(57)【要約】【課題】広い範囲で且つ精度の高い３次元海底地形データを得ること。【解決手段】測深データベースと海図データベースと制御部から構成される３次元海底地形データ作成装置であって、測深データベースは、測深情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、海図データベースは、海図情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、制御部は、同一エリアの、測深データベースの測深情報と海図データベースの海図情報を併合し、深度データの空白部分を前記展開された既値の深度データを用い補間により求めることにより、メッシュ毎の３次元海底地形データを自動作成する。【選択図】    図３
2004170632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
測深データベースと海図データベースと制御部から構成される３次元海底地形データ作成装置であって、
測深データベースは、測深情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、
海図データベースは、海図情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、
制御部は、同一エリアの、測深データベースの測深情報と海図データベースの海図情報を併合し、深度データの空白部分を前記展開された既値の深度データを用い補間により求めることにより、メッシュ毎の３次元海底地形データを自動作成することを特徴とする３次元海底地形データ作成装置。
【請求項２】
請求項１に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
前記補間として、補間計算対象メッシュを基準としたｎ方向の内、相対する２方向で当該メッシュに近接する４点の既値の深度データよりラグランジェ補間を実施し、それぞれの方向で求められた深度データを加重平均することを特徴とする３次元海底地形データ作成装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
測深儀を付設し、この測深儀で計測した緯度経度ポイント毎の測深情報を測深データベースに追加して記憶し、３次元海底地形データを随時更新することを特徴とする３次元海底地形データ作成装置。
【請求項４】
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
表示部を付設することを特徴とする３次元海底地形データ作成装置。
【請求項５】
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
前記海図情報は，複数の計測機関から発行されている海図情報データベースから得た複数の海図情報であることを特徴とする３次元海底地形データ作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元海底地形データ作成装置に関し、特に３次元海底地形図をコンピュータグラフィックスで表示する際に使用するメッシュ毎の３次元海底地形データ作成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、船舶に搭載された測深儀から得られたポイント毎の測深情報を使用して、当該船舶近傍のメッシュ毎の３次元海底地形データを作成する装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置で作成された３次元海底地形データを図１（ａ）に示す。図１（ａ）に示す３次元海底地形データは、測深情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データ１０１ａとして展開したものである。
【０００３】
又、既存の海図情報（海岸線デジタルデータ、等深線デジタルデータ）から指定範囲のメッシュ毎の３次元海底地形データを作成する装置も知られている（例えば、特許文献２参照）。この装置で作成された３次元海底地形データを図１（ｂ）に示す。図１（ｂ）に示す３次元海底地形データは、海図情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データ１０１ｂとして展開したものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−２１９４２７号公報
【０００５】
【特許文献２】
特開平９−６９４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、船舶に搭載された測深儀で計測した緯度経度ポイント毎の測深情報を使用して、メッシュ毎の３次元海底地形データを作成する装置では、当該船舶近傍の狭い範囲の海底地形データしか作成できない。又、海図情報（海岸線デジタルデータ、等深線デジタルデータ）から指定範囲のメッシュ毎の３次元海底地形データを作成する装置では、等深線間隔が広いため海図情報の精度が低く、低い精度の海底地形データしか作成できない。現在市販されているメッシュ毎の３次元海底地形データのメッシュ幅は、５００ｍ〜数ｋｍとかなり精度が低い。このように、従来の３次元海底地形データ作成装置では、広い範囲の詳細な海底地形データを作成することができないという問題があった。
【０００７】
本発明は、前記課題を解決し、広い範囲で且つ精度の高い３次元海底地形データを得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の記載に係る発明は，
測深データベースと海図データベースと制御部から構成される３次元海底地形データ作成装置であって、
測深データベースは、測深情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、
海図データベースは、海図情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データとして展開したものを記憶し、
制御部は、同一エリアの、測深データベースの測深情報と海図データベースの海図情報を併合し、深度データの空白部分を前記展開された既値の深度データを用い補間により求めることにより、メッシュ毎の３次元海底地形データを自動作成することを特徴とする。
【０００９】
請求項２の記載に係る発明は，
請求項１に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
前記補間として、補間計算対象メッシュを基準としたｎ方向の内、相対する２方向で当該メッシュに近接する４点の既値の深度データよりラグランジェ補間を実施し、それぞれの方向で求められた深度データを加重平均することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の記載に係る発明は，
請求項１又は請求項２に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
測深儀を付設し、この測深儀で計測した緯度経度ポイント毎の測深情報を測深データベースに追加して記憶し、３次元海底地形データを随時更新することを特徴とする。
【００１１】
請求項４の記載に係る発明は，
請求項１又は請求項２又は請求項３に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
表示部を付設することを特徴とする。
【００１２】
請求項５の記載に係る発明は，
請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載した３次元海底地形データ作成装置において、
前記海図情報は，複数の計測機関から発行されている海図情報データベースから得た複数の海図情報であることを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
始めに、図１、図２を用いて、本発明の原理を説明する。
【００１４】
図１（ａ）は、測深情報を予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データ１０１ａとして展開したものであり、図１（ｂ）は海図情報を同じ緯度経度サイズのメッシュ毎の深度データ１０１ｂとして展開したものであり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の測深情報と図１（ｂ）の海図情報とを併合したものを示したものである。先ず始めに、測深情報と海図情報それぞれを、予め定められた緯度経度サイズのメッシュ毎深度データ１０１ａ，１０１ｂに展開する。そして、同一エリアのメッシュを重ね合わせることにより測深情報と海図情報との併合メッシュデータ１０２を作成する。なお、同一メッシュに測深情報と海図情報が存在し、異なる深度データを保有している場合は、測深情報と海図情報の計測装置及び認知度に基づき信頼性の高い側の深度データを自動選択する。
【００１５】
図２は、本発明の深度データの補間の仕方を示したものである。図１で作成した併合メッシュデータの中で空白の部分は、深度データが測深情報及び海図情報から直接得られなかった部分であり、図２に空白で示す。これら空白の部分を、測深情報及び海図情報から得られた網掛けの部分の深度データを用い補間することにより求めて、空白の部分の無いメッシュ毎の３次元海底地形データを作成するのである。本発明の補間の仕方を以下説明する。
【００１６】
求めようとする空白の部分（計算対象メッシュ）２０１について、隣接するその８方向（上下左右と斜め４５°方向である方向１〜方向８）で、網掛けの部分のメッシュ２０２をサーチし、近接する２点（補間で使用するメッシュ）の網掛けの部分２０３を見つける。２点の網掛けの部分が見つかったら、相対する２方向（上下方向、左右方向、右斜め４５°方向、左斜め４５°方向）について発見された合計４点の網掛けの部分の深度データＤ（０），  Ｄ（１），  Ｄ（２），  Ｄ（３）を用い、式（１）によりラグランジェ補間処理を実施し、補間対象メッシュに関する相対４方向ｎ＝０〜３の補間深度データＤｅｐｔｈ（ｎ）を４種類算出する。
【００１７】
【数式１】
2004170632.tif 000003
次に、算出された４種類の補間深度データＤｅｐｔｈ（０），  Ｄｅｐｔｈ（１），  Ｄｅｐｔｈ（２），  Ｄｅｐｔｈ（３）について、計算対象メッシュ２０１からラグランジェ補間処理で使用した網掛けの部分のメッシュ２０２までの距離Ｒ（０），Ｒ（１），Ｒ（２），Ｒ（３）のうち最近接距離ｍｉｎ（Ｒ（０），Ｒ（１），Ｒ（２），Ｒ（３））に比例した重み係数ｆａｃｔ（ｎ）を算出し、式（２）を用いて加重平均することにより当該メッシュ深度データＤｅｐｔｈ＿ａｖｅを算出する。
【００１８】
【数式２】
2004170632.tif 000004
以上述べた仕方により、補間平均処理を併合メッシュデータの中の空白の部分全てについて実施することにより、全てのメッシュの深度データＤｅｐｔｈ＿ａｖｅを作成して算出する。
【００１９】
図３は、本発明の３次元海底地形データ作成装置の構成を示したものである。３次元海底地形データ作成装置は、測深データベース３０３と、海図データベース３０４と、制御部３０５ａ，ｂ，ｃ，ｄと、表示部３０６と、測深儀３０７とで構成される。測深データベース３０３には、外部の既存の測深情報データベース３０１から、制御部３０５ｃにより、その深度データの計測位置情報がメッシュに対応した緯度経度メッシュ番号毎の深度データに変換されて、蓄積される。又、海図データベース３０４には、外部の既存の海図情報データベース３０２から、制御部３０５ｄにより、その等深線及び海岸線情報が緯度経度メッシュ番号毎の深度データとしてベクトル変換されて、蓄積される。既存の海図情報データベース３０２としては，日本水路協会を始めとするＮの計測機関から発行されているＮ個の海図情報データベースが使用される。
【００２０】
制御部３０５ａは、船舶の航行に必要な範囲のエリア毎に、測深データベース３０３と海図データベース３０４とを併合し、図２で説明した仕方により深度データの空白の部分を補間により穴埋めして、メッシュ毎３次元海底地形データを完成し、表示部３０６に３次元海底地形の表示を行う。なお、自船に装備されている測深儀３０７で計測した測深情報を計測時の自船位置（緯度、経度）に対応するメッシュの深度データとして測深データベース３０３に蓄積し、既存の測深情報と海図情報と再度併合し、補間処理を行うことにより、自船のまわりのメッシュ毎３次元海底地形データを随時更新することができる。
【００２１】
本発明は、測深儀３０７だけでなく、海底状況を把握する目的の各種アクティブソーナーを使用しても、その情報をポイント毎の深度データに変換することにより適用することが可能であり、自船航跡周辺の高精度な３次元海底地形データ作成を可能とする。又、海中探査船同士のオンライン通信により他船で計測された測深データベースを送受信して統合することで、３次元海底地形データ作成結果が高精度化されていく利点がある。更に、これら探査船で測定された測深データベースを陸上施設へ持ち帰りオフラインで測深情報としてデータ整備蓄積することにより、汎用性の高い測深情報として再利用が可能となり、３次元海底地形データ作成結果が更に高精度化される。
【００２２】
図４は、測深データベース３０３、海図データベース３０４に蓄積する情報を示しており、網掛けの部分（測深情報及び海図情報に対応する位置）４０１のメッシュに対応する緯度経度メッシュ番号と深度データからなるデータ４０２について、１０分（１８．５ｋｍ）四方を１ファイル５０１として格納した場合のデータベース構造を示しており、広範囲のデータを予め蓄積することができる。
【００２３】
図５は、測深データベース３０３、海図データベース３０４に蓄積されている情報を併合し補間して、メッシュ毎の３次元海底地形データを作成するエリアの大きさを船舶の航行に必要な範囲であるタイル５０１として管理する例を示している。この管理によると、目的に応じた距離スケール（図５では、１０分（１８．５ｋｍ））毎のタイルデータとして自船まわりの９タイルの情報を常に持てるよう自船の動きに合わせ情報の更新を行うので、３次元海底地形図表示で処理すべきデータ量が削減され、処理時間を短縮することができる。具体的には、自船位置が１０分（１８．５ｋｍ）四方の１つのタイル範囲から新しいタイル範囲に移動した場合、自船移動方向の後方のタイルデータを３つを削除すると共に、自船移動方向の前方のタイルデータを３つ新たに追加していくものである。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明により、広い範囲で且つ精度の高い３次元海底地形データを得ることが可能になり、従来用いている海図以上の解像度で海底地形の把握が出来るという効果がある。又、安全航行上の判断材料をすばやく提供可能になったので、より安全な船舶の航行に寄与することが出来るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】測深情報と海図情報を併合した図である。
【図２】本発明の原理である、深度データの補間の考え方を示した図である。
【図３】本発明の３次元海底地形データ作成装置の構成を示した図である。
【図４】データベース蓄積情報を示した図である。
【図５】データベース蓄積情報の管理範囲を示した図である。
【符号の説明】
１０１ａ  既存の測深情報に対応したメッシュ毎の深度データ
１０１ｂ  既存の海図情報に対応したメッシュ毎の深度データ
１０２    測深情報及び海図情報を併合したメッシュ毎の深度データ
２０１    深度データの空白部分
２０２    測深情報及び海図情報に対応する深度データ
２０３    補間に使用する深度データ
３０１    既存の測深情報データベース
３０２    既存の海図情報データベース
３０３    測深データベース
３０４    海図データベース
３０５ａ  制御部
３０５ｂ  測深データベース３０３用制御部
３０６    表示部
３０７    測深儀
４０１    測深情報及び海図情報に対応する深度データ
４０２    データベースに格納される深度データ
５０１    タイル（深度情報管理単位）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004170632.tif 000008
【図５】
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