ArcGIS Enterprise をラスター解析用に設定、配置—Portal for ArcGIS

ArcGIS Enterprise のラスター解析機能として、適応性に富むラスター処理、格納、共有システムがあり、ArcGIS Image Server を基盤とする分散コンピューティングおよび格納技術を活用できます。ラスター解析では、ArcGIS のラスター処理ツールや機能を適用し、独自のカスタム機能やツールを構築し、あるいはさまざまなツールや機能を組み合わせてラスター処理チェーンに仕立て、収集した大量のラスターデータに対して独自のアルゴリズム処理を施せます。ソースデータと処理結果は、要件や優先度に応じて、社内横断的に保存、公開、共有できます。

クラウドコンピューティングの能力やリソースを活用すれば、この豊富な機能をさらに強化できます。数日から数週間程度もの期間を要していた画像処理や解析ジョブが、今や数分から数時間で終わり、巨大すぎて手に負えなかったジョブも扱えるようになってきました。

はじめに

ラスター解析の処理および格納環境として ArcGIS Image Server を設定すれば、最高の処理速度や効率が得られます。組み込みのツールや機能として、前処理、オルソ補正やモザイク処理、リモートセンシング解析、数学や三角法のさまざまな演算があります。カスタム関数を実装することにより、プラットフォームの解析能力をさらに強化できます。

オンサイトの既存 ArcGIS Image Server を活用するほか、ArcGIS Enterprise on Amazon Web Services、ArcGIS Enterprise on Microsoft Azure などのクラウドプラットフォームが提供する、順応性に富んだ処理能力、格納能力をうまく組み合わせれば、プロジェクトの規模や緊急性に応じて的確に能力を増減できます。拡張性に富むラスター解析環境では、これまで技術的あるいは費用的に手を出せなかった、膨大な計算量を要する画像処理も実装可能です。時間、費用、リソースの節約にもつながります。

ラスター解析機能の設計では、コラボレーションや共有が、円滑かつ簡便におこなえることも考慮しました。社内全体のさまざまなユーザーが、データや処理モデルに貢献し、画像処理プロジェクトで力量を発揮し、処理結果を個人や部門、組織全体で共有できます。

ラスター解析向けの配置の設定

ラスター解析の基礎部分は、大きく 3 つの部分に分かれています。ArcGIS Enterprise、ArcGIS Image Server を基盤とするラスター解析、ArcGIS Image Server を基盤とする画像ホスティングサーバー (ラスターデータの格納機能を含む) です。

ラスター解析には、ArcGIS Enterprise が必要です。ArcGIS Enterprise は、さまざまなデバイス上で、ラスターデータ、フィーチャデータ、マップ、およびその他の地理情報の処理、格納、および共有を整理して管理するための、ソフトウェアやユーザーインターフェイスを提供します。この統合システムは、クラウド処理またはストレージ環境で、あるいはこれらの環境の組み合わせにおいて、オンプレミスおよびファイアウォールの背後で、処理結果の普及および結果の格納を管理します。

これには、Enterprise、ArcGIS Server、ArcGIS Data Store、ArcGIS Web Adaptor が含まれます。ArcGIS Enterprise の基本配置を設定する場合は、チュートリアルをご参照ください。

ラスター解析の理想的な配置は、ポータルホストサーバー、ラスター解析サーバー、およびイメージホスティングサーバーの主なロールを実行する、3 つのサーバーサイトから成ります。ラスター解析には ArcGIS Enterprise と ArcGIS Image Server の 2 つのライセンスが必要です。

理想的なラスター解析の配置

異なるロールを持つ 3 つのサーバーを使用してラスター解析を構成する利点は、効率と生産性を最大化することです。分散ラスター解析処理のロールとイメージサービスホスティングのロールを分離することによって、リソースを、中断せずに特定のタスク専用にすることができます。このようにして、さまざまなラスタープロダクトおよびラスターサービスへのアクセスを要求する複数のユーザーは、ラスター解析および画像処理のリソースを競合せず、それらのリソースに影響を与えません。

ArcGIS Enterprise

ArcGIS Enterprise はラスター解析システムのコンポーネントを統合し、拡張性に優れたラスター処理および格納のワークフローをサポートします。

ホスティングサーバーの実体はポータルのサーバーであって、標準的なポータル管理および操作機能 (処理の管理および分配、格納) のほか、ラスター解析サーバー、画像サーバー、データストアに結果を公開する機能も備えています。また、ArcGIS Data Store をホストして GIS データを管理し、多くの人びとを対象とする Web サービスとして、ユーザーがデータやマップを公開できるようにします。ArcGIS Enterprise の基本配置には、以下の 4 つのコンポーネントが必要です。

Portal for ArcGIS- まず、Portal for ArcGIS をインストールする必要があります。Portal for ArcGIS は、ArcGIS Pro やMap Viewerなどのラスター解析クライアントとの通信に使用されます。これらのクライアントには、特定のラスター解析関数、モデル、および関数チェーンをセットアップおよび処理するインターフェイスが用意されています。ArcGIS Enterprise ポータルを使用すると、マップ、アプリケーション、その他の地理情報を公開し、組織のメンバーと共有することができます。組織の要件を満たすために Portal for ArcGIS をインストールおよび構成する方法については、「Portal for ArcGIS の基本操作」をご参照ください。
GIS Server としてライセンス認証され、ポータルのホスティングサーバーとして設定した ArcGIS Server サイト。ArcGIS Server サイトをホスティングサーバーとして指定するには、Server Enterprise Standard ライセンスまたは Server Enterprise Advanced ライセンスが必要です。
ArcGIS Web Adaptor の 2 つのインストール。1 つのインストールはポータルで構成され、もう 1 つは ArcGIS Server で構成されます。
リレーショナルデータストアとして構成され、ポータルの管理データベースとして設定される ArcGIS Data Store の 1 つのインストール。

ポータルを、フェデレートされたホスティングサーバーと統合する必要があります。それによってユーザーは、データとマップを Web サービスとして、より広い利用者に公開できるようになります。ポータル管理者は、ホスティングサーバーとして実行するように ArcGIS Server サイトを指定することによって、この統合を実行できます。リレーショナルデータベースを使用して ArcGIS Data Store を設定して、ホスティングサーバーを構成する必要があります。ArcGIS Data Store は、ラスター解析サービスの一部が、リレーショナルデータベースに格納されてホスティングサーバーでホストされるフィーチャサービス出力を生成するため、必要になります。ホスティングサーバーとしての ArcGIS Server の設定の概要については、「Portal for ArcGIS でのサーバーの使用について」をご参照ください。

一般には、数百から数千程度のシーン、数十程度の GIS レイヤーを扱うプロジェクトの場合、単一コンピューターに ArcGIS Server を配置する形態が標準です。多数のユーザーが同時にアクセスする非常に要件が厳しい環境、あるいは膨大な画像、大容量の GIS レイヤーを処理する場合には、複数コンピューターに ArcGIS Server を配置することも検討してください。

Esri は ArcGIS Enterprise をオンプレミスで、あるいはクラウド上に配置するためのテンプレートを提供しています。選択に応じて、ポータル、GIS ホスティングサーバー、データストアをセットアップするテンプレートです。単一コンピューターに配置する場合、次のテンプレートを使います。

オンプレミスで配置する場合 - 「ArcGIS Enterprise Builder」を参照。
CloudFormation テンプレート - Amazon Web Services の単一コンピューターに配置。

複数コンピューターに配置する場合、次のテンプレートを使います。

オンプレミスで配置する場合 - 高可用性システム構成テンプレート。
高可用性 ArcGIS Enterprise 配置を Amazon Web Services 上にプロビジョニング。

ラスター解析

分散ラスター処理は、ラスター解析のロールを割り当てた ArcGIS Image Server で実行します。ラスターデータのタイプに応じた、ラスター処理チェーンを実行するようになっています。ソース画像およびラスターデータの供給元として、分散ラスターデータストア、ArcGIS Pro のようなローカルクライアント、ラスター解析配置で設定した以外のサーバーなどが考えられます。中でも分散ラスターデータストアが、処理速度や効率の面では理想的です。

ポータルのメンバーが、ArcGIS Image Server と直接やり取りすることはありません。ArcGIS Pro または Web Map Viewer クライアント、ArcGIS REST API、ArcGIS Python API、JS API を介して、ラスター解析を実行することになります。ArcGIS Image Server が実質的に、処理、格納、公開のロールを担います。

分散されたラスター解析および処理ワークフローを実行するために、ラスター解析サーバーのロールで、ArcGIS Image Server を設定してフェデレートする必要があります。ラスター解析サーバーは、使用されるツールおよび機能に応じて、ブロックレベルまたはシーンレベルで、画像処理タスクおよびラスター解析タスクを自動的に管理して分散します。ラスター解析サーバーは、フィーチャデータプロダクト用のホスティングサーバー上の ArcGIS Data Store へ、またはイメージおよびラスターデータプロダクト用のラスターデータストアへの処理結果の分散を管理します。

オンプレミス ArcGIS Image Server をラスター解析用にセットアップ、配置する手順の概要を以下に示します。

ArcGIS ラスター解析サーバーの設定

次の手順を実行するにあたり、組織に配置された ArcGIS への変更が必要となることがあります。続行する前に入念にご確認ください。

ArcGIS Enterprise の基本配置を構成していることを確認してください。
ArcGIS Server をインストールし、ラスター解析サーバーのロールに割り当てた、ArcGIS Image Server として機能するようにします。
ArcGIS Image Server のライセンスで ArcGIS Server を認証します。
ArcGIS Server サイトをポータルとフェデレートします。
データストアを ArcGIS Image Server に登録します。ラスター解析サービスは、処理済みのラスターをデータストアに保存します。実際のデータストアとしては、ファイル共有、クラウドストアなどが考えられます。
備考:
イメージホスティングサーバーがラスター解析の配置で指定されており、イメージサービスを公開する場合は、同じラスターストアをイメージホスティングサーバーとラスター解析サーバーの両方に登録する必要があります。
入力データにデータストアからアクセスする場合は、データストアをラスター解析サーバーとイメージホスティングサーバーの両方に登録する必要があります。
1. フォルダーを使用するには、ArcGIS Server Manager でデータストアに UNC 共有を登録し、名前を設定します。
  備考:
  _raster_store の複数インスタンス (raster_store1、raster_store2、など) を定義した場合、タスク要求ごとにランダムに選んでラスター解析を実行するようになります。
2. クラウドストアを使う場合、アクセスキーが必要です。クラウドストアに関しては、サブフォルダーのサポートに関する設定も必要です。
ポータルのラスター解析サーバーとして実行するフェデレートされた ArcGIS Image Server を割り当てます。
1. 管理者としてポータル Web サイトにサインインし、[組織] → [設定] → [サーバー] の順に移動します。
2. ページの [ラスター解析] セクションで、ドロップダウンリストをクリックして、ポータルとフェデレートした ArcGIS Image Server サイトを選択します。複数の ArcGIS Image Server サイトをポータルに追加している場合、1 つだけをラスター解析サーバーとして指定できます。
3. [保存] をクリックします。
  設定ページで、サーバーに ArcGIS Image Server ライセンスがあるかどうかを確認します。
ラスター解析を実行するために必要な最小限の権限を割り当てます。
1. 管理者としてポータル Web サイトにサインインし、[組織] → [ロール] の順に移動します。
2. ラスター解析を実行するロールの横で、[編集] をクリックします。
3. [コンテンツ] の下で、公開するための最小限の権限のチェックボックス ([作成、更新、および削除] および [ホストフィーチャレイヤーの公開]) をオンにします。
4. [コンテンツおよび解析] の下で [ラスター解析] 権限のチェックボックスをオンにします。
ラスター解析サービスを構成することをお勧めします。

ArcGIS Image Server のラスター解析サービスには、デフォルトの処理能力構成があります。ハードウェアの構成に基づいて、この構成をカスタマイズする必要がある場合があります。ArcGIS Server Manager にログインして、[サービス] → [システム] フォルダーの順に参照します。ここで、次の GIS サービスを構成できます。

処理速度と容量を上げるには、RasterProcessing サービスの最大インスタンス数を増やします。
解析結果の可用性を高めるには、RasterRendering サービスの最大インスタンス数を増やします。
同時に実行できる処理タスク数を増やすには、RasterAnalysisTools サービスの最大インスタンス数を増やします。

SOC の最大ヒープサイズを大きくします。
1. URL 形式 http://machine.domain.com:6443/arcgis/admin> を使用して、ArcGIS Server Administrator Directory にログインします。
2. ArcGIS Server Administrator Directory のホームページで、[machines] をクリックします。
3. コンピューターのリストで、ArcGIS Image Server ライセンスを持つ最初のコンピューターを選択します (そのコンピューターがイメージホスティングサーバーとして使用されるか、ラスター解析サーバーとして使用されるかは問いません)。
4. [Server Machine Properties] メニューで、[SOC maximum heap size] の値を確認します。この値が 64MB に設定されている場合は、[Supported Operation] リストで [Edit] をクリックします。
5. 開いた [Edit Machine] ページで、[SOC maximum heap size] の値を 64MB から 128MB に変更します。[Save Edits] をクリックします。サーバーが再起動します。
6. 配置内の ArcGIS Image Server ライセンスを持つコンピューターごとに、この手順を繰り返します。

備考:

イメージホスティングサーバーを、Amazon Web Services が稼働するクラウド上に配置する場合は、「ArcGIS Enterprise Cloud Builder CLI for AWS」および「AWS CloudFormation および ArcGIS」をご参照ください。ラスター解析サーバーを、Microsoft Azure が稼働するクラウド上に配置する場合は、「ArcGIS Enterprise on Microsoft Azure の配置」をご参照ください。

クラウドラスター形式用の一時ディレクトリの構成

ラスター解析ツールは一時ディレクトリを使用して、読み取りおよび書き込みを高速化できます。このディレクトリには、主に 2 つの目的があります。

クラウドに保存された *.crf データセットのキャッシュ
- クラウドに保存された *.crf ファイルを読み書きする際にすべてのラスター解析ツールに対応
- ディスク使用量は、開いている *.crf データセットごとにキャッシュされる最大 30 個のバンドルによって制御されます。この数値、バンドルの平均サイズ (50 MB 以上)、および開いている *.crf データセットの推定数を使用して、各 SOC コンピューターに必要な一時領域を決定できます。
分散処理グローバルツール ([水文解析]、[距離]、[ジェネラライズ] ツールなど) の一時的な処理ブロックデータの保存。
- ディスク使用量は、初期入力のサイズに比例します。ツールによっては入力サイズの 3 ～ 5 倍になり、複数の SOC コンピューターに分散されます。

一時フォルダーに、各 SOC コンピューターの共有フォルダーまたはローカルフォルダーを設定することもできます。構成されていない場合、デフォルトの一時フォルダーはユーザーのプロファイルの下にあります (例: C:\Users\username\AppData\Local\ESRI\LocalCaches\MapCacheV1)。

ラスター解析イメージサーバーの一時ディレクトリを構成するには、2 つのオプションがあります。

サーバー管理システムプロパティ内の 1 つの一時フォルダーパス "localTempFolder" (例: https://servername:6443/arcgis/admin/system/properties)。
これは、サーバーのキャッシュツールでも使用されます (例: {"localTempFolder":"E:/Temp/RA"})。
サーバー管理システムプロパティ内の一時フォルダーパスのリストを定義するプロパティ "localTempFolders" (例: https://servername:6443/arcgis/admin/system/properties)。ラスター解析ツールは、リストから一時フォルダーをランダムに選択します。これにより、SOC コンピューター上で複数のローカルディスクを使用できます (例: すべての SOC コンピューターに E: ドライブと F: ドライブがあることを前提とした場合、{"localTempFolders":"E:/Temp/RA;F:/Temp/RA"})。

一時フォルダーパスのリスト "localTempFolders" と 1 つの一時フォルダーパス "localTempFolder" が両方構成されている場合、"localTempFolders" が "localTempFolder" よりも優先されます。

ラスター解析ツールの一時的な場所の構成

ラスター解析ジオプロセシングツール ([エリア内でのラスターの集約 (Summarize Raster Within)]、[ラスターをフィーチャに変換 (Convert Raster To Feature)]) は、複数のコンピューターで並列に実行できます。これらのツールを使用して、コンピューター間で一部の結果を共有するには、特別な名前のエントリをラスター解析サーバークラスターのラスターデータストアに追加する必要があります。各コンピューター上で高速なローカル一時ディレクトリを識別し、そのディレクトリに文字列 machinename_tmp を含む UNC 共有を定義する必要があります。その共有は、ファイル共有としてラスターデータストアに追加する必要があります。

たとえば、ラスター解析クラスターに workerA と workerB という名前の 2 台のコンピューターがあるとします。各コンピューターの空き容量の大きい高速ローカルディスク上に一時ディレクトリを作成し、UNC 共有 ( \workerA_raster_store_workerA_tmp および \workerB_raster_store_workerB_tmp) を定義します。テキスト文字列 machinename_tmp が存在する限り、共有名には任意の名前を付けることができます。SummarizeRasterWithin または ConverRasterToFeature ジョブが実行されている際、ワーカーコンピューターはこれらの場所を使用して一部の結果を並列に書き込みます。結果はローカルネットワーク経由で読み取られ、特定の操作で必要に応じて照合されます。

イメージホスティングサーバー

イメージホスティングサーバーは、ラスターデータストアをホストし、ファイル共有格納およびクラウド格納を管理し、ポータルメンバーのリクエストに応じて結果を分散します。ラスターデータストアは、ArcGIS Data Store の一部ではなく、登録済みのファイル共有または ArcGIS Enterprise とフェデレートされたクラウド共有ストア (あるいはその両方) です。ラスターデータストアは、出力イメージを格納するためにラスター解析サービスによって使用され、オンプレミスまたはクラウドで、分散形式で読み取り、書き込み、および格納を行うように最適化されています。

イメージホスティングサーバーとして機能するように、2 番目の ArcGIS Image Server を設定してフェデレートする必要があります。イメージホスティングサーバーは、ラスター解析サーバーによって生成されたすべての分散イメージサービスをホストします。イメージホスティングサーバーには、ArcGIS Image Server Manager で構成されたラスターデータストアが含まれます。Image Server Manager は、分散ファイル共有格納、およびイメージサービスの Amazon Simple Storage Service (S3) 格納や Microsoft Azure BLOB 格納などのクラウド格納を管理します。イメージホスティングサーバーは、Enterprise ポータルのメンバーによって要求された分散された結果を格納し、返します。イメージホスティングサーバーには、ArcGIS Image Server ライセンスが必要です。

イメージホスティングサーバーのセットアップおよび設定手順を以下に示します。

次の手順を実行するにあたり、組織に配置された ArcGIS への変更が必要となることがあります。続行する前に入念にご確認ください。イメージホスティングサービスを実行するポータルを構成するには、次の手順に従います。

ArcGIS Server をインストールします。
ArcGIS Image Server のライセンスで ArcGIS Server を認証します。
ArcGIS Server Manager にログインし、[サイト] > [データストア] の順に参照します。新規ラスターストアの登録
ラスターストアは、ラスター解析の出力場所です。入力データのディレクトリとしては使用しないでください。ファイル共有は、ラスターデータストアとして直接登録できます。クラウドベースのストアの場合、最初にクラウドストアを登録します。次に、このクラウドストアを使用するために、ラスターストアを作成します。
備考:
複数のラスターストアが定義されている場合、ラスター解析サービスは、出力場所として 1 つをランダムに選択します。
ArcGIS Server サイトをポータルとフェデレートします。
ポータルのイメージホスティングサーバーとして実行するように、フェデレートされた Image Server を更新します。
1. 管理者としてポータル Web サイトにサインインし、[組織] → [設定] → [サーバー] の順に移動します。
2. ページの [イメージホスティング] セクションで、ドロップダウンリストをクリックして、ポータルとフェデレートした ArcGIS Image Server サイトを選択します。複数の ArcGIS Image Server サイトをポータルに追加している場合、1 つだけをイメージホスティングサーバーとして指定できます。
3. [保存] をクリックします。
ArcGIS Image Server に対して SOC の最大ヒープサイズを 128 MB まで大きくしたことを確認します。上記の「ArcGIS ラスター解析サーバーの設定」セクションのステップ 9a ～ 9f をご参照ください。

備考:

イメージホスティングサーバーを、Amazon Web Services が稼働するクラウド上に配置する場合は、「ArcGIS Enterprise Cloud Builder CLI for AWS」をご参照ください。ラスター解析サーバーを、Microsoft Azure が稼働するクラウド上に配置する場合は、「ArcGIS Enterprise on Microsoft Azure の配置」をご参照ください。

最小限のラスター解析システム

組織にリソースがあり、ラスター解析処理およびイメージサービスの分散のリソースの競合に関して制限している場合、ラスター解析サーバーおよびイメージホスティングサーバーの機能を結合し、1 つのサーバー上でホストすることができます。この実装では、ラスター解析および画像処理操作は、ラスター解析サーバーとして構成された ArcGIS Image Server サイト上で実行され、その結果は、同じ ArcGIS Image Server サイトを介して管理および公開されます。ArcGIS Image Server サイトが、解析リクエストを処理し、結果を保存して、Portal for ArcGISサイトのメンバーに結果を返すワークフローを実行します。

最小限のラスター解析システムの図を下に示します。

最小構成のラスター解析の配置ラスター解析サーバーおよび出力イメージホスティングサーバーは、ArcGIS Image Server ライセンスを必要とします。

最小限のラスター解析システムを設定および構成する手順については、下の「ラスター解析システムの最小限の設定」セクションで詳細に説明します。

ラスター解析システムの最小限の設定

ArcGIS Server をインストールします。
ArcGIS Image Server のライセンスで ArcGIS Server を認証します。
ArcGIS Server Manager にログインし、[サイト] > [データストア] の順に参照します。新規ラスターストアの登録
ラスターストアは、ラスター解析の出力場所です。入力データのディレクトリとしては使用しないでください。
備考:
複数のラスターストアが定義されている場合、ラスター解析サービスは、出力場所として 1 つをランダムに選択します。
ArcGIS Server サイトをポータルとフェデレートします。
ポータルのラスター解析サーバーとして実行するフェデレートされた Image Server を選択します。
1. 管理者としてポータル Web サイトにサインインし、[組織] → [設定] → [サーバー] の順に移動します。
2. ページの [ラスター解析] セクションで、ドロップダウンリストをクリックして、ポータルとフェデレートしたサーバーサイトを選択します。複数の Image Server サイトをポータルに追加している場合、1 つだけをラスター解析サーバーとして指定できます。
3. [保存] をクリックします。
ラスター解析を実行するために必要な最小限の権限を割り当てます。
1. 管理者としてポータル Web サイトにサインインし、[組織] → [ロール] の順に移動します。
2. ラスター解析を実行するロールの横で、[編集] をクリックします。
3. [コンテンツ] の下で、公開するための最小限の権限のチェックボックス ([作成、更新、および削除] および [ホストフィーチャレイヤーの公開]) をオンにします。
4. [コンテンツおよび解析] の下で [ラスター解析] 権限のチェックボックスをオンにします。
ArcGIS Image Server に対して SOC の最大ヒープサイズを 128 MB まで大きくしたことを確認します。上記の「ArcGIS ラスター解析サーバーの設定」セクションのステップ 9a ～ 9f をご参照ください。

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