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» 2020年11月11日 06時00分 公開

RGB化された測量データで軽量3D地図を作れるオープンデータ「シームレス標高タイル」とは?

Googleマップの3D地図のような表現がしたいのに、地形データが高価で大サイズ、処理が重くなりすぎて自由な活用が困難……そんな悩みを解決してくれるのが、1メートル四方の面積の地図に1センチ単位の標高情報「シームレス標高タイル」と呼ばれる地形オープンデータだ。

[土肥正弘,ドキュメント工房]

「シームレス標高タイル」とは

 地形や建物の高低差を正確に表現することは、防災対策や都市計画、ドローン飛行安全などのためにも重要だろう。例えば、避難所の位置を2次元地図にて直線距離で設定してしまうと、時には高齢者が移動できない急坂の上になることもある。また、ドローンの飛行計画を建物の高さを考慮に入れずにプログラミングしてしまうと、衝突の可能性も出てきてしまう。だからこそ、精密な立体地図を描くには正確な地表面や建物の高さデータが必要なのだが、従来は数値データが利用できるのみで、範囲が広いほどデータが膨大になり、処理するのが難しかった。特にWebアプリで立体地図を利用するには、データ転送時間が大きな問題になり、端末側の処理負荷も重くなってしまう。

 この問題を解消するために、産業技術総合研究所(以下、産総研と呼ぶ)が開発したのが「シームレス標高タイル」という標高データの表現手法である。

「シームレス標高タイル」を利用した立体地図を見てみよう

 立体地図が一般的なWebブラウザでどの程度軽く表示できるのか、サンプルを見てみよう。産総研のシームレス地質情報研究グループのサイトには、デモ用の「簡易3Dビュワー」が用意されている。

 このページを開くと国土地理院が公開している日本地形の標準地図が表示される。神戸市付近をクリックして拡大し、画面上部「この地図を3Dで表示」ボタンをクリックすると、標高データが地図の絵柄に反映され、起伏の状態が分かる立体地図に変換される(図1)。

図1 平面地図から立体地図への変換(簡易3Dビュワーによる)

 立体地図はマウスのドラッグで視点が自由に動かせるが、平面地図を重ねているだけのため、文字も絵柄もゆがんで分かりにくい。いったんWebブラウザのタブを閉じて前の画面に戻り、今度は上部にある「地図」プルダウンメニューから「写真(国土地理院)」を選んでみる。すると航空写真に替わるので、また「この地図を3Dで表示」をクリックする。すると、航空写真に標高データが重ねられ、より直感的に地形や建物、道路などのようすが分かるはずだ。マウスドラッグで移動・回転できるため、いろいろな高さ(視点の角度)から地形や建物・道路などの構造物、山川などの高さが分かるようになる。

図2 公開されている航空写真データにシームレス標高タイルを重ねた表示(簡易3Dビュワーによる)

 他の商用マップデータを使った立体地図表示システムやGoogleマップなどでも立体表示が可能だが、視点に制約があって望みの角度から(例えば真横から)眺められない、解像度(高低差を表現する精度)が低い、少々料金が発生するといったこともある。それに対して、オープンデータが(使用条件を順守すれば無償で)利用でき、視点を真上から、真横から、斜めからと自在に変えても、データが軽いので計算・表示処理がスピーディーにできるところが「シームレス標高タイル」の大きなメリットだ。

 最初の描画・視点移動した時の再描画が、ごく一般的なPCなどの端末と標準的なWebブラウザだけでストレスなく十分なスピードで行える点や、必要に応じて背後にある精密な数値情報を簡単に入手することもできる点も、「シームレス標高タイル」を利用するメリットとなるだろう。

「シームレス標高タイル」の仕組みは?

 「シームレス標高タイル」の技術的なポイントは、従来の測量結果のXYZ座標(テキストデータ)を、画像データ(RGBデータ)に置換したところにある。

測量データをRGB化、軽量3D地図を開発する産総研の狙い

 まず「タイル」という言葉だが、これは地図を決まったサイズで分割した1区画分のデータのことだ。地図情報は膨大なデータの集まりであり、閲覧するエリアを画面上で移動して再表示するたびに、一定のエリア分のデータを必要に応じて転送する方法が一般的だ。

 つまり、平面地図をPCで利用するときは、ユーザーとして意識することはないが、Webブラウザは必ず「地図タイル」をダウンロードして、その都度必要なタイルをつなげて表示しているわけだ。そのためには、タイルとタイルのつなぎ目がシームレスに表示できるよう、できるだけ高速にタイルデータを転送する必要がある。

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