今日の天気情報にコンテキストをもたらす

今日の天気情報にコンテキストをもたらす

WeatherKitを利用すると、種類別降水量、高度別雲量、最大風速など、詳細な天気予報データを取得できます。1日の時間帯別に天気データを集計し、気温や降水量の大幅な変化を予測する方法をご紹介します。AppleのHistorical Comparisonsデータセットを使用して現在の天気と過去の天気を比較したり、世界各地の過去の天気データを調べたりすることができます。AppleのSwift APIとREST APIを使用し、これらすべてを迅速に実行する方法も確認しましょう。

関連する章
- 0:00 - Introduction
- 1:10 - Richer forecast details
- 10:03 - Highlight weather changes
- 14:10 - Faster data transfer
リソース
関連ビデオ

WWDC22
- WeatherKitの紹介
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こんにちは Sidyです Weatherチームのソフトウェアエンジニアですこのビデオでは WeatherKitに今年導入された素晴らしいアップデートをご紹介します
WeatherKitの基盤は Apple Weather Serviceです使いやすいプライバシー重視のAPIにより非常にローカルな地域状況を反映した正確な気象データを提供しますまた WeatherKitは Apple独自の天気アプリのコアであるだけでなくこのキットのSwift APIやREST APIが様々なアプリの開発に利用されています Carrot Weather、(Not Boring) Weather、 DuckDuckGoなどで利用されユーザーへの重要な気象情報の提供に貢献しています今年Appleは WeatherKitの様々な機能を強化しさらなる進化を実現しました 1つ目は降水量や高度別雲量などの詳細情報の予測を充実させたことです 2つ目はコンテキストを考慮して今後予測される天気の変化をハイライトする機能の追加です 3つ目はバイナリ形式のサポートの追加によるデータ転送の高速化です本ビデオではこれらの改善点のそれぞれについてアプリへの実装方法も含めて説明しますまずはより充実した予測の詳細情報についてです
WeatherKitは複数の優れたAPIで構成されています各地域でどのデータセットを利用できるか情報を提供するAvailability APIやデータソースの帰属情報を提供する Attribution APIのほか発生中の重大な気象現象について詳細情報を提供する Active Alert APIがありますしかし最も重要なのはWeather APIですこのAPIは最も重要な部類の気象データを提供します現在の気象状況分ごとの降水量時間ごとおよび日ごとの 10日分の天気予報気象警報などです
今年これらの情報をさらに充実させるために現在の状況と時間ごと／日ごとの予報により詳細な情報を追加します
従来も現在の状況として気温風速 UV指数などその時点の詳細な気象情報が表示されましたがこのたび高度別雲量などのより詳細な情報を追加できるようになりましたこの機能強化は時間ごとの予報にも適用されます時間ごとの雲量予報を追加して高度別の違いなどの詳細も含め確認できるようになります Appleの天気アプリと同様に時間ごとの降水量も表示できます
また日ごとの予報のクエリは最も重要な機能強化となります湿度の高低などのきめ細かい日ごとの予報を簡単にアプリに追加できるようになったほか一日を昼と夜の時間帯に分けてそれぞれの天気予報を表示することもできます
次に時間ごとの降水量データをアプリに表示する方法を Swiftを使用した例で説明します
最初に少し時間を取り CLLocationにExtensionを追加しますこれによりこの例と以降のSwiftによる例で参照する場所としてニューヨークを参照するのが容易になります
降水量データの取得は簡単ですまずデータの取得先の場所を渡す必要があります
次にデータの粒度を設定します今回は時間ごとにするので .hourlyクエリを指定します
最後に時間ごとの予報のための precipitationAmountプロパティを使用します WeatherKitのほかのすべての機能と同様にこれらのプロパティには REST APIによりアクセスできます先ほどの例を REST APIで実装する方法をお見せします
WeatherKit APIがホストされているのは weatherkit.apple.comなのでこれをRESTful URLパスとして渡します次に APIのバージョンを表すパラメータを付加します現時点のリリースはバージョン2です APIを指定しますがこの場合はWeather APIです続けてロケールを表すパラメータを追加しますデータを取得するロケールですこの例ではアメリカ英語のen-USですが iOSがサポートするあらゆるロケールを選択できますサポート対象外のロケールを渡すとデフォルトのレスポンスとして en-USが返されますデータを取得したい場所の座標も指定しますこの例では Swiftの場合と同様にニューヨーク市です最後に取得するデータセットを指定しますこの例では時間ごとの予報です予報を取得する時間の範囲にも様々な選択肢がありますこの例では説明を簡素化するために現在の時刻にしますが
最大240時間の予報をリクエストすることもできます
なお範囲を指定しない場合 WeatherKitのデフォルト値は24時間で開始時刻は現在です relativeHourlyのクエリパラメータを使用している点も重要ですこれにより Apple Weather Serviceが入力されたタイムゾーンに基づいて予報の開始時間と終了時間を正確に計算できますまたご存じかとは思いますが Apple Weather Serviceを利用するには認証Bearerを生成する必要がありますでは結果を見てみましょう
指定したURLに対しGETを発行すると forecastHourlyキーにホストされたオブジェクトが返されます
オブジェクトには一連の時間ごとの予報が含まれ各時間の予報には precipitationAmountという名前のものを含む複数のプロパティがありますこれは先ほどのSwiftプログラムと同様です
天気をチェックする際ユーザーは気象パターンの変化に注目しています天気の大きな変化は行動の予定に影響する可能性があるからです
天気の変化をコンテキストに基づき事前に把握できることは重要ですこのことを念頭に Weather APIにまったく新しいクエリを2つ追加しました
それがChangesと Historical Comparisonsです Changesから確認しましょう Changesクエリは現在以降の気温と降水量の変化の情報を提供します大きな気温の上昇／低下や降雨量の増加／減少など対象となる現在以降の大きな変動の推定発生時刻などです
天気アプリは現在このクエリを使用して現在以降の気温の変化をユーザーに表示しています
このChangesクエリを皆さんもご自身のアプリで使えるようになりましたその方法をご紹介します対象の場所は先ほどと同じでニューヨーク市です天気の変化を .changesクエリを使って取得します変化のリストが返されるので明日発生するもの以外はすべてフィルタで除外しますこのユースケースを表現しやすいように Dateの構造を拡張し isTomorrowをプロパティに指定できるようにしています次のステップでは気温低下の変化のみを含む配列に結果をマッピングします最後に変化がある場合でその変化に気温低下が含まれる場合にはユーザーに対し適切なメッセージが表示されるようにします
これをRESTで実現するには weatherChangesデータセットを指定しますなおこのユースケースでは常に情報が返されます天気の大きな変化が近い将来に予測されない場合もその情報を返します理解をさらに深めていただくために出力例を見てみましょう先ほど天気の変化の情報を取得する GETリクエストを発行してデータが返されました WeatherChangesオブジェクトが通常想定される通り weatherChangesキーの後にあります
変化のリストのラッパーオブジェクトで changesプロパティにデータが格納されています
変化にはそれぞれ予報における変化の開始日と終了日があります最後に発生が予測される変化のタイプがありますこの例の1つ目の変化は指定された時間の範囲内に最高気温の上昇が予測されることを示しています
状況の変化は気温低下を示す場合もありますし変化が予測されない場合このフィールドには「steady」のマーカーが入力されます
天気の変化はコンテキストのもとで把握するのが効果的ですそこで今回導入したのが Historical Comparisonsクエリです
Historical Comparisonsを使うと過去50年以上にわたり収集されたデータに基づき今日の天気を過去の平均と比較できます結果は平均値との差が大きい順に表示されます
Historical Comparisonsクエリは現在天気アプリで使用されています今日の最高気温の過去の平均値との差を表示します Weather APIのこのクエリは使い勝手も優れています使い方を説明するために楽しいコードスニペットをご紹介します Swiftでの気象データのリクエストは .historicalComparisonsクエリを含めるだけで実行できます先述の通りリストの表示順は平均値との差の大きさに従います
トレンドからの大きな偏差が特定されたので出力しユーザーに通知できます
REST APIを使用する場合 historicalComparisons データセットのみを含めます Swiftの場合と同様に平均値との差が大きい順に並べられた比較結果のリストが返されます
このリクエストの出力を見てみましょう
結果のオブジェクトは historicalComparisonsキーの下に格納され比較結果のリストが含まれています
各比較結果にはトレンドを計算するための条件があります
次は条件の現在の値で
ベースライン値が続きますこの値はトレンド計算の方向性に関するコンテキストを提供します
偏差のタイプもありますこのフィールドは偏差の程度を示しますこの例では偏差は正常範囲内です normal以外の値はhigher、much higher、 lower、much lowerです
baselineTypeはベースライン値を設定するために使用されている統計的手法を示しますこの例では平均を使用しますこれ以外に中央値なども使用できますこのフィールドの値は統計的推論の手法を更新した場合変更される可能性があります
最後の項目は条件に基づいて計算した平均値に対応するベースライン値を設定した日付です
以上のような Apple Weatherに導入された Weather APIの各種の機能強化により現在の予報がより充実したものになりそれがアプリ内においてユーザーに様々な観点に基づく有益な予報を提供できることにつながります次は WeatherKitによって得られる豊富な気象情報を世界規模の過去のデータというコンテキストのもとで活用することについてお話しします
今日天気予報において優れた体験を提供するには天気を気候現象との関連において理解することが不可欠になっています気候変動に対する意識が高まっているだけでなく特定の地域の長期的な気象パターンを総合的に理解することでイベントや休暇の計画をかなり早期に立てることができます
このような予報がやりやすくなるように気象に関する広範かつ詳細な過去の統計データを提供する新しいAPIとして Statistics APIを導入しました Statistics APIの新しい2つのクエリは Historical AveragesとDaily Summariesで Historical Averagesを使うと 1970年1月1日以降の記録に基づく気温と降水量の長期間の平均データを取得できますデータの粒度は時間ごと日ごと月ごとを選択できます例えば天気アプリではこのAPIを利用して月ごとの平均降水量を表示し次の休暇の予定を立てる際雨の多い時期を避けられるよう便利な情報をユーザーに提供していますそれではアプリにおいて統計データを取得する方法を説明します
これは月ごとの統計データを取得する Swiftを使用した実装例ですシンプルに WeatherServiceの monthlyStatistics関数を呼び出します開始月と終了月を指定しますグレゴリオ暦に従い「1」は1月「12」は12月を表します
使用するクエリの種類を指定しますこの例では降水量です
結果が出たら月ごとにキーが付与された辞書にグループ化します
REST APIを使用する場合 monthlyのStatictics APIを呼び出しますデータセットとしてprecipitationを渡し開始月と終了月を指定しますこれで月ごとの平均値のリストが返されます
次に出力を見てみましょう
MonthlyWeatherStatistics オブジェクトでは平均値の計算のためのベースラインの開始日が記述されます月ごとの平均値のリストは monthsプロパティにホストされます
取得したのは降水量だけなのでデータはこれだけです precipitationオブジェクトには Apple Weather Serviceから取得された月ごとの平均データが含まれています最後に該当する月のインデックスである1~12の数値が表示されます
Statistics APIを使えば 2021年8月1日以降の過去の任意の日の天気の概要も取得できます
概要には最高気温と最低気温のほか降水量や降雪量も含まれます
天気アプリはこの概要を使用して過去30日間に降水量がどのように累積しているか表示し今日の状況を把握するためのコンテキストを提供します
Swiftでこのデータを取得する方法を見てみましょう
ここでは Swiftを使用して降水量に関する過去30日間の天気の概要データを取得します
データ取得の期間は 30日前から現在までに指定しますなお thirtyDaysAgoは Dateにおいて定義したカスタムのExtensionです
クエリとして降水量を含めていますデータを取得できたのでユーザーに情報として提供しますこの例では降水量のみをリクエストしていることに再度注意してください REST APIを使う場合 summary/dailyのパスを呼び出します次に Swiftの例と同様にデータセットをprecipitationに絞り込みます最後に受け取るデータの開始日と終了日を指定します一連の日ごとの概要が結果として返されます概要には通常気温と降水量のデータが含まれますなおリクエストしたのは降水量のみなのでそれ以外の値はすべてゼロです
このように Apple Weather Serviceでは過去との関連性をより詳細に考慮して現在の天気を理解するためのモデルの構築に向けて膨大なリソースを投資しています
これらのモデルで算出されるデータが今回のリリースにより利用可能になります皆さんにこの新しい充実したデータをアプリで活用していただくのが楽しみです
とはいえこれほど膨大な過去の気象データを取得するにはコストがかかりますそこでデータ処理量の多いAPIでの気象データの取得を簡単にするための対策を講じています今回のリリースで導入された FlatBuffersのサポートにより WeatherKitでの気象データの取得はかつてないほど高速化しました FlatBuffersを利用すると同規模の圧縮済みJSONファイルと比較してペイロードサイズを最大25%削減できますまた解析の所要時間も JSONと比較して最大90%短縮されます
Swift APIを使用している場合この最適化を無料で利用できます REST APIを使用している場合オプションとして利用でき Acceptヘッダを指定する必要があります
これで従来なかったほど大量のデータを取得しつつペイロードのサイズも抑制できます
WeatherKitの解説は以上です本セッションの内容を簡単にまとめましょう従来の多彩な優れた機能に加えて現在の天気や時間ごと／日ごとの天気の予報でよりきめ細かい情報が提供されます高度別雲量などの詳細情報が得られ降水量、湿度、視界の情報もより充実しています Changesおよび Historical Comparisonsのクエリとまったく新しいStatistics APIが導入され FlatBufferのサポートが追加されました
皆さんがこれらの機能を利用して生み出す革新に期待していますすでにWeatherKitを使用中なら予報の一層の充実に向けて今回のリリースで提供される追加のデータポイントをご活用ください天気の大きな変化に関する予報をユーザーに継続的に提供することもできますまた膨大な過去のデータにも容易にアクセスできユーザーはより総合的な観点から現在の天気状況を把握できます REST APIを使用する場合新しいFlatBufferによる処理を活用するのがおすすめです WeatherKitを初めて使用される方は WWDC22の「Meet WeatherKit」も参考にしてさっそく試してみてください
ご視聴ありがとうございました

import CoreLocation
import Foundation
import WeatherKit


extension CLLocation {
    static var newYork: CLLocation {
        CLLocation(latitude: 50.710, longitude: -74.006)
    }
}

let hourlyPrecipitation = try await WeatherService()
    .weather(for: .newYork, including: .hourly)
    .map(\.precipitationAmount)

3:25 - Fetch Precipitation Amount (REST)

https://weatherkit.apple.com/api/v2/weather/en-US/40.710/-74.006?dataSets=forecastHourly&relativeHourlyStart=0&relativeHourlyEnd=1&hourlyRelativeTo=now&timezone=America/New_York

6:05 - Weather Changes

import CoreLocation
import Foundation
import WeatherKit


extension Date {
    var isTomorrow: Bool {
        return Calendar.current.isDateInTomorrow(self)
    }
}

let changes = try await WeatherService()
   .weather(for: .newYork, including: .changes)

let lowTemperatureChanges = changes?
   .filter(\.date.isTomorrow)
   .map(\.lowTemperature)

if let lowTemperatureChanges, lowTemperatureChanges.contains(.decrease) {
   // Lower temperatures expected tomorrow

}

6:43 - Weather Changes (REST)

https://weatherkit.apple.com/api/v2/weather/en-US/40.710/-74.006?dataSets=weatherChanges

8:17 - Historical Comparisons

import CoreLocation
import Foundation
import WeatherKit


let mostSignificant = try await WeatherService()
    .weather(for: .newYork, including: .historicalComparisons)?
    .first

switch mostSignificant {
case .highTemperature(let trend), .lowTemperature(let trend):
    // Display temperature trend
    break
case .some, .none:
    break
}

8:36 - Historical Comparisons (REST)

https://weatherkit.apple.com/api/v2/weather/en-US/40.710/-74.006?dataSets=historicalComparisons

11:11 - Monthly Statistics

import CoreLocation
import Foundation
import WeatherKit


let averagePrecipitation = try await WeatherService()
    .monthlyStatistics(
        for: .newYork,
        startMonth: 1,
        endMonth: 12,
        including: .precipitation
    )

let averagePrecipitationAmountsPerMonth = Dictionary(
    grouping: averagePrecipitation,
    by: \.month
)

11:41 - Monthly Statistics (REST)

https://weatherkit.apple.com/api/v2/statistics/monthly/40.710/-74.006?dataSets=precipitation&start=1&end=12

12:52 - Daily Summary

import CoreLocation
import Foundation
import WeatherKit


extension Date {
    static var thirtyDaysAgo: Date {
        return Calendar.current.date(byAdding: .day, value: -30, to: .now)!
    }
}

let pastThirtyDaysSummary = try await WeatherService()
    .dailySummary(
       for: .newYork,
       forDaysIn: DateInterval(start: .thirtyDaysAgo, end: .now),
       including: .precipitation
    )
    .first

if let pastThirtyDaysSummary {
    // We have a daily weather summary for each day in the past 30 days

}

13:22 - Daily Summary (REST)

https://weatherkit.apple.com/api/v2/summary/daily/40.710/-74.006?dataSets=precipitation&start=2024-05-12&end=2024-06-10

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