環境情報WebGISの構築 : 学校教育への活用

著者 村山 祐司雑誌名 筑波大学人文地理学研究号 28ページ 13-26発行年 2004-03その他のタイトル Development of Environmental Information

WebGIS for School EducationURL http://hdl.handle.net/2241/00122440

人文地理学研究 XXVIII 13-26 2004

環境情報WebGISの構築

一学校教育への活用-

村山祐司

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キーワード:GIS，学校教育，インターネット，地球環境，環境情報

I はじめに

高度情報化社会の進展にともない，現在，初等・仁iユ等教育においては，情報教育の拡充が喫緊の

課題になっている. 2003年度からは，情報に関する科学的な見方や考え方の育成をめざした新教科

「情報」が高校の普通科で必修となった.今日，情報通信ネットワークを採用したカリキュラムが検

討され，すでに実際の授業に導入されて成果をあげている(村山， 2003).

このような状況の下，多様な地理情報を効果的かっ効率的に処理できる地理情報システム (GIS)

は，高校の地理歴史科や地学，中学の理科や社会科の授業，そして総合学習に貢献することが期待

される. I知識の習得Jから「学び方を学ぶjへと教育方針の転換が!翠られるなかで， GISは作業・

課題学習を支援するツールとして，その有効性が注目を集めている(村山， 2001). とくに WebGIS

は， GISソフトをパソコンにインストールすることなく，インターネット利用環境が整備されていれ

ば利用できるので，多人数を相手にした学校教育に威力を発揮することが期待される(村山， 2002).

以 i二の状況を踏まえ 本研究は 初等-中等教育に役立つ教材用WebGISを開発することを目的と

している. WebGISとは，ネットワークを通じてインターアクテイフ、、に地図の作成や地域分析が行え

るシステムである.インターネット GISとも呼ばれるこのシステムは， 1990年代の後半から， OSを

関わず動作するJava言語の普及とともに欧米を中心に急速に広まった.パソコンがインターネット

に接続されていれば，ブラウザーを用いてi直ちにアクセスできる(村山， 2002).

第 11~は本研究で構築する WebGIS の概要を示したものである.地図サーバーとして MapServer

(http://mapserverεis.umn.edu/) を利用するが，これはミネソタ大学がNASA(National Aeronautics

and Space Administaration) とMNDNR(Minnesota Department of Natural Resources) の協力を得て開

発したオープンソースであり 欧米で、はWebGISの開発にあたって広く活用されているものである

(http://mapserverεis.umn.edu/gallery.html) .

14

wwwサーバー

P 地図データ

H (シェープファイル)

P

第 1図 WebGIS概念!I{]

以下に本システムの実行環境を示す.

サーノTー

①ハードウェア

. CPU:ペンティアムm. 4以上

②ソフトウェア

. OS : Windows2000/XP

'WWWサーバー:インターネット-インフォメーション・サービス 5.X

-サーバーサイドスクリプト PHP4.2.2

-地図サーバー:UMN MapServer 3.6.x/MapScript

-簡易WebGIS作成ツール:MapLab 2.0rc-dev

クライアント

①ハードウェア

. CPU:ペンティアム以上

15

②ソフトウェア

. OS : Windows2000/XP

. Webブラウザー:マイクロソフト インターネット・エクスプローラ -6.0

学校教育に活用できる WebGISを開発するにあたって，何よりも主要なのはiff:1Jtするコンテンツ

(j芭材)が教育現場のニーズを満たしているかどうかであろう.授業でi主iミ|を集めるテーマはなんで

あろうか.そのーっとして「環境Jが指摘できょう.総合学官や理科，社会の授業において，身近

な地j或から全11上手ilまで， さまざまな空間スケールでJ京Jえ1111j忍が111;(り上げられている.そこで，本1iJf

究では， iJ京J克jを題材とした WebGISの試作版を作成することにする.近年，環境への関心の高ま

りを背景に，多くの環境がデータベース化されているので，それを労せず利用できるのもメリ y

トである.そこで本研究では， 1)全1lI:!#を対象とする地球環境教育WebGISと， 2) 日本の自然環

境を可祝化する環境教育WebGISの開発を試みる.

E 地球環境教育WebGIS

立 l データベース

環境情報へのアクセシピリティは飛騨的に向一仁している.地球;環境に関して歪~な役割を来たし

てきたのは UNEP(United Nations Environment Programme)のGRID(Global Resource Information

Oatabase) センター (http://www.grid.unep.ch/dataiindex.php)である.今日，この機関は日本を合め

jII:保存地の地J如来j党の一次-二次データを収集し，多くのデータベースを無料で提供している. し

かしこれらのデータを GISに載せ，表示，検宗，分析するには，最初jにデータ変換などの基礎的な

作業が必w:になる.

地球環境教育WebGISの構築にあたっては，オープンソースの WebGISソフト上で、GRIDの:環境地

JIJl情手liデータを手IJJはできるようにしたい. GRIDセンターでは200種類をj也えるデータがオンライン

でダウンロードできるが，本1iJfv'tでは， とくに学校卒文育において関心の高し叶、ピック，すなわち授

業にニーズが高いと忠われる地形 気候 植生 土地利用および自然災害などのテーマを取りあげ

る.

地図表示におけるベースマップとしては， 1日:界地図(ポリゴン・シェープファイル) (第 21xl)，

河川(第 3I~I) ，湖沼(第 4 @)，者I~-m- (第 5Ixl)，度経度グリッド(第 6121)の 5つのレイヤーを

nlいる.

なお，地71~データは USGS の GTOP030 をソースとする (http://edcdaac.usgs.gov/gtopo30/gtopo30.

html) .第 71~1 に標高の地図表示を示す.

気候 (GRID) については，年平均気il~\_変化 (OC) (第 8!z!)，平均年II¥J降水量(第 9I:??l)，そして

水文 (GRID) に関しては全球温度指数(第 10@)，平均年間ポテンシャル蒸発散量(第 111;;:(1)の 2

つの主題を扱う.第 121xl は tlrr~1三 (GRID) ，第 131~1 は土地利用 (GRID) ，第 14!xlは自然災害(J自震)

(GRID)の地図表示である.

16

""

(宝一 一τ正ι 〆商事一---....一一一~三二

第 2図 世界地図

‘・ 骨， ，.

第 4図 湖沼

雄樹出仕第掛6品図i

社

、aム

‘ー

と主

喝与 ろ

第 3図 河川

• •

第 5図 都市

占-:-1

度

17

第 7図 標高

第8図 年平均気温変化 ('C)

E冶・t

第 9図 平均年間降水量

第10図 全球湿度指数

18

ー‘ー

第 11図 平均年間ポテンシャル蒸発散量

第 12図 植生

第 13図 耕作強度 (耕作地の比率(%)) (マシューズによる)

市一、 I ~ ， ，-.< .山 、

ノ

第 14図 自然、災害(地震)

19

11-2 操作と機能

システムの起動画面を第15図に示す.画面の上部にある主題図名のリスト「地形」 ・「気候J. I植

生J. I土地利用J. I自然災害」の上にマウスを合わせると，サブメニューが表示される.サブメニュー

の一番上にあるのが「地図表示」で，その下は各説明のあるページのリンクに飛ぶメニュ 一項目で

ある(第 17図).

地図 レイヤーの表示をオン ・オフするには，画面左の第18図のレイヤー名の左にあるチェックボ

タンのチェックを入れるか，または外すかする.そして，再描画ボタンρを押す.第四図はレイヤー

の表示チェッグボタンを示している .主題のレイヤーがチェックを外されている場合，この凡例は

表示されない.地図表示の制御地図は右上にあるアイコンボタンによる(第四図).地図表示制御用

アイコンボタンの""ボタンを押して，第20図のように拡大したい範囲を指定すると ，指定範囲部分

が拡大される(第21図)•

地図表示制御用アイコンボタンの日を押 し，情報の得たい場所でマウスをクリックすると ，その

場所の属性が表示される(第22図).また，第23図のように範囲指定して，複数箇所の属性を表示

することもできる(第24図).

刑'附 晦 句通礎知臨A噌ヲh岬崎地 .. 。郎，) ，当日自骨 J 帆 &相。 ‘r ~"fn 暗白 ， 回

--且ょ.I'l _，ニ

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地球環境教育WebGISにようこそ

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第 15図 起動画面

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民亀岡 2車線'" ".(ヤー

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9 河川

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第17図 地図の表示

~_ D ι榊

綱曽

ま也、第16図 地図名リスト

凡 例

'" レイ宍._

口 銭度経度タリッド

ロ・都市回， 河'0

口Eコ平均年間ポテンシゃル完走発紋霊

平均年間降水量(mm)

0-100 ・1-100-200・200-4目。圃.100-600・fiOO-l00C・1000-1500・1500-2000・2000-3000・>3000

。 地駒 市活還E

第18図 レイヤーの表示チェックボ、タン

20

また，起動画面において，ポップメニューの 2段目より下にある レイヤー名をクリックして選択

すると，地球環境研究センターの IGRID一つくば」にある第25図のレイヤーの説明が表示される.

本システムは3D機能も有する .左下 した画面の3Dをクリックすると，当該属性の地球地図を立

-同・個幽・・・ー・v

十

向、一寸一十一円以

第 19図 地図表示制御用アイコンボタン

第21図 拡大された指定範囲

第23図 属性情報表示のための範囲指定

第20図 拡大したい範囲の指定

EH再富田岡市胃明暗闇胃曙圃圃圃圃圃圃圃園圃回!図 E

第22図 属性情報の表示

E.r~'~~"~tr.f胃'lToI~r.r同市開問司圃圃圃圃圃圃圃圃圃圃|回1副

第24図 指定された範囲の属性情報表示

21

体表示できる(第26~28 図 ) .地球を回転させたり，地球の大きさを自由に変えることもできる.

ただしこれはオプション機能であり，使うにはVRMLプラグインが必要になる.

マニュアルはPDF形式で表示され起動画面で 「マニュアルjをクリックする(第29図).

書官

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平均旬開鯵求集M曲。…"，山畑山， f，..，..a附叫υE帆附

炉扇踏齢制i23邸主主72ぉ;拠地盛田四十 γ

第26図 標高データの3D表示

第28図 植生データの3D表示

第25図 レイヤーの説明

第27図 平均年間ポテンシャル蒸発散量の3D表示

?・イ岬 a阿川凡:;"'H~ 命 的 、 叩

。向。，，)1<1酌 r阿 曽 牌 :MIIir..，-.1I暗凶主 .. wm匂 固い思 A・0・・ uゅ..蜘.，.;，州刑W 留削舵叫、宅島刷噸 ・園時m

"命令 旬・. Jl ~n・ゆ 繍'" ・・e ・・.，ω‘ ~ lう!lllt'mrv.!l，!。句え も~国?~.!V~ r号:iI~ ¥)

i 地球環境教育用 WebG!S マニュアル

.. ， )巳tr('(ll1l.

叩 4奇 711川

礼諸々1 Hlillii叶

"

時一~..L一一二一ーニ二二画面詰

第四図 マニュアルの表示

22

E 環境教育用WebGIS

オープンソースの GISソフトを利用したこのシステムは 国土数値情報なととの大容量の GISデータ

に対応し，小仁|二i高における環境教脊を可能にする WebGISである. EI 本における環境関連の地JI~，気

候および公園等のデジタルデータを全国あるいは地方レベルで表示することができる(第 1~ 4

表).

第 1表 データ形式 (Illil土数値情報) (その 1)

JtI iヨ i今 J一宇奈一.

平均倍U言j 3次メッシュ内の平均標高単位 [0.1mJ

標 高~主支ヨ !τ?τ主うíj1~三g， Ivム3J 3次メッシュ内の最高標高単位 [0.1mJ

最低襟高 3次メッシュ内のi設低際高単位 [O.lmJ

i最低襟高コード {{iJ:flli下 :5 その他 :0

最大傾斜角度 単位 [0.1度]

方向 ~j ヒ: 1 北京 2 (11寺計四り) :jとi国 :8itfi~t"I.)支

角度 単位 [0.1度]i設/J、itIi奈i

方向 北:1 北京:2 (ll寺計Iillり) :1ヒiJlf: 8

谷密度 3次メッシュを 2x 2あわせた 2倍メッシュの各辺をきる谷の数の総和

第 2表 データ形式 (l'JIl土数値情報) (その 2)

ソートキー JJヨ I~I 内容

1 )=J 単位 [mmJ

2 ]'J ~ 12月 1 nと!可緑

降水量気{倒産 年降水量 単位 [mmJ

l援候{車 単位 [mmJ

寒候1[1立 単位 [mmJ iR:~可主ノヌニプ\.Ï‘ji三HiL 単位 [0.1

0

C]

1 )=J 最低気品 1i1 i立 [O.lOC]

気温気候値 平均気温 単位 [0.10

CJ

2 月~ 12月 1 月と i可掠

1月と!司株

12月 単位 [cmJ

i月 単位 [cmJ

2月 単位 [cmJ

最深積雪気候値 3月 単位 [cmJ

寒11芙HJJ 去j1UL: [cm]

多雪年 単位 [cmJ

少雪年 単位 [cmJ

}主{

森林

I~m公布 j也

台帳番号 l

メッシュiブヲii芝大

第 3表 データ形式 (Illi]土数%:'I'tlf~m) (その3)

1=1 17ヲ 件

i~~ 安 i:Æ~ 帯主ね 50%以上を占めるもの:1 その他 :0

iえi 有ー 林 tJ引d.50%以!二をihめるもの l その他 :0

民 手J 概ね 50%以!二を I~I めるもの i その他 。!主i 有‘ 地 なし・ 0 メッシュの 50%未満:1 50%以仁 :2

1ム戸子、、 有 地 なし O メyシュの 50%未満:1 50%以上・ 2

i羽生と有地 なし・ 0 メッシュの 50%対寸前:1 50%tJ_Jこ・ 2

Itl公有j出i玄分

二LJlli税引jフラグ

l主!有地:1 公有地 :2

LL!林・農場・牧#.;7:1

学校・付属農場 :3

荒地.I毎jJミ-運動施設 :5

試験{りf究機i主J(J~#JJ は 1) : 2

公国・緑地・述動施設:4

流通業務団地・住宅同地 :6

jl~行j劾: 7 11:1)'11:・ I))ji布院i連:8 LT}.室(牧J誌は 1): 9

第 4表 データ形式(国土数値l計約(その 4)

レイヤー名

IJ~l

抑u白河J11

都市

+rjtJ支帝王j支

GTOP030 (傑声~)

1:g171ラタイプ

ポリコρ ン

オ-;1)コJ ン

ライン

ポイント

ライン

グ 1)'/ド(メ yシュ)

由-1 データベース

1 )ベースマップ

. 1::1本市民IH]・HI:ill(ポリゴン)

23

このデータは国土交通省の I~I二!こ数値情報サイトより入手し，データ変換ソフトを)刊し 1 てシェー

プファイルに変換した (http://nl立p.m1it.go.jp!ksj/).

2) I~I?京地形メ y シュ(ILI土数値情報) (地方(北海道-東北・関東・中部・近畿・ r:j:JI!I/I盟国・九

州)レベルで表示)

3 )気候(国土数値情1'10(地方(北海道・東北・関東・ i令部・近議・中国/1盟国・九ナH) レベルで

表示)

思-2 操作と機能

システムの起動画面を第301玄!に示す.画面の下側にある「森林J. r地 JF~J . I気候Jをマウスでク

1) 'yクして，地図名リストを表示する(第311:ill).地図選択後，両市表示が変わり，選択された地図

が表示される(第321z]).

レイヤーの表示のオン・オフは第331z1のレイヤー名の左にあるチェックボタンで行う.地図HlIJ御

用アイコン 7ドタンのボタンを押し，情報の得たし ij湯舟?でマウスをクリックするとそのi易riji'の属性が

表示される.

また，第34図のように範囲を指定して，綾数笛riji'の属性を表示することができる(第35@).

.， ι車生

24

@包銀

色皐

幽"""主二k:J.::2

@温坐

唱E陸~比一

・ド i特 有111""-地図名リスト第31図起動画面第30図

レイヤ」

森林・国公有地メッシュ森

林 博 吉

口 仁コ市区町村

保安材その他

・ 1皐吉村概ね5 (1 '~ê， 1:.1，上主占めるもの

白 地図再描画

第33図 レイヤーの表示チェックボタン

凡例

宮F

-L盟主主

師門

q可』+一昨凶

信純 国ふ菊地保安淋

生

儒44

話一申-F

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回

J 噂 凶作Z鈴~々川信河"'"

EE岬"""，'~IMFI布団"，ua.-m. .開問司圃圃圃圃圃圃圃圃圃圃・・・・・・・・・縄盟国

選択された地図の表示

盟

気温忽厳鍋凶6・低気油

... 嘉吉+7

第32図

.例

. _，ゃ~Of311叫附1

句_'1¥"10"削句蝋M."附・ιaι" ・"ぬ.'.l附. .

。 吃品川岨

指定された範囲の属性情報表示第35図属性情報表示のための範囲指定第34図

崎 戸川知晴間" . 同

25

w 結びに代えて

今後の課題として次の諸点が残されている.

①地図データの種類を増やし，本システムの有用性を高める.

②ユーザーがもっデータ(ポイント・ポリゴン・属性・デジカメ画像)の入力-表示を可能にする.

③条件検宗を可能にする.

④グラフ(折れ線・パイチャート等)や属性値の時系列変化の表示を可能にする.

①OpenGISコンソーシアム (OGC) のWMS(Web Mapping Server) に準拠したArcExplorer4.0.1と

Interoperability Extensionを用しミて，本システムと接続ができるようにする.

本研究で構築した地球環境教育WebGISと環境教育WebGISは下記のサイトで利用可能である.

http://land.geo. tsukuba.ac.jp/teacher/murayama/

本研究の遂行にあたっては，平成 15年度文部科学省科研費・基盤研究 (B) (1) i地理教育における GISのj香

川に関する研究J(研究代表者 村iJ_j祐司)と平成 15年度文部科学省・データパンク形成事業費「多目的統計デー

タパンクJ(1ijf究代表者 岸本一男)の町f究費を利用しました.本システムのプログラムは尾野久二氏((倒パス

コ)に作成いただきました.記して!\':.'<;謝を I~ヨし i二げます.

参考文献

開発.人文地理学1iJf究， 16， 25-43. 村山祐可 (2001) 空間的思考を濡養する GIS 主題

I~ の作成を事例に井El3.伊藤・村iJ_j編『授業の

ための地理情報 写真・地I~ ・インターネット J 古

今書院， 178-185.

村山祐司編 (2003) r地理教育における GISの活用

村山祐司 (2002) 地理教育用インターネット GISの

に関する研究j科研費基盤研究 (B) (1)研究成果

報告書， 204頁.

26

Development of Environmental Information WebGIS

for School Education

Yuji MURAYAMA

1n March 1999， the Ministry 01 Education， Culture， 5戸orts，Science and Technology， JIαμn

reported on the need for new types of instructional methods in high scho()ls. Based on this report，

new textbooks were pub1ished and used in new education programs.

1n the field of geography education， this new system placed special emphasis on geographical

perspectives and concepts， and there is strong incentive to learn about geographical methods and

techniques. 1n particular， students learn to more effectively uti1ize maps for regional analyses， etc.，

and be required to obtain and use geographic information. With educational goals shifting from

“acquisition of knowledge" to “learning how to learn"， eveη1 effort should be made to use G1S as a

tool for supporting practical and topicallearning skills.

Given this background， this study attempted to develop the educational WebG1S that could be of

use in new school education programs.

WebG1S refers to a network system in which maps are created interactively and regional

information is analyzed. Also called 1nternet G1S， this system， which can run on any platform that

uses the Java language， has been rapidly coming into widespread use since its appearance in the late

1990s， especially in Europe and North America. WebG1S can be immediately accessed using a

browser and a computer connected to the 1nternet.

1n the present study the WebG1S useful for global and regional environmental education was

developed. These come with functions that can create theme maps， display information， zoom in and

zoom out of maps， display graphs and other tasks.

Through the 1nternet， users can access a multitude of attribute and political map data and link it

al1 on the network to create theme maps and conduct different types of statistical operations.

Key words: G1S， school education， internet， global environment， environmental information