ジオスペース探査 ERGプロジェクトに向けて：
ERGサイエンスセンターの取り組みから

宇宙科学連携拠点・ERGサイエンスセンター
名古屋大学
三好由純、関華奈子、堀 智昭、宮下幸長、桂華邦裕、小路真史、瀬川朋紀、梅村宜生
宇宙科学研究所

篠原 育

ERG サイエンスセンタータスクチーム

ERG プロジェクト

ERG Science Center2016年打ち上げ

衛星観測＋連携地上観測＋シミュレーション解析＝ERG プロジェクト

ERG サイエンスセンター

ERG Science Center

ERG サイエンスセンター: データ・研究成果を世界に発信

全国の研究者のハブ的な機能を担いつつ主体となって推進

ERG衛星データ(ISAS)
連携地上観測データ
モデリングデータ(各大学・研究機関)

宇宙科学連携拠点「ERGサイエンスセンター」（ISAS/名大STEL)
・付加価値のついた高次科学データの製造

科学データの公開（衛星・地上・モデリング）

統合データ
サイエンスによる科学成果拡大・統合解析ツールの開発
・科学データの読み込み
プロシージャー
・可視化ツールやWebツールの開発

統合解析ツールの公開

・科学観測計画の立案・立案支援ツール開発

地上観測や他衛星との共同観測の効果的な実施（他衛星データも組み込み可)ERG サイエンスセンター

ERG Science Center

ERG サイエンスセンター: データ・研究成果を世界に発信

全国の研究者のハブ的な機能を担いつつ主体となって推進
国内外関連大学・機関

国内外関連大学・機関

ERG -ground

ERG -modeling

ERG -satellite

ERG サイエンスセンター
ISAS-STEL宇宙科学連携拠点
STEL/GEMSISプロジェクト
データーベース

協力関係

統合解析ツール
IUGONET

研究者個人
コミュニティ

地上観測データ整備
SPEDASツール開発

ERG サイエンスセンター

ERG Science Center

ERG サイエンスセンター: データ・研究成果を世界に発信

全国の研究者のハブ的な機能を担いつつ主体となって推進
国内外関連大学・機関

国内外関連大学・機関

データプロバイダー（衛星観測、地上観測、シミュレーション）
ERG -satellite

ERG -ground

ERG -modeling

ERG サイエンスセンター
ISAS-STEL宇宙科学連携拠点
・アーカイバー(データベース)・デベロッパーSTEL/GEMSISプロジェクト（フォーマット標準化
付加価値のついた高次データ）
・デベロッパー
(解析ツール）データーベース
統合解析ツール・ディストリビューター（データ・解析ツール）
研究者個人
コミュニティ

協力関係

IUGONET

地上観測データ整備
SPEDASツール開発

ERG Science Center

ERG サイエンスセンターの取り組み

プロジェクトの多様なデータを使いやすく、解析しやすくするために、

取組１： データの標準化

データのファイル形式をCommon Data Format (CDF)に揃える(Hori+, 2014)

取組2：

統合解析ツールの開発
各種データを共通の統合解析ツールで解析できるようにする。
宇宙科学データ解析ツール （IDLプログラム）
Space Physics Environment Data Analysis Software (SPEDAS)を採用

ERGプロジェクトにおけるデータの標準化作業

ERG Science Center

データ処理パイプラインやデータフォーマットの設計最終段階
・今秋より、開発システム、プログラムの製造に着手
・ERG衛星の総合試験の中で、各種試験を実施
ERG -satellite

国内外関連大学・機関

ERG -ground

ERG連携地上観測グループのデータのCDF化と公開- 地上磁場 (210MM, MAGDAS, STEL etc)
- SuperDARN- OMTIs- VLF国内外関連大学・機関

現在、ユースケース、ファイルフォーマットの検討中- SUSANOOデータのCDF化の試作
ERG -modelingデータのCDF化と公開に至るステップ
0: 関係するPIによるコンソーシアムを結成
1: CDFのメタデータ、実データを作成する- ひな形（STP標準）をベース- 個別プロジェクトからのリクエストを実装- Rules of the road等
2: CDF作成
3: PIによるチェック
4: 国内限定の試験公開
5: SPEDAS本体にprocedureを実装、世界公開

ERG Science CenterデータのCDF化と公開に至るステップ

ERG Science Center0: 関係するPIによるコンソーシアムを結成
1: CDFのメタデータ、実データを作成する- ひな形（STP標準）をベース- 個別プロジェクトからのリクエストを実装- Rules of the road等は特に重要
2: CDF作成
3: PIによるチェック
4: 国内限定の試験公開
5: SPEDAS本体にprocedureを実装、世界公開-- この地上観測データのCDF化のノウハウは、現在 ERG衛星科学データのCDF化に活かされています。
-- シミュレーションデータについては、観測データと異なることもあり、まだ試行錯誤しています。
シミュレーションコミュニティと方と相談しながら進めたいと思います。

ERG Science Center

ERG衛星高次科学データの製造について
衛星テレメトリデータ

PIチーム担当
衛星Level 0 データ
時刻付加、較正
衛星Level 1 データ

Level1製造作業に参加いただける方お声がけください

物理量変換
衛星Level 2 データ公開

衛星Level 3 データ

他観測器データと合流して付加価値の付いたデータ製造(ピッチ角、プラズマ密度）
粒子観測機器間の較正

衛星Level 4 データ

サイエンスセンター担当

ERG衛星高次科学データの製造について
観測器の科学データ製造パイプライン(一例）

・Lv2以降の衛星科学データはCDFでアーカイブ
・SPEDASで解析するためのプロシージャーが整備

ERG Science Center

ERG Science Center

データ公開環境

レベル2以降データをCDFファイルとしてhttpサーバー上で公開する。
httpサーバーはERG-SCに構築する。
過去・現行衛星に倣ったサーバーディレクトリを採用する。

【ERG-SC http server Directory構成例】ERG

衛星名
LEP

観測器名１
観測器名２（if any）
年
月

THEMIS衛星の例

06

MEP

LEP-I

LEP-e

2016

2017

･･･

07

･･･

HEP

PWE

Van Allen Probes衛星の例

ORBATTERG Science Center

統合解析ツール SPEDAS

可視化

波形処理

周波数解析

共通コマンド群で共通化された処理 (可視化、時系列解析 etc)

SPEDAS
tplot変数 （メタデータ付きIDL構造体）

CDF%cdf2tplot, file名%cdf2tplot, file名

CDF

CDF

人工衛星観測のデータ

地上観測のデータ%cdf2tplot, file名

CDF/HDF

シミュレーションのデータ

SPEDAS開発コンソーシアムでの活動

ERG Science Center

SPEDAS（Space Physics Environment Data Analysis Software）
 THEMIS、ARTEMIS、Van Allen Probes衛星電場観測器、地上データの解析のために公開中。
 火星ミッション（MAVEN）、MMSでも使用。


プロジェクト（ERG、IUGONETなど）がプラグイン提供。
コミュニティソフトウェア候補のひとつ（like Solar Soft）。
コンソーシアム（Wikiなど）で多数参加型。

・世界中で草の根的に広がり、コミュニティツールになりつつある。
様々なプロジェクトの多種多様データをシームレスに取得・解析できる。
・ERG-SCは、IUGONETと情報交換しながら、SPEDASにコミット。
なお、SPEDASへのI/Fは spedas-j@githubに一元化されています。

ERG-SCによるSPEDASの機能拡張 -1/3
1. 3次元プラズマ速度分布関数可視化アプリの開発
SPEDASによるE-tダイアグラム

1次開発終了.

速度分布関数のスライス

速度分布関数の等値面
速度空間上での散布図

15

ERG-SCによるSPEDASの機能拡張 – 2/3
2. 数値計算ツールの実装

今年度開発実施

観測データ: プラズマ速度分布関数

計算結果：プラズマ波動成長率

観測データ：プラズマ波動比較

観測データからのインプット

SPEDAS
計算結果(周波数、成長率など)
プラズマ分散ソルバー
C/fortranプログラム

ERG-SCによるSPEDASの機能拡張 – 3/3

ERG Science Center

Van Allen Probesが加わりました• ERGWAT: ウェブ上での解析・可視化ツールの開発
・ SPEDASをエンジンとして、ウェブブラウザ上での解析環境の構築• ERG連携地上観測データ と衛星データの図の作成、各種解析• 学会発表の図などをWeb上で作成。
• 操作性、ライセンスの両面で、より多くの研究者に使っていただく(login: erg1 ~ erg5, password: ergwg)

Conjunction Event Finder (CEF) ～衛星-地上連携ツール
ERG予測軌道が加わりました。
MMSの軌道も入っています。
• 衛星軌道とfootprintのQLプロットをウェブブラウザで閲覧可能。
• 地上全天カメラやレーダーの視野も表示。
• 衛星-地上の連携観測を探したり、観測計画を立案したりするのに有用。
• 各種衛星・地上観測データのQL図にもリンク。
(Miyashita+, 2011)

ERG Science Center

4. まとめ• ERG サイエンスセンターにおける取り組みを紹介:- 衛星データの開発- SPEDASプラグインの開発- SPEDASの機能拡張： 可視化ツール
外部ソフトとの連携
Webツール・ 今後の取り組み：- ERG衛星データのLv2以降の科学データの製造着手- シミュレーションデータの実装の推進- IUGONETとの更なる連携：
SPEDASを活用した統合データサイエンスの推進- 宇宙地球環境研究所における統合データサイエンスセンターの中での機能拡大

http://ergsc.stelab.nagoya-u.ac.jp/