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日の出日の入り時刻で描く太陽のアナレンマ (RStudioでグラフ化)

久しぶりにアナレンマの話です。この観察を始めてからもうすぐ3年が経過するのですが、今でもしぶとく続けています。というか、何もしなくても勝手にデーターが ambient に蓄積されるので手間がかかるわけではありません。

なお、アナレンマの観測の話はアナレンマのカテゴリにまとめてあるので興味のある方はご覧ください。

▼アナレンマの観察ユニット
アナレンマ観察装置
太陽光発電パネルの電圧をこのユニットで測定し、日の出日の入り時刻を割り出しています。得られた情報はWiFi経由で ambient に送っているだけなので、とても簡単な仕掛けになっています。

さて、突然アナレンマの話が出てきた理由ですが、最後にグラフを公開してからかなり時間が経ったということが第一にあります。あと、最近パソコンの入れ替えをやったのでいろいろアプリを入れ直しているのですが、その中に RStudio があり、久しぶりにこれを使ってみたかった、というのがもう一つの動機です。

▼最後に作成したアナレンマのグラフ
以前のアナレンマプロット

この図を作ったのは2017年の12月
で、エクセルの散布図でプロットしています。このグラフでは月別にプロットの色を変えることで時間の経過を表現していますが、本当はもっと滑らかに色を変化させたかったです。しかし、エクセルではこれくらいの表現が限界だと思います。そういうことはVBAやPythonなどでプログラムを書けば確実に出来るはずですが、環境の立ち上げが面倒なのでそのままになっていました。

前述したように、今回新しいPCにもR (RStudio) をインストールしたので、これを使って最新の観察データーでアナレンマの作図を行ってみました。R のグラフの表現力は優れているので、欲しかったグラフが簡単に作れることを期待しました。

以下おさらいを兼ねて、データーのダウンロードから順に作業を振り返ります。

▼Ambient で公開中のグラフ
ambientのアナレンマのページ
開始からもうじき3年。天候の影響でノイズが載っていますが、太陽の南中時刻の変化がはっきりと捉えられています。

データーは ambient のサーバーに自動アップロードしているので、そこからダウンロードします。なお、このデーターは、ambient の中に私が作った公開チャンネル 日の出・日の入り時刻でアナレンマを描く (チャネルID: 200)に入っているので、グラフを見るだけならて誰でも閲覧出来ます。

昔は一括でデーターのダウンロードができたのですが、さすがにサーバーへの負荷が重過ぎるのでしょう。現在は一度にダウンロードできるのは最大35日に制限されています。ローカルに過去分のデーターを保存しておき、新しく追加された分だけダウンロードして全データーを準備します。

現時点で約1300点のデーターがありますが、これをエクセルで前加工してCSVのファイルに変換し RStudioに読み込みます。

▼RStudio
Rstudioでグラフ化

RStudioから散布図作成コマンドの plot で作図しました。そのコマンドはたったこれだけで済みました。(不等号>は全角に修正しています)

> data = read.csv("c:/Myfiles/Rdata/anaremaSorted.csv")
> par(bg=rgb(0.8, 0.8, 0.8))
> plot(data$MidTime, data$DayLength, col = hsv(data$dayN/365, 1, 1), pch=20, tck=1)

最初の行でデーターをファイルから読み取り、2行目でグラフの背景を灰色に指定、3行目で散布図を書いています。ここですばらしいのは、要素の塗分けを hsv( , , )パラメーターで色相を直接指定出来ることです。色相は0から1の範囲の値で指定するので、年間の日付連番を365で割るだけで、1年周期の色環でプロット点を塗り分けることが出来ました。

▼アナレンマ (2019年10月10日時点)
最新のアナレンマのプロット

以前作ったものに比べ、データー数が増えたと共に、色の変化が滑らかになって格好良くなりました。

◆まとめ
久しぶりにRでグラフを作ってみたのですが、思いのほかうまくいきました。世界中で多くの人が使っているので、コマンドのオプションが豊富で、欲しいと思った機能はほとんどそろっている感じです。VBAでやらなかったのは正解でした。
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