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シェルスクリプトとawkによるデータ解析 2006/01/10 筑波大学農林工学系 西田顕郎 はじめに テキスト形式の数値データの処理・解析には、awk+シェルスクリプトが最強である。誇張ではない。これまでエクセルやC言語、FORTRANなどしか知らなかった人には、ぜひawk+シェルスクリプトの世界を体験して欲しい。気象データなど、大量のテキスト形式数値データをいじる人には、人生の転換点と言えるほどの衝撃が待っている。 なお、awk+シェルスクリプトの使用環境は、当然ながらUNIXシェルである。Windowsユーザーは、Cygwinで擬似的にUNIXシェル環境を構築してください。 参考になるページ こことか こことか awkとは? awkは、テキストデータの1行づつに対して処理をする、プログラミング言語(スクリプト言語)である。コンパイルは必要ない。UNIXのコマンドラインの出力に、パイプ
このサイトは更新終了し, こちらに移行しています。 測地系 (datum) 筑波大学農林工学系 西田顕郎 測地系 (datum)とは、ひらたくいえば、地表の地点と座標(緯度,経度)の対応のことである.多くの人は、この対応は一意的なものと思っているだろうが、実はそうではない。つまり、ある地点の位置を表すのに、様々な緯度・経度の値がありえるのである。 なぜこのようなことが起きるのだろうか? その理由は、「地球の形がいびつだから」および、「昔は地球の形がよくわかっていなくて、各国が好き勝手に地球の形を推測していたから」である。 地球の形は完全な球ではない。正確にいえば、球形を南北方向につぶしたような楕円体であり、もっと正確に言えば、北極のあたりが若干出っぱったような、「つぶれた洋ナシ型」と呼ばれる。 もし地球が完全な球形だったら話は簡単で、球の中心を原点として、地軸をz軸とし、地軸とイギリスのグ
筑波大学農林工学系 西田顕郎 GRASSは無料のGISソフトである。 一般に普及しているGISソフトは、ArcGISをはじめ、高価であり、しかも毎年の保守料金がかかるが、GRASSは無料のGISソフトであり、しかも機能的には商用GISに比肩する。GRASSはプログラムのソースコードを含めて全ての情報を無料公開し、ユーザーに取得・改変・再配布の自由を(ある規約の下で)許している。そのようなソフトウェアのことを「オープンソースソフトウェア」と呼ぶ。GRASSを含め、多くのオープンソース・ソフトウェアはGNUというプロジェクトとして開発され、GNUの規約であるGPLというルールの下で配布されている。 GISは全地球人のためのツールである。経済的・社会的なアドバンテージによって一部の国や機関や個人が独占してはならない。とりわけ、開発途上国の現場や、市民活動などには、低コストで本格的なGIS環境を提
2010/02/28 筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 TeXとは? TeX (テフまたはテックと読む)は、「きれいな文書」を作るためのソフトウェアの一つである。以下のような特長がある: オープンソース(なので無料)である。 数式の表現は他のどのようなソフトよりも強い。 レイアウトの自由度が極めて高い。 出力の品質が極めて高い。そのまま本として出版できる。 図表や式の番号、索引などを、整合性も含めて自動的に管理してくれる。 たいていのOS (Linux, Macintosh, Windows, FreeBSD, ...)で使える。 そう、何もかも素晴らしいのである。しかし、難点もある。TeXには「慣れ」が必要なのだ。というのも、TeXは、一般のワープロソフトのように「見た目」で編集することはできず、そのかわりに、何もかもコマンドで表現するのだ。 例えば、以下のような数式(皆さんご存知
筑波大学農林工学系 奈佐原顕郎 この教材は, 筑波大学生物資源学類3年生を対象にした「流域保全学実験」のテキストとして作りました。計算機を用いていろんな現象を解析する「数値解析」という技術のほんの入り口を示します。表計算ソフトとC言語を使います。実行環境はLinuxです。 基礎学力として, 大学初年級の微積分学(特に微分方程式)を前提とします。具体的には, 以下のようなテキストをひととおり理解していればOKでしょう。 数学リメディアル教材 ... とりあえず全部。 数理科学演習 ... 「偏微分方程式」の章。 目次 数値解析の初体験 1. 数値解析とは 2. 数式のグラフ・絶対参照と相対参照 3. 数列の処理 4. Newton法で代数方程式を解こう 5. 数値微分と数値積分 6. Euler法で微分方程式を解こう 例題のスプレッドシート (OpenDocumentフォーマット ... O
プレゼンテーションのやり方 2010/12/26 奈佐原顕郎 ゼミ発表や卒論/修論発表、学会発表などで、良いプレゼンをするにはどうすればよいかについてです。 心構え 100%の準備をすること。 これがいちばん大事です。ここでいう100%とは「完璧」という意味ではありません。自分の全力を出し切れ、ということです。データも図表も構成も、全て、「これ以上は今の自分にはできない」というものを出して下さい。 どんな小規模でも、プレゼンとは勝負の場です。発表者の人格とか経歴とか功績とかに無関係に、「話の内容」を吟味される場です。こういう勝負の場で中途半端なモノを出す人は成長できません。何かつっこまれても、他人と自分に対して、すぐに「考えが足りなかった」とか「勉強不足だった」という言い訳で逃げてしまいます。ところが、100%の力を出し切った人は、なぜ考えが足りなかったのか、なぜ勉強不足だったのか、という
このサイトは更新終了し, こちらに移行しています。 UNIX入門 筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 わからない言葉に出会ったら・・・GoogleやYahoo!などの検索エンジンで調べてみよう! UNIXとは? UNIXは、計算機の基本システム(OS)の一種である。 パソコンのOSとしては、Microsoft社のWindowsが有名だが、大形計算機やネットワークサーバーのOSとしては、UNIXが圧倒的に多い。また、科学計算用の様々なシミュレーションプログラムはUNIXを前堤に作られていることが多い。 UNIXにはいろんな種類がある。Apple社のMacintoshというパソコンのOSである"MacOSX"も、UNIXをベースにしている。以前は、UNIXは高級な計算機でないと使えなかったが、1990年代に、ふつうのパソコンで無料で使えるUNIXが開発され普及した。その代表がLinux(リ
2011/02/03 筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 このサイトは、初心者にUNIXの初歩を、短時間で習得してもらうことを目的にしています。筑波大学の生物資源学類や環境科学研究科の授業で使ってきた教材です。 UNIXは、Windowsのように「直観で」「使っているうちに」「なんとなく」わかるようなものではないので、多くの人には「とっつきにくい」と言われることもありますが、基礎をきちんと学び、重要な概念や重要なコマンドをいくつか覚えれば、そんなに難しいものではありません。 ちなみに、この入門コースをWindowsでやりたいという人は、CygwinをWindowsにインストールするとよろしい。Cygwinは、Windowsの上で動く、UNIXとよく似た環境です。詳しくは、こちらを参照してください。 超初級コース まずUNIXをいじれるようになりましょう。ほとんどの人にとって、30分あれ
このサイトは更新終了し, こちらに移行しています。 画像解析入門: 画像データの基礎知識 筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 ピクセル(画素) 一般的に画像というと, モノクロもしくはカラーの写真や絵のことです。ただし, 「画像」という言葉は特に静止した画像(静止画)について用いられます。動く画像(動画)は「映像」と呼ばれます。 計算機上では画像や映像は細かい点の集まりで構成されます。ひとつひとつの点が明るさや色を持っており, その集まりで写真や絵が構成されるわけです。そのような点のことを, 「画素」とかピクセルといいます。 このようなピクセルを, まるでタイル張りの床のように大量に格子状に並べれば画像ができあがります。このような型式で記録・再現される画像のことを「ラスター画像」と呼びます。ラスターじゃない画像というのもあるのですが, 究極のところ, 計算機で画像を扱う以上, 最後には
奈佐原(旧姓西田)顕郎 (Kenlo Nishida Nasahara) * 間違いを見つけられたり、ご意見をお持ちの方は、お気軽にご連絡下さい: kenlo at sakura.cc.tsukuba.ac.jp * 筑波大の学術情報メディアセンターの端末でやる場合は、ディスク容量に注意。読み込みが済んだデータは消去すること。 GISとは? (Google Earthをさわってみよう (Google EarthにGISコンテンツを追加する) IT入門 測地系: datum 地図投影: projection (LinuxでGoogle Earth) Linuxのコンソール UNIX入門 データのダウンロード・圧縮・アーカイブ GRASS GISとは? GRASSの起動と初期設定 数値地形モデル(GTOPO30)のダウンロードと読み込み 関心領域: region of interest カラー
UNIX (Linux)も、WindowsやMacintoshなどと同様に、GUI (graphical user interface)で様々な操作をすることができる(例えばウェブブラウジング、メール、画像編集、ワープロ、表計算、プレゼンソフトなど)が、Linuxの真価は、CUI (command line user interface)にある。キーボードからコマンドを打ち込んで操作するのである。 CUIのための環境を、コンソールとかターミナルとかコマンドプロンプトと呼ぶ。コンソールは、GUIとは全く別個に独立に動くことができるが、一般的には、GUIのための環境(ウィンドウマネージャという)の上に呼び出して使われることが多い。ここでは、そのようにしてLinuxのコンソールを呼び出してみよう。 マウスで、画面左上の「アプリケーション」から「アクセサリ」「GNOME端末」を選ぶ(下図参照)。「
筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 C言語は世界で最もよく普及している計算機言語のひとつです。また、JavaやC++などの新しい計算機言語が発展する基礎となった言語でもあります。UNIX系のシステムならば、C言語は必ず標準的に搭載されています。 Why learn C? ... "Learning GNU C" by Ciaran O'Riordan, 2002. メニュー C言語プログラミングの体験 繰り返し処理 実数変数 条件分岐 配列変数 ファイルの入出力 引数の与え方 デバッグのやりかた 参考になるサイト: C言語を作った人 C言語入門インターネット版 C言語入門 K&R...C言語のバイブル。またの名を「カーニハン・リッチー」、通称「カニチャーハン」。
筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 物理と数学を勉強する上で、ところどころに壁というか、難しい概念に出会って難儀することがある。基本的にはその壁は自力で突破すべきだが、ヒントになるような考え方をまとめておく。 高校数学をやりなおしたい人へ 1。 なるべく低い段階から始めること。高校の数IIIや数Cがわからないなら、まず数I・数Aの段階から始めること。そのあたりがあやふやな人は中学校の数学から始めること。基礎をしっかり固めないと、数学はすぐに行きづまるので、退屈でも低い段階から積み直すことが大切です。 2。 毎日勉強すること。数学は休んだらダメです。どうしても時間がないときは、10分でもいいから数学を毎日続けること。 3。 大学入試レベルの演習問題は無視。基本と中級レベルの演習問題だけを、たくさんこなすこと。大学入試の数学は、かなりいやらしい問題が出ます。数学者でも解けないことがあります
筑波大学農林工学系 奈佐原(西田)顕郎 注: このサイトで学ぶには, C言語とUNIXの基礎知識が必要です。適宜, こちらやこちらを参照してください。 目次 はじめに 準備 画像データの基礎知識 画像のフォーマットに関する実習 C言語による画像処理: 画像の切り出し C言語による画像処理: 画像の左右反転・上下反転 C言語による画像処理: 画像の右90度回転 C言語による画像処理: 色チャンネルの抜き出し, 色の入れ換え, 明るさの反転 C言語による画像処理: 明るさの調整・GIFアニメ C言語による画像処理: フォールスカラー画像 GRASSによる画像解析 任意の角度の回転 複数の画像の, 位置ズレ・角度ズレの補正とマッチング 便利なツール1: ImageMagick シェルスクリプトによる大量処理 便利なツール2: ImageJ JPEG画像の読み書き jpeg_test_io.c .
奈佐原(西田)顕郎 (Kenlo Nishida NASAHARA) 筑波大学 生命環境系 准教授(2008/11/01-) 注: KenroでなくてKenloなのは、英語や仏語での発音しやすさ故です。 English Page [連絡先] 〒305-8572 つくば市天王台1-1-1 電話・FAX:029-853-4897 電子メール: nasahara.kenlo.gw (at) u.tsukuba.ac.jp オフィス: 生物農林学系棟B221 / 生物農林学系棟E104 (経路) [所属] 筑波大学 生命環境系 ... 教員の組織。公式の所属はここ。ここから各教育組織に派遣される。 [出先] 筑波大学 大学院生命環境科学研究科 ... 教育組織。この下にいっぱい専攻がある。 [出先] 筑波大学 大学院生命環境科学研究科 環境科学専攻・持続環境学専攻 ... 教育組織。上の研究科の下
--- あなたはナメられていないか? 2004年12月9日 筑波大学農林工学系 西田顕郎 会田雄次著「アーロン収容所」という本があります。歴史学者が若い頃、第二次大戦中にビルマ戦線で戦い、終戦とともに英軍捕虜になり、収容所で暮らした記録です。ちなみに、当時、ビルマ(ミャンマー)はイギリスの植民地でした。さて、その中で、あるビルマ人(ミャンマー人)のインテリが出てくるのですが、その人はビルマのトップの大学であるラングーン大学英文科を卒業し、卒論では、英国人教師に師事して、英文学の古典「カンタベリー物語」の研究をした、と著者に言います。著者は驚き、「カンタベリー物語を読むことすら自分には歯が立たないが、ぜひその本を見せてくれ」と彼に頼みます。そして彼が著者に持ってきて見せた本は、子供向けに編集された、絵入りの「カンタベリー物語」でした。 私にとっては、この逸話はとても残酷な悲劇のように思えるの
ファイルの命名と整理のルール 2003/03/05 西田顕郎 / 2009/05/12 奈佐原顕郎 / 2010/09/10 奈佐原顕郎 計算機上で、大量のデータファイルを扱う仕事をする場合、効率を大きく左右するのがファイルの命名規則や整理方針である。にもかかわらず、それらについて、一般的なルールや教育文化はほとんど存在しないので、我々はそれぞれ独自に試行錯誤しながら良い方法にたどりつこうとするのだが、これは明らかに無駄なことだろう。すくなくとも、大学の卒業研究などで、こういう観点に付いてあらかじめ教育を施す必要がある。 ファイルの命名規則 簡潔 ファイル名は、十分な情報を含むならば、なるべく短いほうがよい。それだけでも管理の手間が省ける。たとえばCUIの場合、コンソールでファイル名を長々と打ち込むのはつらいし間違いを起こしやすいし間違いを見付けにくい。タブキーでファイル名の入力補助をして
GRASS GISについて 筑波大学農林工学系 西田顕郎 注意: 今後はこちらに統合・移行します。 注意: ここで書かれていることは、筆者が個人的に体験したことのみであり、一般性や正確性に関しては責任を負えない。また、GRASS開発プロジェクトチームの見解とは一切関係がないことは言うまでもない。 もくじ GRASS GISとは? GRASSのインストール Ubuntu Linux FedoraCore Linux Vine Linux RedHat9 Linux Windows+Cygwin メモ データの読み込み SRTM(スペースシャトルによる数値地形モデル)データの読み込み ... 古い。今は専用コマンドr.in.srtmで読み込める。 測地系・投影法・それらの変換 空間補間 ... by 重藤くん 画像解析・データ解析 画像の出力 シェルスクリプトにGRASSコマンドを埋め込む(G
2007/08/17 西田顕郎 GNUPLOTはグラフ描画用スクリプト言語です。グラフかきツールは世の中にいっぱいあり、 中にはGNUPLOTよりも「使いやすい」ものもあるでしょうが、私はほとんどGNUPLOTしか使いません。理由は、 オープンソースだから。(どっかの会社の企業論理や栄枯盛衰、自分の財布の中身などにふりまわされなくてすむ) インストールが簡単で、どんなプラットフォームでもだいたい使える。(GMTとかはインストールがちょっと面倒) 歴史があって、「枯れた」ツールだから。(過去のノウハウが陳腐化しない・将来にわたって消えることがない) シェルスクリプトに埋め込むことができるから。(処理のパッケージ化・自動化・流用が可能) だいたい思い付く限りのどんなタイプのグラフも描けるから。 psやepsで出せば、そこそこ良い品質のグラフが描けるから。(TeXにも埋め込めるし) です。そろそ
2006/07/17 改訂; 2004/09/18 西田顕郎 人間は進んで苦しい体験をしようとはしない 子供に「好きなものを好きなだけ食べろ」と言えばチョコレートやカレーライスばかりをえんえんと食べ続けて結局は健康な成長ができないのと同様に、学生さんに「自主的に勉強せよ」と言えば、歯ごたえの無い概説・評論的なことばかり選んでしまい、結局は知的に脆弱なまま卒業してしまう人が多いようです。別に「今の学生さんは子供だ」というわけではなく、人間とはそういうものです。よほど確固とした動機がなければ、苦しい道を進んで選ぶのは大変なことなのです。 しかしそれでは学生さんの将来・日本の将来・人類の将来が不安であるわけで、やはり大学では、学生さんに、厚みのある知的経験・知的成長をしてもらわねばなりません。 大学での勉強は無駄なのか では学生さんは大学で何をどう勉強するのが良いのか。 大学で学ぶことは、大学を
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