月面マップ¶

地形（DEM）、表面磁場（SVM）、太陽天頂角、日照・影のような月面に固定された地図は、ミッションではなく天体spn.moonから扱います。どのミッション由来の地図でも、使うときの意味は「月の経度・緯度の上の量」として同じだからです。地図はGeoTIFFの読み込みにrasterioを使います（moon extra）。

moon = spn.moon
region = spn.Region(lon=(120, 160), lat=(-45, -10), body="moon")

dem = moon.dem.load(source="lro.lola.dem_118m", region=region)
sza = moon.sza.compute(like=dem, subsolar_lon_lat=(0.0, 0.0))
shadow = moon.shadow.compute(method="terrain_ray", dem=dem, sza=sza)

地図の種類¶

入口	別名	単位	内容
`moon.dem`	`elevation`、`height`	m	標高
`moon.svm`	`surface_vector_map`、`svm_tsunakawa2015`	nT	Tsunakawa et al. (2015)の表面磁場マップ。既定のSVM
`moon.svm_ravat2020`	—	nT	Ravat et al. (2020)の表面磁場モデル。成分を選べる
`moon.sza`	`solar_zenith_angle`	deg	太陽天頂角
`moon.illumination`	`illumination_map`	fraction	日照
`moon.shadow`	`shadow_map`	fraction	影

moon.map("elevation")のように名前の文字列からも選べます。読み込んだ地図はRasterLayerで、 dem.sample(lat=0.5, lon=10.5)で任意の点の値を取り出せます。各地図のinfo()、guide()、example()、 sources()で、説明と利用できる取得元を確かめられます。

座標の約束¶

地図の経度・緯度の定義は暗黙にせず、計画（plan()）と結果のメタデータに残します。

キー	値の例	既定
`lon_domain`	`0_360`、`-180_180`	`0_360`
`lon_direction`	`east_positive`、`west_positive`	`east_positive`
`lat_type`	`planetocentric`、`planetographic`	`planetocentric`
`shape`	`spherical`、`spice_body_radii`	`spherical`
`projection`	`native`、`polar_stereographic`	`native`
`area_or_point`	`area`、`point`	`area`

0/360度をまたぐ領域はspn.Region(lon=(350, 10), ...)のように書けます（期間・領域・解析条件）。

plan = moon.dem.plan(source="lro.lola.dem_118m", region=region, projection="polar_stereo")
plan.to_metadata()      # 読む前に、座標の約束と入力を確かめる

DEM¶

`source`	内容	大きさ
`lro.lola.dem_118m`（`lro.lola.dem`）	LRO LOLAの全球DEM。256 pixel/deg（赤道で118 m）	約8 GB
`lro.lola.sldem2015_59m`（`kaguya.tc.dem`）	SLDEM2015。LOLAとKAGUYA地形カメラの合成、512 pixel/deg、南北60度まで	約22 GB

どちらもUSGSから直接ダウンロードでき、Storeのraw/moon/dem/に置きます。

path = moon.dem.download(source="lro.lola.dem_118m")      # 既定のStoreへ
dem = moon.dem.load(path=path, source="lro.lola.dem_118m", region=region)

path=を省くと、Storeのraw/moon/dem/にあるファイルを読みます。無いときの動作は他のデータと同じダウンロード方針（設定、既定missing）に従い、取得してから読みます。 DEMは8〜22 GBあるので、取得したくないときはdownload="never"を渡すか、セッションやViewの方針をneverにしてください。その場合はファイルが無いとDatasetNotFoundErrorになります。 Storeはstore=で指定でき、省略時はspn.moonならセッションの設定、view.moonならそのProjectのStoreです。

region=を渡すと、ファイル全体ではなく領域に対応する部分だけを読みます。 0/360度をまたぐ領域はまだ分割して読めないため、ファイル全体を読みます。

表面磁場（SVM）¶

Tsunakawa SVM（LunarSVM_000_02_v02.dat、ver. 2）は、KAGUYAとLunar Prospectorの低高度磁場から求めた月面の磁気異常の 3成分です（Tsunakawa et al. 2015、ver. 2はTsunakawa et al. 2023）。 moon.svm.download()は、LMAGチームが2023年の論文の付録として公開しているGoogle Driveのファイルを取得し、登録したSHA-256と一致したときだけStoreのraw/moon/svm/に置きます。load()は既定の取得方針（missing）なら、ファイルが無いときに自動で取得します。

path = moon.svm.download()                      # 約165 MB、Storeへ
svm = moon.svm.load()                           # Storeから読む。無ければ取得する
svm = moon.svm.load(path="/path/to/LunarSVM_000_02_v02.dat")
svm.sample(lat=-0.5, lon=0.0)

配布元のフォルダ（globalSVM_v02_2022）には、格子のほかに次のファイルがあります。SOPRANはこれらを自動取得しないため、必要ならブラウザで取得してください。

ファイル	内容
`LunarSVM_SHC_v02.dat`	球面調和係数\(g_n^m, h_n^m\)（\(n\le450\)、\(R=1737.4\) km）。約4 MB で、格子と任意高度の磁場を再計算できる
`Bcal_v02.f90`	表面のBrから月面上空の磁場を計算する公式のFortranプログラム
`Positions.dat`、`B_Positions_v02.rst`	`Bcal_v02.f90`の入力例と出力例。SVM3Dの照合に使う
`Readme_v02.txt`	ver. 2のデータ選別と解析手順の概要

ver. 1（2015年）は同じ付録のglobalSVM_v01_2015にあり、解析に使った観測期間の一覧（Periods_KGused.dat、Periods_LPused.dat）も含みます。元の公開先http://www.geo.titech.ac.jp/lab/tsunakawa/Kaguya_LMAGは2026年10月時点で接続できません。

配布元はライセンスを明示していません。SOPRANはファイルを同梱・再配布せず、配布元へのリンクと取得の手続きだけを提供します。使用するときはTsunakawa et al. (2015, 2023)を引用してください。

Ravat et al. (2020)のモデル（moon.svm_ravat2020）は、Lunar ProspectorとKAGUYAの磁場の軌道方向の勾配から求めた表面磁場です。月の楕円体面（赤道半径1738.1 km、極半径1736.0 km）上の0.1度格子で、成分をcomponent=で選びます。

`component`	内容
`"total"`（既定）	全磁力
`"br"`	動径成分（外向きが正）
`"btheta"`	余緯度方向の成分（南向きが正）
`"bphi"`	経度方向の成分（東向きが正）

配布元のケンタッキー大学のリポジトリ（DOI 10.13023/9wpe-tt68、CC0）は、プログラムからの取得をブラウザ確認で止めるため、自動取得できません。ブラウザで本体の Ravatetal_JGR2020_LunarL1MagneticModelFields_LPgrad.dat（約88 MB）を取得し、Storeのraw/moon/svm/に置くかpath=に渡してください。読み込みは約650万行の表から格子を組み立てるため、数秒かかります。

br = moon.svm_ravat2020.load(component="br")    # Storeの raw/moon/svm/ から読む
br.sample(lat=8.0, lon=302.0)                   # Reiner Gamma付近

太陽天頂角・日照・影¶

moon.sza.compute()は、球の月の上で太陽天頂角を計算します。格子は既存の地図（like=）か、lon=・lat=・region=で与えます。太陽の位置は次のどれかで与えます。

引数	太陽の位置
`sun_vector=`	月固定座標の太陽方向ベクトル
`subsolar_lon_lat=`	太陽直下点の経度・緯度
`time=`と`spice_kernels=`	SPICEで計算（時刻・月の座標系・天体暦のカーネルが必要）

sza = moon.sza.compute(like=dem, subsolar_lon_lat=(0.0, 0.0))
illumination = moon.illumination.compute(sza=sza, threshold_deg=90.0)   # sza <= 90 を1
shadow = moon.shadow.compute(sza=sza, threshold_deg=90.0)               # sza > 90 を1

しきい値による日照・影は、地形を考えない二値の地図です。地形の起伏による影はmethod="terrain_ray"で、 DEMの上を太陽方向へ地平線をたどって計算します。

sza = moon.sza.compute(
    like=dem,
    time="2008-02-01T12:00:00Z",
    spice_kernels=("kernels/naif0012.tls", "kernels/de421.bsp", "kernels/moon_pa.bpc"),
)
shadow = moon.shadow.compute(method="terrain_ray", dem=dem, sza=sza)

制約¶

投影変換（reproject）と双線形補間は未実装です。projectionは記録と計画に使います。
太陽を点光源として扱い、半影（penumbra）による部分的な影は計算しません。
terrain_rayは大きなDEMでは遅く、公開DEMと実際のSPICEカーネルによる数値検証はまだ行っていません。

磁気異常の位置を論文の表から検索するには磁気異常カタログを使います。