はじめてのArcGIS API for Python : Notebook の紹介

はじめに

📢 ～2022年10月現在のArcGIS Online での操作に対応した新しい記事がありますので、これからArcGIS API for Python を学ぶ方は「はじめてのArcGIS API for Python 2022 : ノートブック集の公開」をご参照ください～

ArcGIS ブログでお知らせしたように、ArcGIS Online の2020年 6月のアップデートからリリース版としてArcGIS Notebooks が利用できるようになり、環境を構築することなく、より手軽にArcGIS API for Python を利用可能な環境が整ってきています（詳細は「ArcGIS Online (2020 年 6 月アップデート) の新機能」をご参照ください）。

また、ArcGIS Online ヘルプから「ノートブックの基本操作」が参照できたり、Learn ArcGIS のレッスンギャラリーに「ArcGIS Notebooks を使用した教育」のレッスンが公開されたことにより、ArcGIS API for Python を使った空間データサイエンスを学びはじめる、オンラインの情報が充実してきています。

今回は、先日の「第29回地理情報システム学会学術研究発表大会GIS：【ハンズオンセッション】A25-2：ArcGIS API for Python 体験」用に、上記レッスン資料の「② Notebook の紹介」と「③ ArcGIS Notebooks を使用して、Web GIS を教える」のPDFを日本語化したものをもとに、記事を掲載しております。

はじめてのArcGIS API for Python：Notebook の紹介
はじめてのArcGIS API for Python：ArcGIS Notebooks を使用してWeb GIS を教える

～ Notebook の紹介～

概要

組織のバナーの上部にノートブックと表示されている場合は、ArcGIS Notebooks でノートブックを作成および編集することが可能です。バナーにノートブック と表示されていない場合は、組織の管理者と協力してArcGIS Notebooks へのアクセスを有効にしてください。アクセスを有効にしたら、最初のノートブックを作成して、ArcGIS Notebooks を使用した空間データサイエンスを学び始めることができます。

このレッスンを通じて、次のような方法を学びます。

ArcGIS Notebooks でノートブックを作成します。
ノートブックの基本操作を学びます。
ノートブックでコンテンツを探索します。
ノートブックでマップを作成します。
マップにレイヤーを追加します。
マップをArcGIS Online に保存します。
ノートブックをArcGIS Online のアイテムとして保存します。

Step 1：ArcGIS Notebooks でノートブックを作成

バナーにノートブック と表示されノートブックを使える状態になったら、最初のノートブックを作成してみましょう。

組織のバナーの上部のノートブック をクリックし、ArcGIS Notebooks で最初のノートブックを開きます。ノートブックを開く前に、新しいノートブックで使用するランタイムを選択するプロンプトが表示されます。メモリや CPU などのリソース割り当てと、どの Python パッケージが使用されているかが表示されます。ランタイムにはStandard、Advanced、GPUサポート付きAdvancedの3つのオプションがあります。これらのオプションの後には、そのランタイムに含まれるPython ライブラリやパッケージのバージョンに対応するバージョン番号が付けられます。常に最新のバージョンを使用することをお勧めします。このレッスンでは、Standard ランタイムを使用します。
ArcGIS Notebooks へようこそ のウィンドウで、ArcGIS Notebook Python 3 Standard - 4.0 を選択し、開くをクリックします。

このランタイムには、標準のオープンソース Python ライブラリと ArcGIS API for Python が含まれており、この最初のノートブックで使用するものはこれだけです。ArcGIS Notebook Python 3 Advanced - 4.0 ランタイムオプションには、Standard ランタイムに含まれるライブラリに加えて ArcPy が含まれており、より多くのメモリと CPU が搭載されているため、より大きな解析や処理タスクを処理することができます。ArcGIS Notebook Python 3 Advanced with GPU サポート - 4.0 オプションには、Advanced ランタイムと同じライブラリが含まれており、機械学習やディープラーニングを含む計算量の多いワークフローのための専用 GPU インフラストラクチャが提供されます。

Step 2：新しいノートブックのセルを探索する

新しいノートブックには、ArcGIS API for Python を呼び出すためのコードセルが 1 つずつ用意されています。その後、コードセルとマークダウンセルを追加して、ワークフローを作成します。

Welcome to your notebook. のセルをダブルクリックして編集可能な状態にします。

これはマークダウンセルです。マークダウンは、インターネット上で広く使われている軽量でプレーンテキスト形式の構文です。

Run をクリックしてセルを実行します。

最初のセルが実行され、ヘッダー行に変わります。注: キーボードの Shift+Enter キーを押してセルを実行することもできます。Shift+Enter は、ノートブックでセルを実行するためのキーボードショートカットです。すべてのキーボードショートカットのリストを表示するには、ノートブックの上部にあるOpen the command palette をクリックします。コマンドパレットにキーボードショートカットのリストが表示されます。

同じセルをダブルクリックして編集します。セル内のWelcome to your notebook. の前のシャープ記号(#)を2つ挿入します。これでシャープ記号(#)が 4 つになりました。シャープ記号(#)を追加すると、ヘッダーのサイズが変わります。
Run をクリックします。ヘッダーが小さくなっていることに気づくと思います。
再度同じセルをダブルクリックし、ヘッダーから2つのシャープ記号(#)を削除し、Enter キーを押し、2行目に”はじめてのノートブック” と入力します。

Run をクリックします。

2 番目のマークダウンセルは、最初のコードセルを説明しています（Run this cell to connect to your GIS and get started: の文言）。このコードセルは、Python API から GIS モジュールを呼び出し、ArcGIS Online の組織に接続します。

最初のコードセルをダブルクリックし、Run をクリックします。セルが実行されている間は、入力領域のカッコの中にアスタリスクが入っているため、In[ * ] と表示されます。セルの実行が完了すると、数字の 1 が括弧内のアスタリスクに置き換わり、In[ 1 ] と表示されます。括弧内の数字は、コードセルが実行されるたびに 1 つずつ増えていきます。注意: このセルは必ず実行する必要があります。このセルを実行しないと、他のコードセルは実行されません。

Step 3：ノートブックでマップを作成

今、あなたはマークダウンに精通し、既存のコードを実行しているので、今度はあなた自身のコードを書いて実行してみましょう。

下の空のセルに、"### はじめてのマップ" と入力してください。
リボン上で、Code をクリックし、Markdown に変更します。工夫して、ヘッダーの下に書くコードを説明するテキストを追加してください。
Run をクリックします。マークダウンセルの下に新しい行が追加されます。ここにマップを追加します。注: リボンの [＋] ボタンをクリックするか、[Insert] メニューをクリックして、ノートブック内の任意の場所にセルを追加することもできます。次に、ノートブックにマップを作成します。そのためには、マップを表す変数を定義し、ArcGIS API for Python を使用して、特定の場所を中心とした Web マップに変数を設定します。
my_first_map という名前の変数を作成し、それをカリフォルニア州ロサンゼルスを中心としたウェブマップと＝で結びます。
my_first_map = gis.map("Los Angeles, CA")

Run をクリックします。定義した変数を呼び出して、マップを作成します。
コードセルに定義した変数を呼び出すコードを書いて、そのセルをRun で実行します。
my_first_map

実行されるとノートブックに、最初の地図が表示されます。前のセルに戻って、"Los Angeles, CA"を別の場所に変更し（例えば、”Yokohama”、”横浜市”、”Tokushima”、"徳島市" など）、再度、セルを実行することで、地図の中心の位置を変更することができます。

Step 4：マップにレイヤーを追加

ArcGIS Notebooks では、レイヤーを検索し、マップに追加することができます。次に、ロサンゼルスと重なるレイヤーを検索し、マップに追加します。

リボンで追加をクリックします。 コンテンツの追加 ウィンドウにコンテンツが表示されます。ArcGIS Online または ArcGIS Notebooks にコンテンツを保存している場合は、そのコンテンツをノートブックで使用できます。また、組織に共有されているコンテンツ、ArcGIS Online に共有されているコンテンツ、または ArcGIS Living Atlas からアクセスすることもできます。この場合、Living Atlas を使用します。
マイコンテンツ をクリックし、Living Atlas を選択します。USA Traffic Counts と入力して、Enter キーで検索します。一番上に表示されるアイテムは 2020 USA Traffic Counts レイヤーです。
2020 USA Traffic Counts レイヤーで、ノートブックに追加 ボタンをクリックします。

マップの下のノートブックにコードスニペットを含む新しいセルが追加されます。このセルは、アイテムとしてtraffic counts レイヤーを呼び出し、そのメタデータをロードします。

そのコードセルを実行します。アイテムのメタデータがオブジェクトとしてセルの下のノートブックに追加されますが、マップにはまだ追加されていません。
前の手順で表示されたアイテムの下にコードセルを作成し、マップ変数を呼び出します。ヒント: my_ と入力して Tab キーを押します。ノートブックのコード補完は、Tab キーによって呼び出されます。行の入力を完了し、my_first_map が読み込まれます。
次に、my_first_map の後にピリオドを付けて、my_first_map. と表示されるようにして、Shift+Tab キーを押します。 Shift+Tab を押すと関数シグネチャが開きます。関数シグネチャは、作業している要素の種類を知る必要がある場合に便利です。これを使って、関数が何をするのか、入力変数と出力変数をどのように定義するのかを理解してください。
関数シグネチャを閉じます。
add_layer(item) 関数を呼び出してセルを実行します。
my_first_map.add_layer(item)

2020 USA Traffic Counts のレイヤーが、Step 3 の 6. で表示したマップに追加されます。

ArcGIS Notebooks を使用して、最初のマップを作成し、そのマップにレイヤーを追加しました。マップには、拡大・縮小ボタン、コンパス、およびマップビューからシーンビューに変更するオプションが含まれていることに気づくと思います。マップをパンしたり、ズームしたりといった操作にこれらのボタンが使用できます。これは、ArcGIS Online で使用するマップと同じ機能を持つ live web マップです。

Step 5：ArcGIS Online にマップを保存

数行のコードで、作成したマップを ArcGIS Online に保存することができます。Web マップは、タイトル、スニペット、タグなどの特定のプロパティによって定義されます。Web の詳細については、Web map specification を参照してください。Pythonのコードでプロパティを格納した辞書を作成することで、プロパティを定義することができます。そして、マップをWeb マップとして保存します。

新しいコードセルで、Web マップのプロパティを定義し、以下のコードを入力してマップを保存します。

webmap_properties = {
         'title':'はじめてのマップ',
         'snippet':'私のはじめてのマップは私の最初のノートブックから',
         'tags':['ArcGIS Notebooks', 'Los Angeles', 'traffic']
}
my_first_map.save(webmap_properties)

セルを実行します。

実行結果はアクティブなリンクです。はじめてのマップ をクリックして、ArcGIS Online でアイテムを確認します。

Step 6：ノートブックを ArcGIS Online に保存する

マップとノートブックは別々に保存する必要があります。ノートブックを閉じる前に、ArcGIS Online に保存します。

リボンで保存をクリックし、名前を付けて保存 を選択します。
アイテムのメタデータを入力し、ノートブックを保存します。

要約

このレッスンでは、ArcGIS Notebooks で初めてノートブックを作成しました。ノートブックのコンテンツセルについて学びました。ArcGIS Notebooks と ArcGIS API for Python を使用して、マップを作成し、そのマップにレイヤーを追加し、ArcGIS Online に保存するという一般的な GIS ワークフローを完了させる方法を学びました。基本を学んだところで、ArcGIS API for Python samples の探索を開始し、他に何ができるのかを確認してみましょう。

はじめてのArcGIS API for Python : Notebook の紹介