GIS による地理情報の表現およびモデリング

GIS はデータセットの集合

通常、GIS は複数の異なるデータセットを取り扱うために使用されます。各データセットは、地球の表面を地理的に参照する特定のフィーチャの集合（道路など）に関するデータを保持します。

GIS データベースは、特定の地理表現を持つ一連の主題に基づいて設計されます。 たとえば、個々の地理的な実体はフィーチャ（ポイント、ライン、ポリゴンなど）として表すことができます。また、ラスタを使用する画像として、フィーチャ、ラスタ、TIN を使用するサーフェスとして、またはテーブルに保持される説明的な属性として表すこともできます。

GIS では、同じ種類の地理的オブジェクトのコレクションは、土地区画、井戸、建物、オルソ画像、ラスタベースの DEM（デジタル標高モデル）などの主題別に整理されます。GIS では、同じ種類の地理的オブジェクトのコレクションは、土地区画、井戸、建物、オルソ画像、ラスタベースの DEM（デジタル標高モデル）などの主題別に整理されます。 正確かつシンプルに定義された地理データセットは、効果的な地理情報システムに不可欠であり、レイヤに基づく主題データの設計は重要な GIS 概念です。

地理フィーチャの論理集合としての GIS データセット

データセットは、各主題における同じ種類のフィーチャの集合です。

地理的な表現は、一連のデータセットまたはレイヤに整理されます。 ほとんどのデータセットは、道路網、土地区画境界、土壌タイプ、標高、特定の日付の衛星画像、井戸の位置、河川や湖沼など、単純化された地理要素の集合です。

GIS では、通常、空間データの集合をフィーチャクラスのデータセットまたはラスタベースのデータセットとして整理します。

多くの主題データは、土壌タイプや井戸の位置といった単一のデータセットによって最も効果的に表されます。 交通機関やサーフェスの標高など、多くの場合、複数のデータセットで表される主題もあります。 たとえば、交通機関は道路、交差点、橋、高速ランプ、鉄道などに対応する複数のフィーチャクラスとして表されます。 次の表は、地表面の標高が複数のデータセットを使用してどのように表され得るかを示しています。

ラスタ データセットは、ジオリファレンスされた画像や、標高、傾斜角、傾斜方向など、連続したサーフェスを表すために使用されます。

主題レイヤはデータセットになります。 データセットは、GIS データベースにおいてキーとなる構造化原理です。

各 GIS には、共通の地理空間に対する複数の主題が含まれます。

層状に重ねあわされたレイヤとして振る舞います。 各主題は他の主題から独立した情報セットとして管理でき、 それぞれ独自の表現 （ポイント、ライン、ポリゴン、サーフェス、ラスタなどの集合） を持ちます。

レイヤは空間的に参照されるため、積み重ねて共通のマップに統合することができます。 加えて、ポリゴンのオーバーレイなどの GIS 解析ツールにより、データ レイヤ間の情報を融合し、結果として得られる空間的な関係を操作することができます。

効果的な GIS データベースはすべて、こうした共通の原理および概念に従っています。 各 GIS には、ジオグラフィック データをこれらの表現で表すためのメカニズムと、この情報を使用、管理、共有するための包括的なツールが必要です。

GIS での地理情報の操作

ユーザは、次の 2 つの基本的な方法で地理データを操作します。

• データセットとして。データセットは、同じ種類のフィーチャ、ラスタ、または属性のコレクションであり、土地区画、井戸、建物、オルソ画像、ラスタベースのデジタル標高モデルなどを表します。
• 各データセットに含まれる個別のエレメントまたはサブセットとして。これには、個々のフィーチャ、ラスタ、属性値などが含まれます。

GIS データセットの操作

ArcGIS では、同じ種類の地理的オブジェクトの集合は、土地区画、井戸、道路、建物、オルソ画像、ラスタベースの DEM など、共通のサブジェクトに関するデータセットに整理されます。

ユーザが ArcGIS で実行する操作の多くは、入力としてデータセットに作用するものか、または結果として新しいデータセットを作成するものです。 データセットは、GIS ユーザ間でデータを共有するための最も一般的な方法でもあります。

データセットは次の各アイテムに対して、主なデータソースを提供します。

マップ、グローブおよび 3D シーン: これらのビューは地理情報を一連のマップ レイヤとして表示するための主要画面です。 各マップ レイヤは特定の GIS データセットを参照し、データセットのシンボル表示とラベリングに使用されます。 このようにして、マップ レイヤは GIS データセットを GIS に有効活用するのに役立ちます。

2D マップおよび 3D シーン内のマップレイヤは、GIS データセットのシンボル表示やラベリングに使用されます。 このマップには都市、高速道路、州や郡の境界線、水域、河川を表すレイヤが含まれています。 これらの各レイヤが GIS データセットを描写するのに使用されます。

ジオプロセシング入力/出力データセット: GIS データセットはジオプロセシングに使用される共通なデータソースであり、データの自動処理および GIS 解析に役立ちます。 データセットを入力として使用し、さまざまなジオプロセシング ツールに対応した新しいデータセットを出力します。

ジオプロセシングでは、多数のタスクを一連の操作として自動化することにより、1 つのステップとして実行できます。 これにより、繰り返し実行できる、十分に文書化されたデータ処理ワークフローを作成できます。

また、ArcGIS データセットを使用して、空間解析を実行することもできます。

このモデルは、新しい公園の候補地を特定し、ランク付けする方法を示しています。 良い候補地には、人口が多く、既存の公園と近すぎないことが求められます。

データセットに含まれる個々のフィーチャとエレメントの操作

ユーザは、データセットだけでなく、データセットに含まれている個々のエレメントも操作できます。 これらのエレメントには、個々のフィーチャ、属性テーブル内の行と列、ラスタ データセットの個々のセルなどが含まれます。 たとえば、土地区画をポイントして個別属性を表示するには、データセットの個々のデータ エレメントを操作します。

この例で道路の中心線を編集しているように、フィーチャを編集するには個々のデータ エレメントを操作します。

テーブルを操作する際、ユーザは行と列に保持されている説明情報を以下のように操作します。