CRAN Task View: Hydrological Data and Modelingの英語での説明文をGoogle翻訳を使用させていただき機械的に翻訳したものを掲載しました。

Maintainer: Sam Zipper, Sam Albers, Ilaria Prosdocimi
Contact: samuelczipper at gmail.com
Version: 2019-05-13
URL: https://CRAN.R-project.org/view=Hydrology

このタスクビューには、水文学に広く関連するパッケージに関する情報が含まれています。これは、広い空間規模の景観にわたる水の移動、分布、および水質として定義されています。パッケージはその機能に従って大きく分類されます。ただし、多くの機能には複数のカテゴリにわたる機能があります。また、統計分析や空間データ処理など、関連する機能を持つ他の既存のリソースについても説明します。水文学関連のRツールとリソースのRiccardo Rigon’s excellent listも参照してください。

このタスクビューの追加や改善についてのコメントや提案がある場合は、GitHubにアクセスしてsubmit an issue するか、変更を加えてsubmit a pull request してください。GitHubに投稿できない場合は、send Sam Zipper an email してください。以下で議論されるパッケージの1つに問題があるならば、そのパッケージのメンテナに連絡してください。

データ検索

水文データソース(地表水/地下水の量と質)

  • dataRetrieval:Webサービスから米国地質調査所(USGS)および米国環境保護庁(EPA)の水質および水文データを取得するのに役立つ関数のコレクション。
  • dbhydroR:南フロリダ水管理地区のDBHYDRO databaseへのプログラムによるアクセスのためのクライアント、水文と水質データにアクセスするための機能。
  • hddtools:水文データ発見ツール。水文データの発見と取り扱い、カタログやデータベースへのアクセスを容易にします。
  • hydrolinks:湖沼、河川、河川などの地理的データを水文ネットワークとリンクさせるためのツール。米国ナショナルハイドログラフィネットワークおよび他のハイドロレイヤーの自動ダウンロードが含まれます。
  • hydroscoper:水文気象情報のためのギリシャ国立データバンク(Greek National Data Bank for Hydrological and Meteorological Information )へのRインタフェース。ハイドロスコープのデータソースをカバーし、それらを整然としたデータフレーム(チブル)に音訳、翻訳、ダウンロードする機能を提供します。
  • kiwisR:KiWIS APIを介してKISTERS WISKI databasesからデータを取得するためのラッパー。
  • nhdR:National Hydrography Datasetを操作するためのツール。NHDNHDPlusの両方のデータセットのクエリ、ダウンロード、およびネットワーキングのための機能があります。
  • rnrfa:英国国立河川流アーカイブ(UK National River Flow Archive )からデータを検索するためのユーティリティ関数。バウンディングボックス内にあるステーションを検索し、マップを生成し、時系列と一般情報を抽出する機能があります。
  • tidyhydat:カナダ水資源調査局のデータソース(http://dd.weather.gc.ca/hydrometric/csv/およびhttp://collaboration.cmc.ec.gc.ca/cmc/hydrometrics/www/ )から歴史的およびリアルタイムの国内「水文」データにアクセスする機能を提供してから、きちんとしたデータ原則を適用します。
  • washdata:バングラデシュのダッカで実施された調査からの都市の水と衛生の調査データセット。様々な都市で実施される一連の調査の一部。
    • Accra, Ghana
    • Nakuru, Kenya
    • Antananarivo, Madagascar
    • Maputo, Mozambique
    • Lusaka, Zambia
  • waterDataUSGS web servicesから米国地質調査所(USGS)の日々の水文データをインポートし、データをプロットし、いくつかの一般的なデータ問題に対処し、異常を計算してプロットします。
  • WaterML:水文科学の進歩のための大学コンソーシアム(「CUAHSI」)の水データセンターの「WaterOneFlow」Webサービスに接続し、「WaterML」の水文時系列データファイルを読むことができます。

気象データ(降水量、放射線量、気温など – 測定と再分析の両方を含む)

  • bomrang:オーストラリア政府気象局(BOM)データとのインタフェース、データの取得、および駅からの過去および現在の気象データ、農業速報データ、BOM 0900または1500気象速報、あるいはラスタのきちんとしたデータフレームの返送を行う機能を提供します。GeoTIFFファイルからの衛星画像のスタックオブジェクト。
  • clifro:約6,500の気候局のニュージーランド国立気候データベースへのウェブポータル。詳細についてはhttps://cliflo.niwa.co.nz/を参照してください。
  • countyweather:「rnoaa」パッケージの関数を使用してNOAAデータソース(NCDC APIおよびISDデータを含む)と対話し、米国の各郡の天気時系列を取得および編集します。
  • getMet:水文モデルの気象データを入手し、フォーマットし、そして編集するための関数。
  • GSODR:米国国立環境情報センター(NCEI)からのRで使用するための、その日のGlobal Surface Summary of the Day(GSOD)気象データの自動ダウンロード、解析、クリーニング、単位変換、およびフォーマット設定を提供します。
  • MODISTools:MODIS Land ProductsサブセットWeb Servicesへのプログラムインタフェース。「MODIS」時系列の簡単なダウンロードを可能にします。
  • rdwd:ドイツのDWD(‘Deutscher Wetterdienst’ )の気候データを処理します。
  • RNCEPNCEP/NCAR ReanalysisおよびNCEP/DOE Reanalysis IIデータセットから気象データを取得、整理、および視覚化する機能が含まれています。
  • rnoaaNCDC climate APIを含む多数のNOAAデータソースのクライアント。各APIエンドポイント(データ、データカテゴリ、データセット、データタイプ、場所、場所カテゴリ、およびステーション)の機能を備えています。インターフェースNOAA海氷データ、悪天候目録、歴史観測メタデータリポジトリ(HOMR)、IBTrACSによる嵐データ、NOAA嵐予測センターによる竜巻データなどが含まれます。
  • rpdo:1900年1月から現在までの毎月の太平洋十年振動(PDO)インデックス値を取得します。南方振動指数、Oceanic Nino Index、North Pacific Gyre振動データのダウンロードについても、rsoiを参照してください。
  • rwunderground:wunderground.comから過去の天気情報や天気予報を入手するためのツール。過去の天気予報データには、気温、湿度、Windchill、風速、露点、ヒートインデックスなどがありますが、これらに限定されるものではありません。さらに、天気地下の天気APIには、日の出/日の入り、潮汐状況、衛星/ウェブカメラの画像、天気予報、ハリケーン警報、および過去の最高/最低気温に関する情報も含まれています。
  • smapr:NASA土壌水分アクティブ – パッシブ(SMAP)データの取得と処理 NASAの土壌水分アクティブパッシブ(SMAP)データを検索、取得、および抽出するためのプログラムによるアクセスを容易にします。
  • weathercanEnvironment and Climate Change Canada websiteから過去の気象データをダウンロードする手段を提供します。データは、複数のステーションから、また広い期間にわたってダウンロードし、自動的に単一のデータセットに処理することができます。名前または場所への近さのいずれかでステーションを識別するためのツールも提供されています。
  • worldmet:全米海洋大気庁(NOAA)のIntegrated Surface Database (ISD)によって管理されている、世界中の30,000以上の地表気象地点からデータをインポートする機能。

データ分析

データ整理(ギャップ埋め、データ編成、QA / QCなど)

  • driftR:1つまたは2つの標準参照値を使用して、連続的な水質モニタリングデータにおける機器のドリフトを補正する式のきちんとした実装。実行された方程式はHasenmueller (2011)からのものです。
  • fasstr:ストリームフローデータを整理、要約、分析、傾向分析、および視覚化する機能。このパッケージは、連続的な毎日の平均ストリームフローデータをさまざまな日次、月次、年次、および長期の統計にまとめ、年次傾向と頻度分析を表形式とプロット形式の両方で完成させます。GitHub専用パッケージ。
  • climdex.pcic:PCICによるClimdexルーチンの実装PCICによる極端な気候指数の計算のためのClimdexルーチンの実装。
  • climatol:品質管理、均質化、および一連の気象学的データの欠損データ、および結果から気候学的要約とグリッドを取得するための機能。風のバラやWalter&Liethの気候図を描く機能もあります。
  • getMet:水文モデルの気象データを入手し、フォーマットし、そして編集するための関数。

ハイドログラフ分析(流れの統計、傾向、生物学的指標などのような流れのデータを扱うための機能)

  • biotic:BMWP、Whalley、WHPT、生息地固有のBMWP、AWIC、LIFE、およびPSIを含む、英国の淡水無脊椎生物バイオティックインデックスの範囲を計算します。
  • EcoHydRology:このパッケージは科学者、エンジニア、そして政策立案者が基礎的な演習を行うための柔軟な基盤を提供し、またSWAT校正機能を含む複雑な生態水文学的相互作用をモデル化するためのより応用的な使用に役立ちます。
  • ecoval:価値関数の形で物理的、化学的および生物学的評価を含む表流水の生態学的評価手順を評価および視覚化するための機能。
  • EflowStats:与えられた一連のデータについて、一連の生態学的な流量統計と毎日の流れの基本的な特性を計算します。GitHub専用パッケージ。
  • EGRET:RivEr Trendsの探査とグラフィックス(EGRET):水質法、時間、排水量、季節の加重回帰(WRTDS)を含む、水質と河川流量の長期的変化の分析。
  • EGRETci:水質傾向の不確実性を推定するためのブートストラップ法。
  • FAdist:水文学において時々役に立つ確率分布。
  • FlowScreen:日々の流れの時系列を時間的傾向と変化点についてスクリーニングします。このパッケージは、主に毎日の流れの時系列の質を評価するために開発されました。また、さまざまなストリームフローメトリックをプロットして計算するためのツールも含まれています。
  • hydrostats:水文学および河川生態学で広く使用されている日々の時系列データのための一組の水文学的指標を計算します。
  • hydroTSM:水文学および関連する環境科学で使用される時系列の管理、分析、補間およびプロットのための機能。特に、このパッケージは水文学的モデリングタスクを重視しています。
  • lfstat:世界気象機関(WMO)発行の「小流量推定と予測に関するマニュアル」に記載されている統計量を計算してプロットするための関数。

気象学(気象・気候データを扱うための機能)

  • Evapotranspiration:Penman、Penman-Monteith FAO 56、Priestley-TaylorおよびMortonモデルを含む21種類の配合から、潜在的蒸発散量(PET)および実際の蒸発散量(AET)を計算する機能。
  • humidity:次を計算するための関数。湿度測定間の変換機能も提供されます。
    • 飽和蒸気圧(hPa)
    • 水蒸気分圧(Pa)
    • 相対湿度(%)
    • 絶対湿度(kg / m ^ 3)
    • 比湿度(kg / kg)
    • 温度(K)と露点(K)からの混合比( kg / kg )
  • MBC:気候モデル出力の多変量バイアス補正 複数の気候変数の気候モデルシミュレーションのための多変量バイアス補正アルゴリズムを較正して適用します。
  • meteoland:ランドスケープの任意の位置における気象変数を推定するための機能。
  • musica:マルチスケール気候モデル評価 時系列を比較分析する機能を提供します。
  • qmap:分位数マッピングを使用した(地域の)気候モデルシミュレーションから生じる変数の分布の経験的調整。
  • Rainmaker:イベント期間、先行する降雨条件およびX-hr強度の決定のための瞬時降雨データ処理。GitHub専用パッケージ。

その他

  • berryFunctions:水平ヒストグラムの描画、3次元での点の色分け、日付とログ軸のプロットの強化、X11グラフィックの拡大、エラーと警告のトレース、線形ハイドログラフの単位ハイドログラフの使用、リストのdata.framesと配列への変換、複数の機能を合わせます。
  • GWSDAT:地下水モニタリングデータの分析のためのShinyアプリケーション。溶質濃度と地下水位の単純な時系列データを扱うように設計されていますが、必要に応じて非水相液体(NAPL)の厚さもプロットできます。
  • hydrogeo:主要イオンの水分析のパイパーダイアグラム(パイパーヒルダイアグラムとも呼ばれます)を描画するための関数が1つ含まれています。
  • kitagawa:調和歪みや加圧を受けている帯水層の理論的な流体力学的応答を計算するためのツールを提供します。ここには2つのクラスのモデルがあります:
    • (1)北川などのモデル(2011)に基づく密閉井戸用
    • (2)Cooperなど(1965)およびHsiehなど(1987)、Rojstaczer(1988)、Liuなど(1989)のモデルに基づく開放井戸用
  • MBSStools:メリーランド州DNR MBSSプログラムのためのデータ操作と計算のためのツール一式。GitHub専用パッケージ。
  • MODIStsp:MODIS Land Products Dataのダウンロードと前処理を自動化するための一連のツール。MODIS Satellite Land Productsのデータから派生したラスタの時系列の作成を自動化できます。指定された期間に取得されたデータのダウンロード、モザイク、再投影、サイズ変更など、いくつかの典型的な前処理手順を実行します。
  • lulcc:空間的に明確な土地利用変化モデリングのためのクラスと方法。
  • wql:環境モニタリングプログラムからのデータの処理と調査を支援する機能。多くのレガシーデータセットの機能である、離散ステーションでおよそ毎月、毎四半期、または毎年サンプリングするプログラムを対象としています。ほとんどの関数は、主題に関係なく、類似頻度の時系列の分析に役立ちます。
  • WRTDStidal:水質時系列の傾向を評価するための、時間、流量、および季節に対する加重回帰の河口(潮汐)への適応。

空間データ処理

CRAN Spatial Task Viewは、Rで空間データの読み取り、視覚化、および分析に使用されるパッケージの概要を示します。ROpenSci MapTools Listingもご覧ください。

  • hydrolinks:湖沼、河川、河川などの地理的データを水文ネットワークとリンクさせるためのツール。米国ナショナルハイドログラフィネットワークおよび他のハイドロレイヤーの自動ダウンロードが含まれます。
  • lumpR:ランドスケープユニットの描写と記述、および地形コンポーネントへの分割の半自動アプローチのための関数。カテナ表現(WASA-SED、CATFLOW)を使用した半分布型の大規模水文モデルおよび侵食モデルの前処理に使用できます。GitHub専用パッケージ。
  • lakemorpho:湖の形態計測の測定基準は、湖沼の生態学的プロセスを理解するために、リムノロジストによって使用されます。「lakemorpho」パッケージは、入力標高モデルと湖の多角形からこれらのメトリックの典型的なスイートを計算するためのツールを提供します。
  • nhdR:National Hydrography Datasetを操作するためのツール。NHDNHDPlusの両方のデータセットのクエリ、ダウンロード、およびネットワーキングのための機能があります。
  • Watersheds:流域集約と空間排水ネットワーク解析のための方法。

モデリング

プロセスベースのモデリング(入力/出力を準備し、プロセスベースのモデルを実行するためのスクリプト)

R-forgeのRHydro projectも見てください。

  • airGR:Irstea-Antony(HYCAR Research Unit、フランス)で開発された水文モデリングツール。このパッケージには、いくつかの概念的な降雨流出モデル(GR4H、GR4J、GR5J、GR6J、GR2M、GR1A)、積雪と融雪モデル(CemaNeige)、およびそれらの校正と評価のための関連機能が含まれています。
  • airGRteaching:その使用を単純化し、水文学の教育に使用されることを目的とした「airGR」パッケージへの追加パッケージ。
  • bigleaf:渦共分散データとそれに伴う気象測定値からの物理的(例:空力コンダクタンス、表面温度)、および生理学的(例:キャノピーコンダクタンス、水利用効率)の生態系特性の計算。計算では、地表は「大きな葉」のように振る舞い、生態系や林冠の変数を返すと仮定しています。
  • boussinesq:一次元Boussinesq方程式(地下水)のための関数の集まり。
  • dynatopmodel:動的TOPMODEL半分布水文モデルの実装と強化 出力を表示するためのいくつかの前処理、ユーティリティ、およびルーチンが含まれています。topmodelもご覧ください。
  • Ecohydmod:著しいポアソン過程を使用して土壌水分収支(土壌水分、蒸発散量、漏水量、流出量)、降雨量系列、正規化差植生指数(NDVI)による植生成長をシミュレートします。Souza et al. (2016)を参照してください。
  • EcoHydRology:科学者およびエンジニア、政策立案者が教育演習をベースにするための柔軟な基盤、およびSWATキャリブレーション機能を含む複雑な生態水文学的相互作用をモデル化するためのより応用的な使用のための柔軟な基盤。
  • geotopbricks:分散型水文モデルGEOtop 用のRプラグイン。このパッケージは、Hydrological Distributed Model GEOtopからの入出力ファイルとしてラスターマップおよびその他の情報を分析します。
  • hydromad:水文モデルの評価と開発 – website 。GitHub専用パッケージ。
  • hydroPSO:システムコンソールから実行する必要がある環境モデルやその他の実世界モデルのキャリブレーション用の粒子群最適化(PSO)アルゴリズム。hydroPSOはモデルに依存しないため、ユーザーはPSOキャリブレーションエンジンを使って任意のコンピューターシミュレーションモデルを簡単にインターフェースできます。
  • kwb.hantushHantush (1967)の式に基づいて浸透盆地下の地下水の盛り上がりを計算します。正しい実装は、USGSレポート(page 25 )に基づく検証例で示されています。
  • loadflex:流域フラックス推定のためのモデルとツール。paperを見てください。GitHub専用パッケージ。
  • reservoir:水供給貯蔵庫の分析、設計および運用のための道具 回復力、信頼性、および脆弱性の測定基準を使用して、単一貯蔵給水システムの性能を測定します。貯蔵 – 収量 – 信頼性の関係を評価する。連続したピーク分析でフェイルのないストレージを決定します。決定論的および確率論的動的計画法を使用して、水供給、水力発電、および多目的貯水池の放出決定を最適化します。パラメトリックモデルおよびノンパラメトリックモデルを使用して流入複製を生成します。ハースト係数を使用して流入の持続性を評価します。
  • RHMS:水文モデリングシステムは、Rユーザーが水文イベントをシミュレートし分析することを可能にするオブジェクト指向のツールです。このパッケージは、水文システムの構築、シミュレーション、可視化、および較正のための機能と方法を提案します。
  • RSAlgaeR:水質変数の経験的リモートセンシングモデルを構築し長期的傾向を分析します。反射率データの処理、段階的回帰と一般化線形モデリングアプローチを使用した経験的モデルの開発、相互検証、および水質条件(特にchl-a)とTheil-Sen推定量を使用した気候条件の傾向の分析を支援します。
  • streamDepletr:地下水汲み上げが河川に与える影響を評価するためのパッケージ。GitHub専用パッケージ。
  • streamMetabolizer:溶存酸素、水温、深度、および光の時系列データからインバースモデリングによって水生光合成および呼吸(まとめて代謝)を推定します。このパッケージは、データ準備を支援し、モデリング中のデータのギャップを処理し、モデル出力の表形式およびグラフ形式のレポートを提供します。GitHub専用パッケージ。
  • SWATmodel:土壌・水評価ツール(SWAT)は、Jeff Arnold博士がUSDA-ARS用に開発した河川流域または流域スケールモデルです。
  • swmmr:米国環境保護庁(US EPA)の広く使用されている雨水管理モデル(SWMM)(Storm Water Management Model (SWMM) )をRに接続する機能。
  • topmodel:Keith Bevenによる1995年のFORTRANバージョンに基づいた水文モデルTOPMODELを含む水文機能のセット。バージョン0.7.0から、パッケージはメンテナンスモードに入ります。dynatopmodelも参照してください。
  • TUWmodel:教育目的のための集中型水文モデル:HBVモデルの構造に従った集中型概念的降雨流出モデル。このモデルは、毎日またはより短い時間ステップで実行され、雪のルーチン、土壌の水分のルーチン、およびフロールーティングのルーチンで構成されています。
  • wasim:水文モデルWASIM-ETHの結果のデータ処理と可視化のための役に立つツール。
  • water:表面エネルギー収支モデルを用いて実際の蒸発散量を計算するためのツールと関数。
  • WRSS:水資源システムシミュレータは大規模水資源システムのシミュレーションと解析のためのツールです。「WRSS」は、標準運用方針(SOP)に基づいて、主要な水資源の特徴(例えば、貯水池、帯水層など)の建設、シミュレーションおよび分析のための機能と方法を提案しています。

統計モデリング(水文学関連統計モデル)

Environmetrics:Task Viewは、生態科学で使用される多くの統計的アプローチを含む、水文データを含む、環境データの分析に使用されるパッケージの概要を示します。さらに、極値を使ってデータセットをモデル化するのに役立つパッケージについては、ExtremeValue タスクビューで説明します。

  • CityWaterBalance:データを取得し、都市ネットワークを通る測定されていない水の流れを推定します。どの都市でも事前に組み立てられたデータでモデル化できますが、このパッケージと依存関係geoknifeおよびdataRetrievalを使用して、Webサービスを介して米国の都市のデータを収集できます。
  • dream:DiffeRential Evolutionの適応型メトロポリス(DREAM)。高次元空間でも効率的なグローバルMCMC。R-Forge専用パッケージ。
  • fuse::構造エラーを理解するためのフレームワークを実装したRパッケージcvitolo.github.io/fuse/ 。GitHub専用パッケージ。
  • hydroApps:洪水頻度分析に焦点を当てたイタリア北西部の地域分析のために開発された水文学的応用とモデルのためのツールを提供するパッケージ。
  • hydroGOF:主に水文モデルの較正、検証、および適用中に使用されることを目的とした、観測値とシミュレーション値の間の統計的およびグラフィカルな適合度測定を実装するS3関数。
  • HydroMe:曲線当てはめ法によって浸透モデルと保水モデルのパラメータを推定します。考慮されているモデルは、土壌科学で一般的に使用されているものです。
  • hyfo:水文学と気候予測におけるデータ処理と可視化に焦点を当てています。主な機能には、データ抽出、データの縮小、データの再サンプリング、降水量のギャップフィラー、予測データのバイアス補正、柔軟な時系列プロット、および空間マップの生成が含まれます。それは水文学的および水理学的モデラーのための優れた前処理および後処理ツールです。
  • IDF:ドイツの気象サービス(DWD)ファイルからの降水量データと、さらに強度 – 継続時間 – 頻度(IDF)パラメータからのベルリン観測点データを読み取る機能は、降水量時系列を含む与えられたdata.frameから推定できます。IDFパラメータは、期間に依存する一般化極値分布に基づいて推定され、これらの推定パラメータに基づくIDF曲線をプロットすることができます。
  • NEON-stream-discharge:NEONステージ排出量評価曲線。サイトと水道年の段階 – 排水評価曲線を計算するdockerコンテナを設定するための指示。ベイズモデリング技術を使って開発されました。GitHub専用パッケージ。
  • LPM:単変量長記憶モデルの適用、多変量短記憶モデルの水文データセットへの適用、強度持続時間頻度曲線の降雨系列への適用。
  • meteo:気象データの時空間地球統計マッピング。
  • nsRFA:水文学における地域頻度分析法の客観的(教師なし)応用のための統計的ツール集。
  • RMAWGEN:毎日の時系列の気温と降水量の空間的マルチサイト確率的生成のための関数。
  • rtop:可変空間サポートによるデータの補間流出関連データや行政単位からのデータなど、不規則な空間サポートによるデータの地理統計的補間。
  • SCI:標準化気候指数(SCI)を生成するための機能。SCIは、(平滑化された)気候(または環境)時系列の変換であり、季節性を取り除き、データに標準正規分布の値を強制的に取ります。SCIはもともと降水量用に開発されました。この場合、それは標準化降水量指数(SPI)として知られています。
  • soilwater:土壌水分保持または導電率曲線のパラメトリック式を実装します。現時点では、Van Genuchten(土壌水分保持曲線用)とMualem(透水係数用)のみが実施されています。
  • SPEI:潜在的な蒸発散量を計算するための一連の関数と、標準化降水量 – 蒸発散量指数(SPEI)を含むいくつかの広く使用されている干ばつ指数。

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