研究者、自然保護活動家、都市計画者のための野生動物移動データのアニメーション化

オハイオ州立大学の土木・環境・測地工学教授であるGil Bohrer氏は、リモートセンシングデータと動物の足跡を結びつけるEnvironmental-Data Automated Track Annotation (Env-DATA) など、動物の移動データを分析するためのツールの構築に長年取り組んできました。彼と彼のチームは動物の動きの視覚化を実現しました。

「みんないつもそれを愛していました」と彼は言います。

2011年にEnv-DATAが立ち上げられて以来、動物データを持つ研究者たちが、分析ツールやアニメーションの構築に協力してほしいと頻繁に彼に連絡してきました。NASAの生態予測プログラムにより、Bohrer氏、開発者のJustne Missik氏、ユーザーアウトリーチスペシャリストのSarah Davidson氏に、動物の移動を追跡するユーザーコミュニティにデータ分析を提供する機会が到来した時には、Bohrer氏は豊富な経験を持っていました。

Bohrer氏はエンドユーザーの連合を組織し、Room to Roam:イエローストーンからユーコンへの野生生物の移動（Room2Roam）を立ち上げました。この取り組みの目標は、この地域の動物の移動に関する包括的なアーカイブを確立し、野生生物と資源管理の研究と実用化の両方に貴重なリソースを提供することです。Room2Roam は、そのデータを使用して、野生生物管理の改善、保護地域の有効性の評価、野生生物の移動と動きの評価、イエローストーンからユーコン (Y2Y) までの野生生物回廊における保護戦略の優先順位付けを行うツールを構築できます。

Room2Roam の動物追跡データは、動物に取り付けられたセンサーから収集された動物の移動データをホストおよびアクセスするためのグローバル プラットフォームである Movebank に保存されます。2008 年にマックス・プランク動物行動研究所、ノースカロライナ自然科学博物館、コンスタンツ大学によって立ち上げられた Movebank サイトには、現在、世界中の 60 億を超える場所が登録されています。4,300 人を超える参加者がデータを提供しています。

歴史的に、資金提供を受けたプロジェクトは、研究論文などの学術成果に重点を置いてきました。一方、Movebankのデータキュレーターであり、Room2RoamのコーディネーターでもあるDavidson氏によると、Room2Roomは実務者のニーズを優先しているといいます。

この新しいアプローチにより、Room2Roam はエンドユーザーを直接関与させるようになりました。最初のユーザー会議で、Bohrer氏と Room2Roam のプロジェクト リーダーは、野生生物回廊で活動する機関や保護団体の代表者約 40 名と面会し、その地域向けのツール開発に関するフィードバックを集めました。その中で最も多かった要望の 1 つが「視覚化」でした。

Bohrer氏は、MATLAB^®を使用して自身の研究を可視化していました。彼は、 MATLAB がその課題に対応できるとわかっていたので、Room2Roam プロジェクトへの資金提供と協力をMathWorks に依頼しました。「大量の動物の動きとリモートセンシングデータを処理するには、 MATLABの計算力が必要でした」と彼は言います。

2年後、Room2RoamはECODATA-Animateを立ち上げました。MATLABで構築されたこのアプリを使用すると、研究者は地理的な地図や動的な環境観測に動物の動きを重ね合わせた、カスタマイズしたアニメーションを作成できます。このアプリはMATLABライセンスなしでオフラインで実行できるため、研究者はインターネットにアクセスできない遠隔地でも自分のラップトップで実行できます。

Bohrer氏、Missik氏、および Davidson 氏は、 MATLAB App Designer とMapping Toolbox™を使用して ECODATA-Animate を設計しました。野生動物のシーンを視覚化するために、アプリは地理、動物の動き、環境、道路や地名といった場所の詳細という 4 つの主要なデータ タイプを使用します。また、計画されている将来の開発マップなど、GIS 形式のユーザー提供マップを含めることもできます。MATLAB は、これらの複数のデータ レイヤーを 1 つの統合されたマップに結合します。

「それは大きな利点でした」とBohrer氏は言います。「他のほとんどのツールでは、それが簡単ではないために、そのようなことは行われません。MATLAB を使用すると、非常に簡単に処理できます。」

ECODATA-Animate は、動物研究者、公園管理局、野生生物管理者、土地管理者、および動物の動きと生息地を監視するその他の関係者に役立ちます。運輸、保健、農業などの政府機関も、動物の移動を追跡することに強い関心を持っています。

ノースウエスト準州では、研究者らが多種多様な野生生物が道路に対してどのように反応するかを説明するために、複数種の動物を使用したアニメーションを作成しました。カリブーは逃げるため、個体群が分散する可能性があり、一方バイソンはルートをたどるため、車両との衝突リスクが高まります。

「道路は両方の種に影響を与えますが、その影響の仕方は全く異なります」とBohrer氏は言います。

アニメーションは、多様な利害関係者がさまざまな種の行動パターンと持続可能性の要件をよりよく理解し、伝えるのに役立ちます。

「1分間の動画を見ることができるかどうかは、野生動物用の橋を建設する必要性について人々が理解するかどうかを左右する可能性があります」とDavidson氏は言います。

Roam2Roam チームがツールを構築した後、NASA 助成金のもう 1 つの目標は、世界中の動物データを扱うグループや研究者にこれらのツールを提供することでした。ECODATA-Animateはまだ初期段階にありますが、Bohrer氏がGitHub^®とMATLAB File Exchangeでアプリとその背後にあるコードを共有して以来、その普及は急速に拡大しています。

「私たちはオープンサイエンスのアプローチを使ってこれらのツールを開発し、共有しています」とDavidson氏は説明します。「これにより、応用および科学的な用途のための情報交換を加速できます。」

強い関心の結果、Room2Roam チームのメンバーは、ツールの使用について詳しく知りたい研究者や実務者のコミュニティに対して 30 回以上のプレゼンテーションとワークショップを実施しました。その中には、Y2Yに似たグループ、Algonquin to Adirondacks (A2A) Collaborativeが含まれています。A2A は、米国東部とカナダにまたがる 40,000 平方マイル以上に及ぶ野生生物回廊を保護しています。

Bohrer氏はかつて、NASAの誰かが、どこでもない場所についてすべてを観察するか、どこでも何も観察しないかのどちらかだ、と説明するのを聞いたことがあります。言い換えれば、ほとんどの研究者は観測範囲を狭い領域に限定しているが、衛星などのより大規模な取り組みでは、地球全体をより広く、より大まかに観察しています。2つのスケールを組み合わせることで、私たちの世界に対する新たな洞察が得られるかもしれません。

「私たちは、何らかの方法で、これらの点の観察をすべて組み合わせて、全体のイメージを作り上げる必要があります」とBohrer氏は言います。「そして、オープンなデータ共有がなければ、それは決して実現しないでしょう。」