地理情報システムソフトウェア

GISソフトウェアプログラムは、地理情報システムの使用をサポートするコンピュータプログラムであり、地理データ（位置が重要な現象を表すデータ）を作成、保存、管理、照会、分析、視覚化する 機能を提供します。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] GISソフトウェア業界には、さまざまな情報技術アーキテクチャ内でこれらの機能の一部またはすべてを提供する幅広い商用およびオープンソース製品が含まれます。[ 4 ]

歴史

1963年に開始されたカナダ地理情報システムなどの最も初期の地理情報システムは、カスタム設計されたデータモデルに基づいて、単一の施設（通常は政府機関）向けに特別に開発された特注プログラムでした。[ 5 ] 1950年代から1960年代にかけて、地理学の定量的革命の際に、特にワシントン大学とミシガン大学の研究者が空間分析を行うコンピュータプログラムを書き始めましたが、これらもカスタムプログラムであり、他の潜在的なユーザーが利用できることはほとんどありませんでした。

SYMAP によって生成できる主題図の種類。

おそらく、幅広い GIS 機能を提供した最初の汎用ソフトウェアは、 1965 年に創立間もないハーバード大学コンピュータグラフィックスおよび空間分析研究所のHoward T. Fisherらによって開発された Synagraphic Mapping Package (SYMAP) でしょう。真のフルレンジ GIS プログラムではありませんでしたが、基本的なマッピング機能と分析機能がいくつか含まれており、他のユーザーが無料で利用できました。[ 6 ]ハーバード研究所は 1970 年代を通じて、SYMVU (3D 表面視覚化)、CALFORM (コロプレス マップ)、POLYVRT (位相ベクトルデータ管理)、WHIRLPOOL (ベクトル オーバーレイ)、GRID および IMGRID (ラスターデータ管理) など、特定の操作の自動化に重点を置いた他のパッケージの開発と公開を続けました。1970 年代後半には、これらのモジュールのいくつかが Odyssey に統合され、1980 年にリリースされた最初の商用完全な GIS プログラムの一つとなりました。

1970年代後半から1980年代前半にかけて、土地や施設の管理を担う多くの大規模政府機関でGISが登場しました。特に、米国政府の連邦政府機関は、情報公開法によって定義上パブリックドメインとなるソフトウェアを開発し、一般に公開しました。注目すべき例としては、1976年から魚類野生生物局と土地管理局（BLM）が開発した地図オーバーレイおよび統計システム（MOSS）[ 7 ] 、米国地質調査所（USGS）で開発されたPROJライブラリ（初期のプログラミングライブラリの1つ）、および1982年から米国陸軍工兵隊が開発したGRASS GIS [ 8 ]などがあります。これらがオープンソースGISソフトウェアコミュニティの基盤を形成しました。

1980年代には、1982年のEsri ARC/INFO 、 [ 9 ] 、1985年のIntergraph IGDS、そしてMS-DOSパーソナルコンピュータ向けの最初のGIS製品であるMapping Display and Analysis System（MIDAS、後にMapInfoとなる）など、ほとんどの商用GISソフトウェアの始まりでもありました。[ 10 ]これらは、1990年代に、より強力なパーソナルコンピュータであるMicrosoft Windowsの登場と、1990年の米国国勢調査によって企業やその他の新しいユーザーの間で地理データの有用性が認識されるようになったことで、急増しました。

1990 年代後半には、従来のフル機能のデスクトップ GIS アプリケーションを超える方向に進むことで、現在に至るまで GIS ソフトウェア エコシステムを大きく変えたいくつかのトレンドが現れました。オブジェクト指向プログラミング言語の出現によって、特定の GIS 機能をカプセル化したコンポーネント ライブラリとアプリケーション プログラミング インターフェイス(商用およびオープン ソースの両方) のリリースが促進され、プログラマは空間機能を各自のプログラムに組み込むことができるようになりました。2 番目に、オブジェクト リレーショナル データベース管理システム (これもオープン ソースと商用の両方)の空間拡張機能の開発によって、従来の GIS のデータ ストレージに新たな機会が生まれただけでなく、人事などのビジネス プロセスを含むエンタープライズ情報システムに空間機能を統合することも可能になりました。3 番目に、World Wide Web の出現とともに、Web マッピングが急速に最も人気のあるアプリケーションの 1 つになりました。これにより、従来の GIS と同じ機能を実行できるサーバーベースの GIS ソフトウェアが開発されましたが、クライアントからは離れた場所にあり、Web ブラウザーをインストールするだけで済みます。これらすべてが組み合わさって、クラウド コンピューティング、サービスとしてのソフトウェア(SAAS)、スマートフォンの使用など、GIS ソフトウェアの新たなトレンドが生まれ、空間データ、処理、視覚化の利用範囲が広がりました。

ソフトウェアの種類

従来の地理情報システムのソフトウェアコンポーネントは、空間データを処理するための幅広い機能を提供することが期待されています。[ 11 ]：16

現代のGISソフトウェアエコシステムには、これらの機能を多かれ少なかれ備えた製品、単一のプログラムにまとめた製品、インターネット経由で配布される製品など、多様な製品が含まれています。これらの製品は、大きく分けて以下のクラスに分類できます。

デスクトップGISアプリケーション
GISソフトウェアの伝統的な形態。当初はメインフレームやミニコンピュータ向けに開発され、その後Unixワークステーション向けに、そして現在はパーソナルコンピュータ向けにも開発されています。デスクトップGISプログラムは包括的な機能スイートを提供しますが、一部のプログラムはモジュール化されており、拡張機能は別途購入できます。
サーバーGISアプリケーション
リモートサーバー（通常はHTTPサーバーと連携）上で実行されるプログラム。上記の機能の多くまたはすべてを処理し、リクエストを受信して​​結果をWorld Wide Web経由で配信します。したがって、クライアントは通常、通常のWebブラウザを使用してサーバーの機能にアクセスします。初期のサーバーソフトウェアはWebマッピングに特化しており、出力フェーズのみが含まれていましたが、現在のサーバーGISは包括的な機能スイートを提供しています。このサーバーソフトウェアは、 ArcGIS Onlineなどの最新のクラウドベースプラットフォームの中核を担っています。
地理空間ライブラリ
ソフトウェア開発者が独自のプログラムに組み込むことができる、文書化された機能群を提供するソフトウェアコンポーネント。C#、JavaScript、Pythonなどの現代のオブジェクト指向プログラミング言語では、これらは通常、文書化されたアプリケーションプログラミングインターフェース（API）を持つクラスとしてカプセル化されます。
空間データベース
既存のデータベースソフトウェアプログラム（通常はオブジェクトリレーショナルデータベース管理システム）の拡張機能。ジオメトリデータ型を作成し、空間データをテーブルの列に格納できるようにするだけでなく、SQLなどのクエリ言語にGISの多くの管理・分析機能を含む新しい機能を提供します。これにより、データベース管理者やプログラマーは従来のGISソフトウェアを使用せずにGIS機能を実行できます。

現在のソフトウェア業界は、オープンソースと商用の両方の形態において、これらの各タイプの多くの競合製品で構成されています。これらの多くを以下に列挙します。一部の製品の特性を直接比較するには、「地理情報システムソフトウェアの比較」を参照してください。

オープンソースソフトウェア

オープンソースGISソフトウェアの開発は、ソフトウェアの歴史の観点から見ると、1978年に最初のシステムが登場して以来、長い伝統を持っています[ 12 ]。地理空間データ処理のあらゆる分野をカバーする数多くのシステムが利用可能です。

デスクトップGIS

キャパウェア rc1 0.1
GRASS GIS 6.4
gvSIG 1.0
イドリシ・タイガ 16.05
SAGA-GIS バージョン 2.0.3

SteinigerとBocher（2008/9）では、以下のオープンソースのデスクトップGISプロジェクトがレビューされています。[ 13 ]

  • GRASS GIS – 地理空間データ管理、ベクターおよびラスター操作 -米国陸軍工兵隊によって開発
  • gvSIG – 3Dレンダリングプラグインによるマッピングとジオプロセシング
  • ILWIS (統合土地水情報システム) – 画像、ベクター、テーマ別データを統合します。
  • JUMP GIS / OpenJUMP ((Open) Java Unified Mapping Platform) – デスクトップGISのOpenJUMP、SkyJUMP、deeJUMP、KosmoはすべてJUMPから生まれました。[ 13 ]
  • MapWindow GIS – プラグインとプログラマーライブラリを備えた無料のデスクトップアプリケーション[ 14 ]
  • QGIS（旧称Quantum GIS） – 豊富なプラグインサポートを備えた強力な地図作成および地理空間データ処理ツール
  • SAGA GIS（自動地質科学分析システム） – 環境モデリング、地形分析、3Dマッピングのためのツール
  • uDig – API とソース コード (Java) が利用可能です。

これら以外にも、オープンソースの GIS ツールは存在します。

  • 汎用マッピング ツール– 地理データ セットとデカルト データ セットを操作し、PostScript イラストレーションを作成するためのコマンド ライン ツールのコレクション。
  • FalconView – ジョージア工科大学研究所がWindows向けに開発したマッピングシステム。無料のオープンソース版が利用可能です。
  • Kalypso – JavaとGML3を使用。主に水管理における数値シミュレーションに焦点を当てています。
  • TerraView – リレーショナル データベースまたは地理リレーショナル データベースに保存されているベクター データとラスター データを処理します。つまり、TerraLibのフロントエンドです。
  • Whitebox GAT – クロスプラットフォーム、無料、オープンソースの GIS ソフトウェア。

その他の地理空間ツール

デスクトップ GIS 以外にも、多くの種類の GIS ソフトウェアが存在します。

ウェブマップサーバー

  • GeoServer – Javaで記述され、GeoToolsに依存しています。ユーザーが地理空間データを共有および編集できるようにします。
  • MapGuide Open Source – Linux または Windows 上で実行され、Apache および IIS Web サーバーをサポートし、アプリケーション開発用の API (PHP、.NET、Java、JavaScript) を備えています。
  • Mapnik – レンダリング用の C++/Python ライブラリ - OpenStreetMapで使用されます。
  • MapServer – C で書かれています。ミネソタ大学によって開発されました。

空間データベース管理システム

  • PostGIS – オープンソースのPostgreSQLデータベースの空間拡張機能。地理空間クエリを可能にします。
  • ArangoDB – 空間データ管理に使用できる組み込み機能により、地理空間クエリが可能になります。
  • SpatiaLite – オープンソースのSQLiteデータベースの空間拡張機能。地理空間クエリを可能にします。
  • TerraLib – GIS 分析のための高度な機能を提供します。
  • OrientDB – 空間データ管理に使用できる組み込み機能により、地理空間クエリが可能になります。

ソフトウェア開発フレームワークとライブラリ（Webアプリケーション用）

ソフトウェア開発フレームワークとライブラリ（Web以外）

空間参照リソースのカタログ作成アプリケーション

その他のツール

商用または独自のGISソフトウェア

デスクトップGIS

注：下記のほぼすべての企業がデスクトップGISおよびWebマップサーバー製品を提供しています。Manifold SystemsやEsriなど一部の企業は、空間DBMS製品も提供しています。

市場シェアの高い企業

小さいながらも注目に値する市場シェアを持つ企業

  • Cadcorp – 製品には、Cadcorp SIS、GeognoSIS、mSIS、開発キットが含まれます。
  • Caliper – 製品にはMaptitude、TransModeler、TransCAD が含まれます。
  • GameSimのConform – 標高、画像、ベクター、LiDARを融合して視覚化するソフトウェア。融合された環境は、ゲーム、シミュレーション、都市計画に使用できる3D形式にエクスポートできます。[ 15 ]
  • Dragon/ips – GIS 機能を備えたリモート センシング ソフトウェア。
  • Geosoft –天然資源探査に使用される GIS およびデータ処理ソフトウェア。
  • GeoTime – 時間の経過に伴う位置データの 3D 視覚分析およびレポート用のソフトウェア。ArcGIS拡張機能も利用可能です。
  • Global Mapper – 現在Blue Marble Geographicsによって開発されている GIS ソフトウェア パッケージ。元々は USGS dlgv32 ソース コードに基づいています。
  • Golden Software – GISおよび科学技術ソフトウェア。製品には、グリッド作成と等高線描画用のSurfer、主題図作成と空間分析用のMapViewer 、坑井またはボーリング孔のロギングと断面作成用のStrater 、真の3D坑井およびコンポーネントマッピング用のVoxler 、デジタイジングと座標変換用のDidger、 2Dおよび3Dグラフ作成用のGrapherなどがあります。
  • Kongsberg Gallium Ltd. – 製品には InterMAPhics と InterView が含まれます。
  • MapDotNet – WPF、Silverlight、HTML5 アプリケーションを構築するための C#/.NET で記述されたフレームワーク。
  • マニホールド システム– GIS ソフトウェア パッケージ。
  • GfK GeoMarketingのRegioGraph – ビジネス計画と分析のための GIS ソフトウェア。同社は互換性のあるマップと市場データも提供しています。
  • リモートビュー
  • SuperMap Inc. – デスクトップ、コンポーネント、Web、モバイル GIS を提供する GIS ソフトウェア プロバイダー。
  • TerrSet (旧 IDRISI) –クラーク大学の Clark Labs が開発した GIS および画像処理製品。
  • MicroImages のTNTmips – デスクトップ GIS、高度な画像処理、2D-3D ステレオ視覚化、デスクトップ地図作成、地理空間データベース管理、Web マップの公開を統合したシステム。

サービスとしてのGIS

多くのサプライヤーが、ダウンロード可能なソフトウェアやデータに加えて、あるいはそれらに代えて、インターネットベースのサービスを提供し始めています。これらのサービスは無料、広告収入、あるいはサブスクリプション制などがあり、以下の3つの分野に分かれています。

空間DBMS

  • Boeing の空間クエリ サーバー– Sybase ASE を空間的に有効にします。
  • IBM Db2 – ほとんどの空間データタイプの空間クエリと保存を可能にします。
  • Informix – ほとんどの空間データ型の空間クエリと保存を可能にします。
  • MySQL – ほとんどの空間データタイプの空間クエリと保存を可能にします。
  • Microsoft SQL Server (2008 以降) – MapInfo や Cadcorp SIS などの GIS 製品ではこのデータの読み取りと編集が可能で、Esri などの他の製品でも将来的にはこのデータの読み取りと編集が可能になる予定です。
  • Oracle Spatial – Oracle環境で地理演算を実行し、空間データ型を保存できる製品です。ほとんどの商用GISパッケージは、この方法で保存された空間データの読み取りと編集が可能です。
  • SAP HANA – 一般的な空間データ型を保存し、Well-Known Text（WKT）およびWell-Known Binary（WKB）形式の空間データファイルを読み込み、SQLを使用して空間処理を実行できます。Open Geospatial Consortium（OGC）認定により、サードパーティのGISソフトウェアプロバイダーは空間データを保存および処理できます。EsriのArcGISなどのGIS製品はHANAと連携します。[ 31 ]
  • Teradata – Teradata Geospatial では、Teradata データベース内のネイティブの地理空間データ型を使用して保存された位置ベースのデータの保存と空間分析が可能です。
  • VMDS – Smallworld のバージョン管理データ ストア。

地理空間IoT

参照

参考文献

  1. ^ Clarke, KC, 1986.地理情報システム、コンピュータ、環境、都市システムの進歩、第10巻、pp.175–184。
  2. ^ Maliene V, Grigonis V, Palevičius V, Griffiths S (2011). 「地理情報システム：古い原理と新しい機能」. Urban Design International . 16 (1): 1– 6. doi : 10.1057/udi.2010.25 . S2CID  110827951 .
  3. ^ケント、アレクサンダー・ジェームズ、ヴジャコビッチ、ピーター (2020). 『ラウトレッジ・ハンドブック・オブ・マッピング・アンド・カートグラフィー』アビンドン:ラウトレッジ. ISBN 9780367581046。
  4. ^「GIS ソフトウェア - 1000 語で説明」、S. Steiniger および R. Weibel
  5. ^ Tomlinson, Roger F.; Calkins, Hugh W.; Marble, Duane F. (1976).地理データのコンピュータ処理. UNESCO Press.
  6. ^ Chrisman, Nicholas R. (2006). Charting the Unknown: How Computer Mapping at Harvard Became GIS . Esri Press. ISBN 978-1-58948-118-3。
  7. ^グリーンリー, デイビッド・D.、ガプティル, スティーブン・C. (1998). 「内務省におけるGIS開発」. フォレスマン, ティモシー・W. (編). 『地理情報システムの歴史：先駆者たちの視点』 . プレンティス・ホール. pp.  191– 198. ISBN 0-13-862145-4。
  8. ^ 「GRASS GISの歴史」 . GRASS GIS . Open Source Geospatial Foundation.
  9. ^モアハウス、スコット (1985). 「ARC/INFO: 空間情報のための地理リレーショナルモデル」(PDF) .国際地図作成・計算シンポジウム (Auto-Carto VII) 議事録: 388.
  10. ^ Xuan, Zhu (2016).環境アプリケーションのためのGIS 実践的アプローチ. ISBN 9780415829069. OCLC  1020670155 .
  11. ^ボルスタッド、ポール（2019年）『GISの基礎：地理情報システム入門』（第6版）XanEdu ISBN 978-1-59399-552-2。
  12. ^ 「オープンソースGISの歴史 - OSGeo Wikiエディター」 。 2009年3月21日閲覧。
  13. ^ a b「フリーおよびオープンソースのデスクトップGIS開発の現状 - SteinigerとBocher」。2012年11月12日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2011年8月5日閲覧。
  14. ^ 「MapWindowプロジェクト - ホーム」www.mapwindow.org . 2019年9月23日閲覧。
  15. ^ Smith, Susan. 「Conform for real time 3D visualization」 . www.giscafe.com . GISCafe . 2015年2月24日閲覧。
  16. ^ a b c「Arcgisホームページ」 . Arcgis.com . 2015年7月26日閲覧。
  17. ^ 「CartoDBは位置データをマッピングして分析する最も簡単な方法です — CartoDB」 Cartodb.com . 2015年7月26日閲覧。
  18. ^ "Mapbox" . Mapbox . 2019年9月23日閲覧。
  19. ^ "MapTiler" . MapTiler . 2024年4月23日閲覧。
  20. ^ 「Maptitude Onlineホームページ」 . Caliper.com . 2025年12月3日閲覧。
  21. ^ 「クラウドでFMEサーバーのパワーを活用する」 Safe Software . 2022年11月5日閲覧。
  22. ^ 「ジオコーディング サービス | Google Maps JavaScript API | Google Developers」。Google Inc. 2015年7月26日閲覧。
  23. ^ 「Here Maps JavaScript API Here Developers」 . developer.here.com . 2017年12月15日閲覧。
  24. ^ 「Geocode Dataflow API」 . Msdn.microsoft.com. 2015年7月15日. 2015年7月26日閲覧。
  25. ^ 「Census Geocoder - 米国国勢調査局」 Census.gov 2015年7月26日閲覧。
  26. ^ 「iOS 8 - マップ」 . Apple . 2015年7月26日閲覧。
  27. ^ 「Google マップの概要 - Google マップ ヘルプ」。Google Inc. 2015年7月26日閲覧。
  28. ^ "Here WeGo" . 2017年12月15日閲覧。
  29. ^ "OpenStreetMap" . OpenStreetMap . 2015年7月26日閲覧。
  30. ^ 「Bing Maps」 . Microsoft.com . 2015年7月26日閲覧。
  31. ^ 「SAP HANA®、空間処理と分析を加速し、リアルタイムの洞察を実現」 . Directions Magazine . 2016年7月7日閲覧。
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