SPEDAS GUI-データ解析
2015年8⽉19⽇
第2回「太陽地球環境データ解析に基づく超⾼層⼤気の空間・時間変動の解明」
データ解析セッション新堀
2015/8/19

淳樹 (京⼤⽣存研)

IUGONETデータ解析講習会、GUIーデータ解析 @NIPR

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内容と⽬的
内容•

SPEDASのGUIツールの簡単な使い⽅(Analysis, Calculate等)– 軸や凡例等のラベルの変更– Analysis(スパイクの除去、フィルター、FFTなど)– Calculateの使い⽅• 使⽤データ– 2006年12⽉14⽇00:00 UT ~ 12⽉15⽇23:59 UTのMAGDAS, mm210の地磁気データ、ACE太陽⾵⽬的• プロットをカスタマイズして論⽂にそのまま使⽤可能な絵を作成したり、データを使った簡単な演算・解析を⾏う⽅法を習得する。
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プロットのカスタマイズ

横軸、縦軸、カラーバーの刻み(tick)、ラベル、⽂字フォントや⾊・⼤きさ、またプロット
線の線種や⾊などを⾃由⾃在にカスタマイズ。データ解析によって作成したプロットをそのままpublication quality の絵にすることができる︕

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プロットのカスタマイズ
講習:
ワークスペースの読み込み
1. SPEDASを終了する
2. SPEDASを再起動する
3. メニューからFile- Open SPEDAS Document を選択
4. 右下のウィンドウが出るので“はい” を選択
5. 先ほど保存したSPEDAS Documentを選択

4
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プロットのカスタマイズ
講習:
プロットの削除

1. メニューからGraph – Plot/Layout Optionsを選択
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プロットのカスタマイズ
2. “Removeをクリック
1. magdas_mag_asb_time -vs- magdas_mag_asb_1
を選択

3. 同様にして
magdas_mag_asb_time -vs- magdas_mag_asb_2
magdas_mag_asb_time -vs- magdas_mag_asb_3を削除

4. OKをクリック
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プロットのカスタマイズ
結果はこちら2015/8/19

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プロットのカスタマイズ講習:
X 軸 (時間軸) の変更1

これらのアイコンを使う

時間幅を縮める(短い時間幅をプロット)
時間幅を拡げる(長い時間幅をプロット)
プロット時間幅を前にずらす
プロット時間幅を後ろにずらす

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プロットのカスタマイズ講習:
X 軸 (時間軸) の変更2
1. メニューからGraph – X Axis Optionsを選択

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プロットのカスタマイズ

1. Fixed Rangeを選択

2. 値を変更する
Min 2006-12-14/11:00:00.000
Max 2006-12-14/16:30:00.000
3. “OK”をクリック

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プロットのカスタマイズ
講習:
プロットのTickをカスタマイズ

Major Tick By Intervalを選択し、Major Tick Every に12を⼊れる

2. # (Number or Interval) of Minor
Ticksに4を⼊れる

3. “Apply to All Panels“をクリック
して ”OK“をクリックする

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プロットのカスタマイズ
講習:
時刻表⽰のフォーマットを変更

1. Annotation Format で プルダ
ウンメニューの中から 好みの書式（ここでは"mo:day:h:m"）を選択

2. 使⽤フォントの種類やサイズを変更する場合は、ここから設定できる

2015/8/19

3. “Apply to All Panels“をクリックして ”OK“をクリックする

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プロットのカスタマイズ

1. Fixed Rangeを選択

2. 値を変更する
Min 2006-12-14/11:00:00.000
Max 2006-12-14/16:30:00.000
3. “OK”をクリック

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プロットのカスタマイズ
講習:
プロットのTickをカスタマイズ

Major Tick By Intervalを選択し、Major Tick Every に12を⼊れる

2. # (Number or Interval) of Minor
Ticksに4を⼊れる

3. “Apply to All Panels“をクリックして ”OK“をクリックする

2015/8/19

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プロットのカスタマイズ
講習:
時刻表⽰のフォーマットを変更

1. Annotation Format で プルダ
ウンメニューの中から 好みの書式（ここでは"mo:day:h:m"）を選択

2. 使⽤フォントの種類やサイズを変更する場合は、ここから設定できる

2015/8/19

3. “Apply to All Panels“をクリックして ”OK“をクリックする

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プロットのカスタマイズ
講習:
軸のラベルを変更

1. ⼀番下のプロットパネルを選択(ここでは“Panel 4” )2.“Show Label” ボックスをチェック

3. Edit/Add Labelに“UniversalTime ” と⼊⼒
4.“OK“をクリック

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Note: “Applyto All Panels“は使わない
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プロットのカスタマイズ
その他のオプション•Page Options…
–スタックプロットのタイトルやマージン等を変更•Panel Options…
–スタックプロットの各プロットパネルのタイトルや色を変更•Line Options…
–各プロットパネルの線種や色を変更•Legend Options…
–マウスカーソルをプロット上に置いた時に現れる凡例表示のフォーマットを変更•Variable Options…
–プロット下部の時刻ラベルの下に、選択した変数の値を表示。例えば衛星位置座標など※Y Axis Optionsでプロットの縦軸のカスタマ
イズ、Z Axis Optionsでカラーコンターでプロットした際のカラーバー周りをカスタマイズできる
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時系列データ解析(Data processing)

読み込んだ時系列データに対して、平均値を差し引く、移動平均を取る、ハイパス/ローパ
スフィルターをかける、⽋損値を補間、時間微分を計算する、FFTやウェーブレット変換でダイナミックスペクトルを計算、などのデータ解析がGUI上で簡単にできる︕

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時系列データ解析(Data processing)
演習1:
データ処理（ノイズ除去）
1. メニューから
Analysis – Data Processingを選択

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時系列データ解析(Data processing)

3. Data が追加される
2. 右⽮印をクリック
1. 処理したいデータを選択
magdas_mag_asb

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4. Clean Spikes をクリック

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5. 各オプションを設定する

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時系列データ解析(Data processing)

データ処理された新しい変数“magdas_mag_asb-despiked” ができる

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1. Doneをクリック

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時系列データ解析(Data processing)“Plot/Layout Options”を開く

2. Click line
3. Dataが追加される
1. 先ほど処理したデータ
magdas_mag_asb-despiked_0を選択

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4. OKをクリックする

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時系列データ解析(Data processing)スパイクノイズが削除されたのがわかる
このパネルは不要なので削除しよう

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時系列データ解析(Data processing)
回答例“Plot/Layout Options”を開く

2. Removeをクリック

1. 不要なパネル（Panel3）を選択

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3. OKをクリック

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時系列データ解析(Data processing)
結果はこちら2015/8/19

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時系列データ解析(Data processing)
演習2︓
mm210_mag_ktb_1sec_hdz_xのパワースペクトルを計算してプロットする
ヒント1:
解析方法を“Data Processing”から選ぶ(オプションダイアログが出た場合は、まずはデフォルト値を使ってみよう)
ヒント2:
表示する際は“Line”ではなく“Spec”を使う

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1. メニューから
Analysis – Data Processing
を選択

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時系列データ解析(Data processing)

3. Dataが追加される
2. 右⽮印をクリック

4. Power Spectrumを選択

5. 256を1024に変更
1.mm210_mag_ktb_1sec_hdz
を選択
6. 128を32に変更

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7. OKをクリック

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時系列データ解析(Data processing)

1. 新しい変数が追加された

2. Doneをクリック
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時系列データ解析(Data processing)“Plot/Layout Options”を開く

3. Addをクリック

2. Specをクリック
4. Data が追加される

1. 先ほど計算した
mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspc
を選択する

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5. OKをクリック

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時系列データ解析(Data processing)
結果はこちら2015/8/19

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時系列データ解析(Data processing)
演習3︓
パワースペクトル
mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspcの移動平均を計算し、プロットする
ヒント1:
解析方法を“Data Processing”から選ぶ(オプションダイアログが出た場合は、まずはデフォルト値を使ってみよう)
ヒント2:
表示する際は“Line”ではなく“Spec”を使う

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1. メニューからAnalysis – Data Processingを選択

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時系列データ解析(Data processing)
3. Dataが追加される

2. 右⽮印をクリック
5. 1800に変更

4. Smooth Dataを選択

1.mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspc
を選択
6. OKをクリック

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時系列データ解析(Data processing)

1. 新しい変数が追加された

2. Doneをクリック
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時系列データ解析(Data processing)“Plot/Layout Options”を開く

3. Addをクリック

2. Specをクリック

4. Dataが追加される
1. 先ほど処理したデータ
mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspc-sm-1800
を選択
5. OKをクリックする
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時系列データ解析(Data processing)
結果はこちら2015/8/19

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データ変数を使った演算(Calculate)
読み込んだデータ変数に数学・統計関数を作⽤させたり、複数のデータ変数を組み合わせた演算で新しいデータ変数を作ったりできる︕

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データ変数を使った演算(Calculate)
データ変数を使った演算演習4:
Calculate(Equation editor)を利⽤して、Toto Tabang地磁気⽔
平成分を求める。
1. メニューから
Analysis – Calculate…
を選択
Data Processingに必要な解析⼿
法がない場合は、Calculateが便利。
読み込んだデータ変数に数学・統計関数を作⽤させたり、複数のデータ変数を使った演算で新しいデータ変数を作ることができる。
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データ変数を使った演算(Calculate)
データ変数を使った演算

ここに新しいデータ変数を作るための演算式を組んで、下の Run をクリックすれば演算が実⾏される

数式を組み⽴てるキャンパス

数式の材料

ここでは、簡単な例としてKoto Tabang地磁気のX成分とY成分の2乗和平⽅根 sqrt(X2+Y2) を計算してみる
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データ変数を使った演算(Calculate)
データ変数を使った演算(Calculate)

数式キャンバスにデータ変数が挿入された！
データ変数は二重引用符( " ) で挟むのがルール
2. 左⽮印をクリック“save”ボタンをクリックすれば、⼊⼒した数式をテキストファイルに保存できる

1. Insert Variable: の中のmm210_mag_ktb_1sec_hdz_x をクリックしてハイライトさせる。_x, _y, _z などの各成分が出ていない場合は、左側の ＋ をクリックする

上記のような材料挿⼊のほか、キーボードで直接数式をタイプすることもできる。
"mm210_mag_ktb_1sec_hdz_xy" =sqrt( "mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x"^2 + "mm210_mag_ktb_1sec_hdz_y"^2 )2015/8/19

IUGONETデータ解析講習会、GUIーデータ解析 @NIPRという数式を作る (改⾏なし、1⾏で)39

データ変数を使った演算(Calculate)

1. 数式ができたら、下のRun をクリックする

2. 演算結果の mm210_mag_ktb_1sec_hdz_xyが新しいデータ変数として現れた︕
3. Done をクリックしてCalculate ウィンドウを閉じる
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データ変数を使った演算(Calculate)1) Add でPanel 7 を作って、2)mm210_mag_ktb_1sec_hdz_xy をハイライトさせて Line  をクリックすることで Panel 7 にこの新しく作ったデータ変数を⼊れる
最後に OK をクリックするとプロットされる
2015/8/19

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データ変数を使った演算(Calculate)
結果はこちら

Koto Tabang地磁気の⽔平成分の絶対値がプロットされた

2015/8/19

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データ変数を使った演算(Calculate)
演習5:
パワースペクトルを周波数⽅向に積分して、Toto Tabang地磁気のバリアンスを求める。

パワースペクトルの積分＝エネルギー(分散)x 2 0    P d

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データ変数を使った演算(Calculate)

数式キャンバスにデータ変数が挿入された！
データ変数は二重引用符( " ) で挟むのがルール
2. 左⽮印をクリック

1. Insert Variable: の中のmm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspc をクリックしてハイライトさせる。

“save”ボタンをクリックすれば、⼊⼒した数式をテキストファイルに保存できる

上記のような材料挿⼊のほか、キーボードで直接数式をタイプすることもできる。
"mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_var" =total( " mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_dpwrspc “,2,/nan )2015/8/19
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データ変数を使った演算(Calculate)

1. 数式ができたら、下のRun をクリックする

2. 演算結果のmm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_var が新しいデータ変数として現れた︕
3. Done をクリックしてCalculate ウィンドウを閉じる
2015/8/19

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データ変数を使った演算(Calculate)1) Add でPanel 7 を作って、2)mm210_mag_ktb_1sec_hdz_x_var をハイライト
させて Line  をクリックすることで Panel 8 にこの新しく作ったデータ変数を⼊れる

2015/8/19

最後に OK をクリックするとプロットされる

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データ変数を使った演算(Calculate)
結果はこちら

Koto Tabang地磁気の南北成分の分散値がプロットされた

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データ変数を使った演算(Calculate)
Calculateで使⽤可能な代表的な関数
1) 指数・対数関数(log(x), ln(x), exp(x))2) 三⾓・双曲線関数(sin(x), arcsin(x), sinh(x), cos(x), arccos(x), cosh(x)など)
3) 平⽅根(sqrt(x))、絶対値(abs(x))4) よく使われる統計関数(dim:次元・・・2次元⽬を使うなら、2をいれる)-最⼤(max(x,[dim],[/nan])・・・[]は必要に応じて使う-最⼩(min(x,[dim],[/nan])-平均(mean(x,[dim],[/nan])、中央値(median(x,[dim],[/even])-総和(total(x,[dim],[/nan])-データ数(count(x,[/dim]))Calculateで使⽤可能な代表的な演算⼦
1) 四則演算(+, -, *, /) 、累乗(^), 2) ⼤⼩関係(eq, ge, gt, le, lt)3) 条件判定(and, or, &&, ||), 4) ⾏列演算(#, ##)5) 剰余(mod)2015/8/19

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