私たちが知っている世界は複雑なつながりの網の上に築かれています。すべての生態系、コミュニティ、そして生息地は、最良のデータを用いても見えにくい、絶えず変化する関係のネットワークに依存しています。
地図は常にその世界を理解するための不可欠なツールでした。生物多様性マップは絶滅危惧種が観察された場所を示すことができます。予測的生息地モデルは環境条件に基づいて将来種がどこに存在する可能性があるかを推定します。これらの製品は保全計画や科学研究において重要な役割を果たします。
しかし、生態系は同じ空間を占める個々の種の集合以上のものです。
花粉媒介者は開花植物に依存しています。鳥は昆虫と巣作りの生息地に依存しています。菌類は目に見えない地下の関係を通じて森林全体の健康を支えることがあります。これらの相互作用が生命を支える生態学的な織物を作り出します。一つの糸が取り除かれると、その影響は単一種を超えて広がることがあります。
地域の動植物の地図を見ると、それらの依存関係がすぐに見えますか？脆弱な花粉媒介者と開花植物、または絶滅危惧鳥類とそれが依存する生息地を結ぶ関係の連鎖を視覚化できますか？
その疑問がExtinction Explorerのインスピレーションとなりました。
Extinction ExplorerはArcGIS Knowledge Graph、3D food web、および3D map of species observationsを組み合わせて生態学的関係を可視化します。このアプリケーションでは、種が存在する場所とそれらがどのようにつながっているかを探索でき、観察記録の集合をインタラクティブに探索可能な生きたネットワークへと変換します。
グラフの構築
このアプリケーションの中心には、生態学的観察データと種間関係データから構築されたArcGIS Knowledge Graphがあります。
グラフは主に三つのエンティティで構成されています：
- Species：研究地域内で観察された植物、動物、菌類その他の生物。
- Observations：位置情報と時間情報を含む個別の目撃記録。
- Documents：観察データの出所を示すソース記録。
種間関係は非常に複雑で絶えず進化しています。幸いにも、Global Biotic Interactions (GloBI)などのイニシアチブが科学文献や生物多様性研究コミュニティから生態学的相互作用データを集約し、生態系全体で種がどのように相互作用しているかを明らかにしています。
このプロジェクトでは、それらの相互作用を八つの主要な関係タイプに正規化しました： PREDATES, POLLINATES, HOST_OF, PARASITIZES, NESTS_IN, SYMBIOTIC_WITH, ASSOCIATED_WITH, CO_OCCURS_WITH
これらの関係が一緒になってArcGIS Knowledge Graph内でクエリ、分析、可視化可能なネットワークを形成します。
なぜArcGIS Knowledge Graphなのか？
従来の生物多様性アプリケーションはレイヤー、テーブル、および結合を中心に構築されることが多く、以下のような質問には優れています：
- この種はどこで見られますか？
- 観察記録はいくつありますか？
- その保全状況は？
しかし、関係について答えることはすぐに難しくなります。
- どの花粉媒介者がこの植物を支えていますか？
- どの捕食者がこの種に依存していますか？
- もしある種が消えたら他にどんな生物が影響を受けますか？
ArcGIS Knowledge Graphはこれらの質問をモデル化する自然な枠組みを提供します。
Extinction Explorerでは、種がエンティティとなり、生態学的相互作用が明示的な関係となります。openCypherクエリを使い、このアプリケーションはまず Critically Endangered, Endangered, または Vulnerable に分類された種から始め、生態学的接続を1段階、2段階、または3段階まで拡張します。
同じグラフクエリで関連する観察記録も取得し、一つのデータモデルでネットワーク可視化と地図表示双方を実現しています。
3ホップレベルでは、サンバーナーディーノ国有林グラフには約3,000種、8,000件の生態学的関係、および数万件の観察記録があります。
二つのビュー、一つの生態系
このアプリケーションは二つの同期したビューで同じ生態系を提示します。
MapSceneView
Network
queried through openCypher.
[ExtinctionExplorer] openCypher (seeds):
MATCH (s:Species)
WHERE toUpper(s.iucn_status) STARTS WITH 'CR'
OR toUpper(s.iucn_status) STARTS WITH 'EN'
OR toUpper(s.iucn_status) STARTS WITH 'VU'
RETURN collect(DISTINCT s) AS nodes
The application dynamically expands through ecological relationships, retrieves observation records, and constructs the connected network displayed in both views.
One of the more interesting design decisions was keeping the architecture intentionally simple. The application runs entirely as a client-side experience using modern ES modules and the ArcGIS Maps SDK's module-loading capabilities.
Connecting GIS and Relationships
The San Bernardino National Forest serves as the prototype dataset, but the underlying pattern is much broader.
Any ArcGIS Knowledge Graph that models entities, relationships, and observations could support a similar experience. Whether the subject is biodiversity, infrastructure, supply chains, emergency management, or utilities, the combination of spatial context and graph relationships opens the door to new ways of exploring complex systems.
Traditional GIS helps answer where things happen.
Knowledge graphs help answer how things are connected.
Extinction Explorer explores what happens when those two perspectives come together. By linking a map of real-world observations with a dynamic network of ecological relationships, the prototype transforms a collection of points into a living system that users can interact with, question, and explore.
Try the demo: Extinction Explorer
