し、緊密な連携
体制を実現する

システム更
新

メタデータに関して、登
録・検索・配信などを行う
システムを開発する

アップデー
ト / ドキュ
メント整備

開発環境整
備
仕様の策定

H24
システム更
新

定常運用

プロトタイ
プの開発

H23

一般に公開

初年度に ver.1 を策定し、以
後必要に応じてアップデー
トを重ねる
各機関が現在実施している
観測に適合した解析ソフト
ウェアの開発を進める

一般に公開

観測データのデー
タベース整備

観測 DB 整備
/ 非デジタ
ルデータ調
査

後半は過去 20 年以上にわたって蓄
積された観測データを中心に扱う

メタデータの抽出

メタデータ
抽出スター
ト

後半は過去 20 年以上にわたって蓄
積された観測データを中心に扱う

まだデータベース化されて
いない観測データのデータ
ベース化を進める
策定されたフォーマットに
基づき、メタ情報の抽出作
業を開始する

メタデータのデー
タベース化

メタデータをデータベース
化し、公開する

バーチャル情報拠
点の拡大

成果を総括し、関連他分野
への拡大・統合を検討する

11

外部提供インターフェイス①

• Web インターフェイス
– ユーザー用

• 外部提供インターフェイス
– 外部ソフトウェア用


外部提供インターフェイス③

• 外部提供インターフェイスの用途
– IUGONET 解析ソフトウェアとの連携
• 他の可視化 / 解析ソフトウェアとの連携
↓

• （動的に観測データのロケーション情報を
得られることが利点）

– 他のデータベースとの連携

IUGONET 解析ソフトウェアとの連携
クライアント側
(3) DOM

IUGONET metadata DB

XML
(2) Metadata

(4a) Load
procedure

(1) Query

(6) Plot
(IDLVM+TDAS)
(5) Observational
Data

(4b) Wget
(Internal call)

IDL から DSpace にアクセスし、得られたメ
タデータを DOM で加工するテスト済み ( ただ
(SRU/SRW, OpenSearch)
し DC) 。

光球画像（京大天文台）

スタックプロットの試作 (2003 年 1 年分03:00
)
5/28 00:02
10/29 00:14
11/19

1/1 01:20
ACE Vsw
ACE IMF-Bz
AE 指数
（京大 WDC ）
昭和 VLF[8kHz]
（極地研）
女川 Pc3 指数
（東北大）

陸別地磁気 H 成分
（名大 STEL ）
CEB 地磁気 H 成分
（九大）
EAR 南北風 [18km]
（京大 RISH ）

15

解析ソフトウェアの開発
要求される最低限の仕様

 時系列プロットのスタック表示
 2 次元画像の同時表示

複数データの
スタックプ
ロット

解析ソフトウェアのイ
メージ

開発方針

 IDL + TDAS(THEMIS science
Data Analysis Software) を
ベースに開発する
 ( 無償の )IDL VM で動作する
ことを保証する
 ローカルマシンでの解析と
サーバ側での解析の両方を目
 指すサイエンスセンターと
ERG
の協力のもと、開発を進める

2 次元画像
データ表
示


GUI によ
る操作
16

IUGONET のホームページ
http://www.iugonet.org/


観測データベースに関する現状の問題点
A 研究センター

地磁気指数
データベース

地磁気観測
専門家

B 研究所

・・
・・
・・

C 大学

極域オーロラ
データベース

太陽活動
データベース

?

?
極域観測
専門家

太陽観測
専門家

他分野のデータへ辿り着く為の
手がかりが無い！！！

18

メタデータを活用した観測データベース利用
A 研究センター

メタデータ
DB

地磁気観測
専門家

・・
・・
・・

B 研究所

C 大学

極域オーロラ
データベース

太陽活動
データベース

極域観測
専門家

地磁気指数
データベース

メタデータ抽
出

XML

観測時刻
装置の種類
データフォー
マット
データの所在地
... etc.

太陽観測
専門家

メタデータ流
通

メタデータを検索し、色々な機関の
多種多様な観測データの情報を取得！

19

メタデータフォーマットの策定
IUGONET フォーマット ver.1 = SPASE(ver.2.1.0) + 一部改変
(http://www.spase-group.org)

SPASE とは

太陽、惑星間空間、地球磁気圏の人工衛
星観測に関連する研究リソースを包括的
に表現するために作られたメタデータ
フォーマット
•超高層大気研究と密接な関係にある分野の

データを記述するために開発 ( ベースとし
て利用しやすい )
•要素、単語の拡張が可能 ( 我々のデータに
あったカスタマイズが可能 )
•周辺分野の VxO に採用されている ( 将来
的なデータ交換を考慮 )
•メタデータは XML ファイルとして管理 (
コンピュータ上で扱いやすい )
•フォーマットや関連ツールは全て公開 ( 自
己開発する部分を減らせる )
•開発は続行中 ( フォーマット改変の提案が
できる )

IUGONET による改変
 非デジタル保存データに関する単語の追加

 太陽観測データに特有な座標系を表す単語の追加
 観測位置・範囲等を記述する新要素 (SpatialCoverage) の追加

20

メタデータ・データベースの開発
時間範囲
による検
索

既存の技術を利用してカスタマイズ
 メタデータを登録・検索・収
集・提供する機能
 任意のメタデータを扱えること

テキストキー
ワードによる検
索

 無償で利用実績の多いソフト

図書館や学術情報
リポジトリ等で使
われているリポジ
トリ・ソフトウェ
ア

より詳細なメタデー
タへ

DSpace をベースにした
システムの開発

まとめ
超高層大気の地上観測データの流通、サイエンスへの
有効利用に関する大学間 ( 極地研、東北大、名大、京
大、九大 ) の連携プロジェクト【平成 21 年〜 26 年
度】
 SPASE をベースにしたメタデータフォー
マットを策定。各機関でメタデータの抽出
作業へ
 DSpase を利用したメタデータ・データベー
スシステムを開発中。
 IDL + TDAS をベースにした解析ソフトウェ
アを開発中。

CAWSES-II E-Science and informatics
への貢献

22

IDL->SRU->MDB

pro iug_load_srw
file_name=‘srw.dat’
localdir=‘c:/test/’+file_name
url=‘http://iugonet1.stelab.nagoyau.ac.jp:8080/SRW/search/jspui?query=mag’
file_http_copy,url,localdir,verbose=2
end

検索結果 (XML 形式 )


検索結果の変換（ IDL+DOM ）
• 以下のコマンドで "sampleSRWresult.xml" の
<recordData> タグの値を取得できる。
• oDoc =
OBJ_NEW('IDLffXMLDOMDocument',filename="sample
SRWresult.xml") ;Load XML
• oNodeList = oDoc>GetElementsByTagname('recordData')
• oName = oNodeList->Item(0)
• oNameText = oName->GetFirstChild()
• print,oNameText->GetNodeValue() ;Get value
• OBJ_DESTROY, oDoc


• 他のデータベースとの連携

超高層大気以外の
地球環境情報の MDB

科学データの
ポータル

数値モデル実験
の MDB

横断検索！
VDC4EPS
MDB

MDB


衛星観測の
MDB

IUGONET の周辺
WMO は SRU を実装済み & 運用中
メタデータ・フォーマットが異なる点が課題
。

の MDB

衛星観測の
MDB

WMO

ポータ
ル？

MDB

OAI-PMH

VDC4EPS
MDB


外部提供インターフェイス①

• Web インターフェイス
– ユーザー用

• 外部提供インター
フェイス
– 外部ソフトウェア
用



↓

• （動的に観測データのロケーション情報を
得られることが利点）

例えば、 World Meteorological Organization 図
書館系等

IUGONET 解析ソフトウェアとの連携
クライアント側
(3) DOM

IUGONET metadata DB

XML
(2) Metadata

(4a) Load
procedure

(1) Query

(6) Plot
(IDLVM+TDAS)
(5) Observational
Data

(4b) Wget
(Internal call)

IDL から DSpace にアクセスし、得られたメ
タデータを DOM で加工するテスト済み ( ただ
(SRU/SRW, OpenSearch)
し DC) 。

検索結果 (XML 形式 )

この様な XML ファイルから
、 URL 情報を切り出す際に
XML Parser を使用する。
(IDL の場合は DOM)
URL 情報を切り出す為のサ
ンプル・プログラム（代表
的なプログラム言語で記
述）は、 IUGONET によっ
て提供されるでしょう。


考えられる運用

① クエ
リー

×

IDL
load_blabla.pro
(URL を保持 )
③URL を
閲覧

④ データ取
得

Primary
MDB
冗長構成

② クエ
リー

×

DB


Secondary
MDB

外部提供インターフェイスの利用者

• メタデータ・データベースを IDL から検索し、実データ
の URL を取得するプロシージャは UDAS で提供される
。
• IUGONET 側から API が公開されるまで待つ。
– はっきりしたリリース日は言えない。
– しかしながら、 IUGONET-MDB と IUGONET- 解析ソフトウェア
の連携を SGEPSS での話題にしたい。
– WMO 、 ERG 、 Dagik などと協調する上でも、最重要課題と認識
している。


図書館業界

１７０もの DB を横断検
索！

(DC だから、話は単純ではあるが。）
SRU/SRW

OpenSearch

NDL Search
(PORTA を内
包)

OAI-PMH


IUGONET の周辺
WMO は SRU を実装済み & 運用中
メタデータ・フォーマットが異なる点が課題
。

の MDB

WMO

ポータ
ル？

衛星観測の
MDB

MDB

VDC4EPS
MDB

• DublinCore だけでなく、多様なメタデータの取り扱いが
必要


DSpace のブロック図
3.メタデー
メタデー
タ交換
タ交換

1.Web
WEB UI

by OAI-PMH

2. 全文検索

アクセス
権
( 案 ) IUGONET

RDBMS
XML
メタデータ
(ex. 観測機器 )

+
実データは
管理しない


メタデータの流通案
メタデー
タ
実データ
（空）
極地研

名大・ STE
研

OAI-PMH プロトコ
ル　図書情報の流通等に利
※
用されているプロトコル

九大・宙空
研

京大・生存
研

京大・地磁気
セ

•PORTA by 国立国会図書館
•Nature.com
•Elsevier.com

東北大・惑
星

京大・天文
台

メタデータを交換し共有化
→他機関のメタデータを検索可能に！

数学系との関わり

• システム・レベルの情報共有ができるかも知れない。
–
–
–
–
–

学術情報リポジトリ
NII 学術情報リポジトリ支援事業
国立国会図書館
数学
IUGONET


KURENAI での IUGONET の検索結果
IUGONET の発表を、積極的に KURENAI に登録
。


JAIRO での IUIGONET の検索結果
QIR へ登録したデータも、ハーベスティングされて
いる。


まとめ


Iugonet 20100916

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Notas del editor