10. ベクター空間分析（バッファ）
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目的： |
ベクター空間分析におけるバッファの利用を理解する |
キーワード： |
ベクター、バッファゾーン、空間分析、バッファ距離、境界のディゾルブ、内側方向および外側方向のバッファ、複数のバッファ |
10.1. 概要
空間分析 では、 空間情報を使用してGISデータから新たな追加的な意味を抽出します。空間分析はたいていGISアプリケーションを使用して行われます。GISアプリケーションには、地物統計（例えばこのポリラインはいくつの頂点で構成されるか？）または地物バッファリングなどのジオプロセッシングのための空間分析ツールがあるのが普通です。使用される空間分析の種類は、対象領域に応じて変化します。水の管理や研究（水文学）で働く人々は、等高線の分析と、それを横切って移動する水をモデル化することに興味がありそうです。野生生物管理ではユーザーは、野生生物のポイントでの位置と環境との関係を扱う分析機能に興味があります。このトピックにおいてはバッファリングを、ベクターデータで行うことができる便利な空間分析の例として説明します。
10.2. バッファリングの詳細
バッファリング は通常２つのエリアを作成します:１つは、選択した現実世界の地物から指定距離 内 のエリア、もう１つは 外 のエリアです。指定距離内の領域を バッファゾーン といいます。
A buffer zone is any area that serves the purpose of keeping real world features distant from one another. Buffer zones are often set up to protect the environment, protect residential and commercial zones from industrial accidents or natural disasters, or to prevent violence. Common types of buffer zones may be greenbelts between residential and commercial areas, border zones between countries (see 図 10.6), noise protection zones around airports, or pollution protection zones along rivers.
図 10.6 アメリカとメキシコの境界はバッファゾーンによって分けられています( SGT Jim Greenhill 2006によって撮影された写真)。
In a GIS Application, buffer zones are always represented as vector polygons enclosing other polygon, line or point features (see 図 10.7, 図 10.8, 図 10.9).
図 10.7 ベクターポイント周辺のバッファゾーン。
図 10.8 ベクターポリライン周辺のバッファゾーン。
図 10.9 ベクターポリゴン周辺のバッファゾーン。
10.3. バッファの種類
There are several variations in buffering. The buffer distance or buffer size can vary according to numerical values provided in the vector layer attribute table for each feature. The numerical values have to be defined in map units according to the Coordinate Reference System (CRS) used with the data. For example, the width of a buffer zone along the banks of a river can vary depending on the intensity of the adjacent land use. For intensive cultivation the buffer distance may be bigger than for organic farming (see Figure 図 10.10 and Table table_buffer_attributes).
図 10.10 異なったバッファ距離でバッファリングされた河川
河川 |
隣接する土地利用 |
バッファ距離（メートル） |
|---|---|---|
ブリード川 |
集中的な野菜耕作 |
100 |
コマティ |
集中的な綿の耕作 |
150 |
オラニエ |
有機農業 |
50 |
テレ川 |
有機農業 |
50 |
表 バッファ属性1：隣接する土地利用に関する情報に基き河川までのバッファ距離が異なる属性テーブル。
こうしたポリライン地物、河川や道路など、の周りのバッファは、ラインの両側にある必要はありません。それらはライン地物の左側または右側のどちらかだけにできます。その場合にどちらが左側か右側かは、デジタル化の際のラインの始点から終点への方向によって決定されます。
10.3.1. 複数のバッファゾーン
A feature can also have more than one buffer zone. A nuclear power plant may be buffered with distances of 10, 15, 25 and 30 km, thus forming multiple rings around the plant as part of an evacuation plan (see 図 10.11).
図 10.11 10km、15km、25km および 30kmという距離でポイント地物にバッファを作成する
10.3.2. そのまままたはディゾルブされた境界でのバッファリング
Buffer zones often have dissolved boundaries so that there are no overlapping areas between the buffer zones. In some cases though, it may also be useful for boundaries of buffer zones to remain intact, so that each buffer zone is a separate polygon and you can identify the overlapping areas (see Figure 図 10.12).
図 10.12 重複を示すエリアで、ディゾルブされ(左)変化ない境界(右)をもつバッファゾーン。
10.3.3. 外側または内側へのバッファリング
ポリゴン地物の周囲のバッファゾーンは、通常、ポリゴンの境界から外側に広がりますが、ポリゴンの境界から内側にバッファゾーンを作成することも可能です。例えば、観光省がロベン島の周りに新しい道路を計画したくて、環境法では道路は海岸線から少なくとも200メートル内側にあることが要求されるとします。観光省は海岸線から内への200メートルラインを見つけるために、内側にバッファを使用して、その線を越えないように自分たちの道路を計画できます。
10.4. 一般的な問題 / 注意すべき点
ほとんどのGISアプリケーションは、分析ツールとしてバッファ作成を提供していますが、バッファを作成するためのオプションはいろいろです。たとえば、ライン地物の左右両側へバッファリングすること、バッファゾーンの境界をディゾルブすること、ポリゴンの境界から内側へバッファを作成することは、すべてのGISアプリケーションでできるわけではありません。
バッファ距離は常に整数（整数）または小数（浮動小数点値）として定義されなければなりません。この値は、ベクターレイヤーの座標参照系（CRS）に従った地図単位（メートル、フィート、小数の度）で定義されています。
10.5. さらなる空間分析ツール
バッファ作成は重要かつ頻繁に使用される空間解析ツールですが、ユーザーがGISで使用して検討できるものは他にも多くあります。
Spatial overlay is a process that allows you to identify the relationships between two polygon features that share all or part of the same area. The output vector layer is a combination of the input features information (see 図 10.13).
図 10.13 ２つのベクターレイヤー ( a_input = 方形, b_input = 円)の空間オーバーレイ。結果のベクターレイヤーは緑で表示されます。
典型的な空間オーバーレイの例：
インターセクション: 出力レイヤーは２つのレイヤーの重なる（交わる）すべての領域を含みます。
ユニオン：出力レイヤーは組み合わせた2つの入力レイヤーのすべての領域を含みます。
対称差：出力レイヤーには、入力レイヤーのすべての領域が含まれます。ただし、2つのレイヤーが重なる（交わる）領域は除きます。
差分：出力レイヤーには、第2の入力レイヤーと重ならない（交わらない）、第1の入力レイヤーのすべての領域が含まれます。
10.6. わかりましたか?
ここでは以下のことを学びました:
バッファゾーン は、現実世界の地物の周りの領域を示します。
バッファゾーンは常に ベクターポリゴン です。
地物は 複数の バッファゾーンを持ちえます。
バッファゾーンのサイズは バッファ距離 によって定義されます。
バッファ距離は 整数 または 小数点 の値でなければいけません。
バッファ距離は、ベクターレイヤー内の各地物ごとに異なることもできます。
ポリゴンは、その境界から 内側へ または 外側へ バッファを作成できます。
そのまま または ディゾルブ された境界で作成されたバッファゾーン
バッファ作成の他にも、GISでは通常、空間的な課題を解決するためにいろいろなベクター解析ツールが提供されています。
10.7. やってみよう
ここでは人に教える際のアイデアいくつか述べていきます:
Because of dramatic traffic increase, the town planners want to widen the main road and add a second lane. Create a buffer around the road to find properties that fall within the buffer zone (see 図 10.14).
抗議グループを制御するために、警察は抗議者を建物から少なくとも100メートル離しておくために中立ゾーンを設置したいと思っています。建物の周りにバッファを作成し、バッファ領域がどこにあるかイベントプランナーにわかるように色付けします。
トラック工場が拡張を計画しています。立地基準には、敷地候補は大型道路の1キロ以内でなければならないと規定されています。敷地候補がどこにあるかわかるように、主要道路に沿ってバッファを作成します。
酒屋は学校や教会の千メートルバッファゾーン内にあってはいけないと規定する法律を市が導入したいと思っていると想像してみてください。学校の周りに1キロのバッファを作成し、それから学校に近すぎる酒屋がないか見に行ってください。
図 10.14 道路地図（茶）周辺のバッファゾーン（緑）。どの家がバッファゾーンに入るかについて見ることができるので、今、所有者に連絡して状況について話すことができるでしょう。
10.8. 考えてみよう
利用可能なコンピュータを持っていないならば、建物の周辺にバッファゾーンを作成するために、トポシートとコンパスを使うことができます。コンパスを使って地物に沿って等距離で小さい鉛筆マークを入力してください、それから定規を使ってマークをつないでください！
10.9. より詳しく知りたい場合は
図書:
Galati, Stephen R. (2006): Geographic Information Systems Demystified. Artech House Inc. ISBN: 158053533X
Chang, Kang-Tsung (2006). Introduction to Geographic Information Systems. 3rd Edition. McGraw Hill. ISBN: 0070658986
DeMers, Michael N. (2005). Fundamentals of Geographic Information Systems. 3rd Edition. Wiley. ISBN: 9814126195
QGISユーザーガイドでは, QGISにおけるベクター分析についてより詳細な情報が含まれています.
10.10. 次は？
次のセクションでは、ラスターデータを使った空間解析の例として 補間 について詳しく見ましょう。