多次元データ解析・可視化ソフトウェア GAVE
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Transcript 多次元データ解析・可視化ソフトウェア GAVE
多次元データ
解析・可視化ソフトウェア
GAVE
A Grid Data Analyzer and Viewer, GAVE
竹本 和彰
北海道大学理学部地球科学科
地球流体力学研究室 4年
2004年2月3日
1.目次
背景
特徴
機能
動作
インストール
まとめ
2.多次元データを取巻く環境
• 多様なプラットフォーム
数値シミュレーション • 多様なデータ生成法
衛星観測
インターネット
多次元データ
GrADS
多量のデータ
データ
データ
解析・可視化ツール
GAVE
IDL
多様なデータ形式
手軽に
解析・可視化
を行いたい
3.GAVE の開発背景
既存多次元データ解析・可視化ソフトウェアに対
する不満
CUI(手軽さにかける)
商用(高価・改変不可)
開発基盤となるライブラリの存在
解析・可視化のライブラリ:電脳 Ruby プロジェクト
Rubyで使えるGUIライブラリ
4.電脳 Ruby プロジェクト
解析・可視化・数値シミュレーションのためにオブジェク
ト指向スクリプト言語 Ruby を使うプロジェクト
Ruby用各種ライブラリ開発中
Ruby/NetCDF:
Ruby/DCL:
Ruby用NetCDF(自己記述・機種非依存型データ形式)I/Oライブラリ
Ruby用DCL(描画・数値処理ライブラリ)
GPhys:
多次元物理量クラス
解析機能を持つ
5.GAVE とは
多次元データの解析・可視化ソフトウェア
電脳 Ruby プロジェクト
のライブラリを利用
開発者:西澤誠也氏
(京都大学)
6.特長(1)
手軽なユーザーインターフェース
GUI
日本語に対応
手軽で対話的な操作
直感的に機能把握
ウィンドウの文字が日本語に対応
ただし図には英語のみ
CUI的な処理も可能
スクリプト保存機能
7.特長(2)
オープン/フリー
複数のデータ形式に対応
無料 → 誰でも使いやすい
改変可能 → ソースを見て, 望むように機能を加えられる
現在 NetCDF, GrADS
地球流体科学用の機能
地図投影
欠損値処理
8.機能(1)
可視化
描画方法
地図投影
等値線図(地図投影も可能), 折れ線
現時点で正射図法, ポーラーステレオ図法など4種類
アニメーション
その他
描画範囲設定, 欠損値処理, 等値線間隔設定, 対数軸…
9.機能(2)
解析
属性表示
平均, 最大, 最小, 標準偏差の4種類
NetCDFファイルに自己記述された情報を表示
可視化結果保存
画像(PNG, JPEG, PPM … )
Ruby スクリプト
10.動作
描画
(折れ線、等値線、地図投影)
解析
(最大、最小、平均、標準偏差)
クイックビュー
用の手順
ファイル
オープン
変数選択
・・・最低限実行しなければ
ならない手順
・・・この内部は順不動
解析された
変数
動作選択
解析:GPhys
次元変数選択
解析 or 描画
読込
:NetCDF
各種設定
タイトル, 軸タイトル,
単位, 次元値, 描画範囲,
等値線・トーン間隔, 欠損値,
アニメーション, 投影法…
ファイル
動作実行
保存
可視化:DCL
絵
Rubyスクリプトの実行
Ruby
スクリプト
可視化の再現
画像
11.インストール方法
インストール用パッケージが整備されている
パッケージを使えば簡単にインストール可能
以下の環境ではパッケージが使える
Red hat Linux
Vine Linux
Debian Linux
Windows (Cygwin)
12.GAVEを使うと…
初心者:
解析・可視化が手軽にできる
上級者:
各々自分好みに機能を拡張できる
スクリプト作成の雛形作成ツールとして使用できる
13.参考URL
GAVE
http://www-mete.kugi.kyoto-u.ac.jp/seiya/gave.html
電脳Rubyプロジェクト
http://www.gfd-dennou.org/arch/ruby/index-j.html
fin
依存ライブラリ
Ruby/Gtk(GUI)
Ruby/DCL(描画)
Ruby/NetCDF(データI/O)
GPhys(解析、データ構造)
NetCDF ライブラリ
NetCDFファイルのI/Oのためのライブラリ
各言語ごとにライブラリが存在
C, C++, Perl, Rubyなど
NetCDF(Network Common Data Form)
標準的な科学技術データ形式の1つ
自己記述
非機種依存
配列指向
DCL(Dennou Club Library)
描画・数学的処理などのライブラリ
地球惑星流体科学関係者が作成
元はFortran77で記述
Fortran90, C, Ruby版を作成
Gtk+(Gimp tool kit)
GUIライブラリ
Gimp(描画ソフトウェア)の機能も持つ
XlibまたはWindowsAPIに依存
LinuxでもWindowsでも使える
Gnome の開発に使用
開発が活発
GPhys
物理量クラス
解析メソッドを持つ
現在、NetCDFとGrADSに対応
平均、最大・最小、標準偏差、中間値…
主変数と軸を属性に持つ
多次元配列に都合のよい機能
実際の呼び出しまでメモリにデータを呼ばない
複数のファイルにまたがるデータをまとめる
その他の依存ライブラリ
NArray
Gdk
配列クラス(Ruby拡張ライブラリ)
C言語で記述されているため高速演算が実現
Gtk+内部で使われる描画に関するライブラリ
Imlib, Pixbuf
GAVEではイメージ保存に使用
Rubyの解説
オブジェクト指向
再利用性
開発効率
保守性
スクリプト言語
読みやすい
書きやすい
Ruby
GAVE
Gtk+
ユーザーインターフェース
NetCDF
GPhys
DCL
データ格納
ファイル
読込
解析
描画
2.多次元データを取巻く環境
• 多様なプラットフォーム
数値シミュレーション • 多様なデータ生成法
衛星観測
インターネット
多次元データ
GrADS
多量のデータ
データ
データ
解析・可視化ツール
GAVE
IDL
多様なデータ形式
手軽に
解析・可視化
を行いたい
• 多様なプラットフォーム
• 多様なデータ生成法
衛星観測
数値シミュレーション
インターネット
IDL
多量のデータ
データ
データ
GrADS
GAVE
解析・可視化
多様なデータ形式
2.多次元データを取巻く環境
多次元データの解釈は解析・可視化が重要
多様かつ多量なデータの氾濫
データを取り巻く環境の変化
(計算機・観測技術の進歩、インターネットの発展)
効率のよい手軽な可視化・解析ツールが必要
2.開発背景(1)
データをとりまく環境の変化
計算機の進歩
観測技術の進歩
インターネットの発展
衛星観測
数値計算
データ
データ
ネットワーク
多様かつ多量のデータが入手可能