このページは未完成です。 授業を進めるごとに書きたしていきます。
見るべきデータは数値データに限っても大量にある。 数値は数字で表示できるが、 プリントしたら紙がもったいない。 画面で表示するだけでも目が疲れる。 人間は2次元空間(平面)のパタン認識能力が高いので、 図(グラフ、地図)として表示することによって、 比較的大量のデータを見ることができる。 一定の手順による加工は、人間よりも機械のほうが得意としている。 人間のパタン認識能力を活用できる形に機械でデータを加工するという、 人間と機械の能力の組み合わせが重要である。
データ、とくに観測データは、誤差だけでなくまちがいを含む。 データ全部を検査して、 まちがいをとり除くこと (柴田 2001 「データリテラシー」 [読書ノート] の用語でいう「データの浄化」)が必要である。 その手段としてにも、データの可視化が有効である。 ここでは、このような場面で使われるような、 データをあまり大きく加工しない、いわば「なま」の形で 可視化することについて、実例を用意した。 柴田 2001の用語でいう「データのブラウジング(browsing)」である。
残念なことには、実際に研究者や現業機関が使っているデータの量と、 初歩の実習で扱えるデータの量はかけはなれてしまっている。 たとえば卒業研究でこの種類のデータを扱うためには、 もっと多くの経験を積む必要がある。 ここでは、経験の量を多くすることはできないが、 どのような種類の処理を必要とするかの例をいろいろあげることをめざした。 これまで5年間の授業用に作ってきた実習教材をならべてあるので、 授業の時間だけでは全部をやってみることはむずかしいと思うが、 各グループの一例くらいはやってみてほしい。 また、興味がわいたら授業時間外でもためしてみてほしい。
可視化機能を含めて、地球上に分布するもののデータを体系的に処理することを、 地理情報システム(GIS, geographical information system)ということがある。 この授業の教材も、広い意味ではGISといえる。 しかし、GISということばは、むしろこの広い意味のGISを実現するために つくられた道具であるソフトウェアをさすことが多い。 わたしはGISと呼ばれるソフトウェアをほとんど使っていない。 これは気象・気候を専門とする人の多くに共通すると思う。 その理由は「気候学とGIS」 という2001年に出版された文章で説明したが、 おもに、気象データは時間変化が激しいが、 GISソフトウェアは時間変化を扱えるとはいっても 同時に扱える時刻の数があまり多くないことによる。 ただし、GISソフトウェアも発達を続けているので、 わたしが知らないだけで、 時間変化の激しい現象に適したものもあるかもしれない。
わたしが授業で使うソフトウェアの選択にはもうひとつ、 ブラックボックスでなく、 作業の中身を見ようと思えば見えるものを使いたい、ということがある。 このため、完成度の高いGISソフトウェアを使わず、 可視化機能に特化したソフトウェアを使い、 データの加工は別のプログラム(主としてAwk言語)で実現する。 手順が多少不便ではあり、 また逆に操作のすべてを理解して行なうだけの時間がないという問題もあるが、 それによって、可視化に至るまでにどんな作業があるか、 ある程度は感じとれると思う。
この授業では、 「気候学とGIS」 で紹介したソフトウェアのうちで、 おもにGMT (Generic Mapping Tools)を使う。 GMTに関する説明は 別ページに用意した。 また、とくにGMTを使ったわたしの教材についての注意は、 「GMTを使う例文に共通する注意」を 参照してほしい。 GMTはUnix系のOSを想定して開発されている。 Window上では、 Unixとほぼ同じシェルスクリプトを使うことができるCygWinというソフトウェアを 入れて、その上で使うとよい。 CygWinなしだと、GMT自体はコンパイルできるようだが、あまり便利でない。
CNSでは教室マシンのzux???(CPUはIntel、OSはLinux)と
計算サーバーのccz??(Sun)のどちらでも動くようにしてあるが
[ここで?のところには実際には数字がはいる]、
IntelとSunでは機械語が違うので、
それぞれの機械用に用意したプログラムを呼び出す必要がある。
そのため、GMTを使うプログラム(シェルスクリプト)の初めの部分を
書きかえる必要がある。
そのための注意を
「GMTを使う例文に共通する注意」に書いた。
GMTはPostScript形式のファイルを書き出すだけで、 実際の画面出力をしない。 実習課題をネットワークごしに実行する場合は、 ネットワークごしにX Windowシステムの機能が使える場合は、 別ページに書いたように Unix側でPostScriptを表示するソフトウェア (gs, ghostview, gv, ggvなど)を動かして手もとに表示させる方法もあるが、 むしろ、できたPostScriptファイル(ファイル名が「.ps」で終わっているもの)を ftpあるいはscp (SSHによるコピー)の機能のあるソフトウェアを使って転送して、 手もとのマシンにPostScriptを表示させるソフトウェア (WindowsではGSviewなど)を入れるのがよいかもしれない。
実習の環境としてUnix系のOSを選択したのは、 わたしが現在ほとんどの仕事をそこでしていて他のOSに慣れていないからであるが、 仕事のためにUnix系のOSを選択したのは次のような理由がある。 観測データの処理には、 人がデータを見ながら判断して作業内容を変えていく対話型処理と、 計算機にまとめて命令を投入しあとは干渉しないで計算させるバッチ(batch)処理を 臨機応変に使いわける必要がある。 Unixではこの両方が可能であり、 しかも、バッチ処理用のプログラムを対話型でためすことがしやすい。
最近は、Unix系OSでもWindowsやMacOSとあまりかわらない GUI (graphical user interface)で使えるようになっている。 (ちなみに、MacOSの最近の版はUnix系OSにGUIが乗ったものである)。 しかし、わたしはGUIが普及する前からの計算機ユーザーなので、 わたしの教材はあまりGUIを使わない。 不便かもしれないが、計算機にはそういう使いかたもあるのだという 認識はむだではないと思う。
lessというコマンドを使うことを勧める。
lessを起動するには、
lessのあとに空白をあけてファイル名を書く。
表示は端末画面の1ページごとに止まり、スペースキーで前進、
「b」で後退、「q」で終了、
「/ (スラッシュ)」で文字列検索ができる。
(このコマンド名は、まず、1ページごとに「more」(まだありますという意味)と
表示して止まる「more」というコマンドができ、
それに後退機能が追加されたときに、moreの逆という意味でlessになったらしい。)emacs、geditコマンドでも起動できる。ls、
ファイルをコピーするcp、
ディレクトリ(フォルダともいわれる)を作成するmkdir、
作業するディレクトリを変更するcdなどである。[暫定的注意]
現在、GNOME端末上でlessで
日本語データのはいったテキストファイルを表示させようとすると、
次のようなエラーになる。
ファイル名 may be a binary file. See it anyway?
これにはyで答えれば先に進めるが、
日本語文字は化ける。この件の対策は調べているがまだわからない。
emacsでは、
(言語環境が日本語と設定されていれば)日本語文字を読むことができる。