(57)【要約】【目的】電算機にてに地形データ処理をすること。【構成】等高線データを利用して落水線を自動的に発生させ、落水線から水平断面、垂直断面データを生成する。記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、中央演算装置は少なくとも、選択した等高線のデータ点と標高が低い等高線データの最寄りのデータ点とを結ぶ線分が、他の等高線を横切らないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は選択した等高線の隣に存在する。と判断する等高線位置関係判断手段を具備した地形データ処理装置。【選択図】　　　　図１０
2004038121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先に生成された落水線データの到達点を次に生成する落水線データの起点とするデータ処理を繰り返すことにより、等高線データの全ての線分データの任意の点を起点とし、隣接する低位の等高線の全ての線分データの任意の点を到達点として、個々の落水線線分データを生成して、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、
該地形データ処理方法は、
等高線データの線分データの任意のデータ点を落水線生成の起点として選定するステップと、
前記選択した等高線データに隣接する低位の等高線の線分データの任意のデータ点のうち、前記起点からの距離が短いものが優先的に選ばれた任意のデータ点を選択点として選定するステップと、
前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分の到達点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断するステップと、
前記起点から隣接する低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に下ろされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の到達点の候補とするステップと、
全ての到達点の候補の中から起点に最も近い候補を到達点として決定するステップと、
前記起点から前記到達点に向かって落水線線分データを生成するステップとを含み、
前記決定した到達点を次に生成する落水線線分データの起点として、前記最初のステップを除くステップを順次繰り返し実行し、
前記到達点の候補が全く存在せず落水線の終点に到達したと判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において任意のデータ点を選択して以後の各ステップを繰り返し実行し、
前記選択した任意のデータ点が等高線データの最後のデータであると判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において、まだ始点とするために用いていない等高線データを選択して以後の各ステップを繰り返し実行することにより、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法。
【請求項２】
中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、
前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、
前記中央演算装置は少なくとも、
選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を起点とし、隣接する低位の等高線データの最寄りのデータ点を到達点とする線分が、等高線の線分と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、
前記起点から前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に下ろされた線分が等高線の他の線分データと交差しないこと及び前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が起点に最も近いことを条件として、該任意の点を到達点として決定する到達点決定手段と、
前記起点から前記到達点に向かって落水線データを生成する落水線データ生成手段と、
前記到達点を次に生成する落水線線分データの起点とすることを決定する起点決定手段と、
を具備する地形データ処理装置。
【請求項３】
先に生成された落水線データの到達点を次に生成する落水線データの起点とするデータ処理を繰り返すことにより、等高線データの全ての線分データの任意の点を起点とし、隣接する低位の等高線の全ての線分データの任意の点を到達点として、個々の落水線線分データを生成して、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、
該地形データ処理方法は、
等高線データの全データ点について、落水線生成処理を未実行である旨の属性を付与するステップと、
当該データ点の属性が、後のステップにおいて付与されるものを含め、既に当該データ点を起点とする落水線データが存在することを示すとき、又は、既に当該データ点から落水線データを生成しようとして不可能であったことを示すときは、落水線データを新規に生成することなく、データ点が等高線データの終点でなければデータ点を繰上選択し、データ点が等高線データの終点であり、かつ、落水線線分データの始点として用いていない等高線データがあればその等高線データを選択し、当該データ点の属性が、当該データ点を起点とする落水線データが存在しないことを示すとき、当該データ点を落水線データの発生点である起点とするステップと、
前記起点からの距離が短いものが優先的に選ばれた任意のデータ点を選択点として選定するステップと、
前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分の到達点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断するステップと、
前記起点から隣接する低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に下ろされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の到達点の候補とするステップと、
全ての到達点の候補の中から起点に最も近い候補を到達点として決定するステップと、
前記起点から前記到達点に向かって落水線線分データを生成するステップと、
前記決定した到達点を次に生成する落水線線分データの起点とするステップとを含み、
前記次の起点が等高線のデータ点でないとき、または、前記次の起点が等高線のデータ点であるが前記属性が未だ落水線生成処理を行っていないものであるとき、前記３番目のステップから直前のステップまでを順次繰り返し実行し、
前記属性が既に当該データ点から落水線データの生成が未実行であることを示すとき、当該落水線の以降の落水線データの新規生成を停止し、
前記到達点の候補が全く存在せず落水線の終点に到達したと判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において任意のデータ点を繰り上げて選択して以後の各ステップを繰り返し実行し、
前記選択した任意のデータ点が等高線データの最後のデータであると判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において等高線データのライン番号を繰り上げて選択して以後の各ステップを繰り返し実行することにより、
等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法。
【請求項４】
中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、
前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、
前記中央演算装置は少なくとも、
落水線データ生成処理を実行したか否か及び処理実行後落水線データを生成したか否かを判別する処理実行判別手段と、
選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を起点とし、隣接する低位の等高線データの最寄りのデータ点を到達点とする線分が、等高線の線分と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、
前記起点から前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に下ろされた線分が等高線の他の線分データと交差しないこと及び前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が起点に最も近いことを条件として、該任意の点を到達点として決定する到達点決定手段と、
前記起点から前記到達点に向かって落水線データを生成する落水線データ生成手段と、
前記到達点を次に生成する落水線線分データの起点とすることを決定する起点決定手段と、を具備し、
前記処理実行判別手段が落水線データ生成処理を実行していないと判別したときのみ、前記等高線隣接関係判断手段、前記到達点決定手段及び落水線データ生成手段により、落水線データを生成する、
地形データ処理装置。
【請求項５】
任意の等高線において、谷型斜面から尾根型斜面、または、尾根型斜面から谷型斜面へと変わる点を演算し、記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、
等高線データのデータ点において、そのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算し、連続する二つのデータ点における外積が変化するとき、その二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と定めるものである地形データ処理方法。
【請求項６】
中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、
前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、
等高線データのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算する外積演算手段と、
該外積演算手段の各データ点における演算結果を比較し、演算結果の変化を認識する変化認識手段と、
該変化認識手段が演算結果に変化があったことを認識したとき、変化をもたらした二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と決定する変曲点決定手段とを具備する地形データ処理装置。
【請求項７】
任意の等高線において、谷型斜面から尾根型斜面、または、尾根型斜面から谷型斜面へと変わる点を演算し、記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、
等高線データのデータ点において、そのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとが成す角度が所定値以下である場合、直線斜面であると判定し、該角度が所定値を超過する場合においては、前記両ベクターの外積を演算し、連続する二つのデータ点における外積が変化するとき、その二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と定めるものである地形データ処理方法。
【請求項８】
中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、
前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、
等高線データのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算する外積演算手段と、
前記両ベクターのなす角度を演算する角度演算手段と、
該外積演算手段の各データ点における演算結果を比較し、演算結果の変化を認識する変化認識手段と、
前記角度が所定値を超えることを条件として、該変化認識手段が演算結果に変化があったことを認識したとき、変化をもたらした二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と決定する変曲点決定手段とを具備する地形データ処理装置。
【請求項９】
参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型かによって斜面の水平断面形を分類し、該分類データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、
該地形データ処理方法は、
選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を最短距離線生成の参照点として選定するステップと、
前記選択した等高線データに隣接する高位又は低位の等高線の線分データの任意のデータ点のうち、前記参照点から所定半径以内に存在する任意のデータ点を選択点として選定するステップと、
前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する高位又は低位の等高線であると判断するステップと、
前記参照点から隣接する高位又は低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に延ばされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の先端点の候補とするステップと、
全ての先端点の候補の中から参照点に最も近い候補を先端点として決定するステップと、
前記参照点から前記先端点に向かって最短距離線を生成するステップと、
前記参照点を始点とし、１つ前のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、前記先端点まを終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積及び前記参照点を始点とし、前記先端点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号を演算し、前記両ベクターの外積が正であるとき、前記先端点は参照等高線データの右側に位置し、前記両ベクターの外積が負であるとき、前記先端点は参照等高線データの左側に位置すると判断するステップと、
前記参照点の１つ前のデータ点から参照点までのベクターと前記参照点から１つ後のデータ点までのベクターとが成す角度が所定値以下である場合、等斉斜面であると判定し、該角度が所定値を超過する場合においては、前記先端点が参照等高線データの左右いずれの側に位置するか、前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号が正負いずれかによって、参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型か、によって斜面の水平断面形を分類するステップとを含み、
前記参照点が選択した等高線データの終点の１つ前に達するまで前記各ステップを繰り返し実行し、
前記参照点が選択した等高線データの終点の１つ前に達したとき、次の等高線データを選択して前記各ステップを繰り返し実行することにより、等高線データの始点と終点を除く全データ点について斜面の水平断面形を分類し、該分類データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法。
【請求項１０】
中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、
前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、
前記中央演算装置は少なくとも、
選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を参照点とし、隣接する高位又は低位の等高線データの最寄りのデータ点を先端点とする線分が、他の等高線と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する高位又は低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、
前記参照点から前記高位又は低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に延ばされた線が他の等高線の線分データと交差しないこと及び前記高位又は低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が参照点に最も近いことを条件として、該任意の点を先端点として決定する先端点決定手段と、
前記参照点から前記先端点に向かって最短距離の線を生成する最短距離線生成手段と、
前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号に基づき参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置するかを判別する等高線位置判定手段と、
前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターの外積の符号に基づき、斜面が直線状か谷型か尾根型かを判別する斜面の水平断面形判定手段とを具備し、
参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型かによって斜面の水平断面形を分類する、
地形データ処理装置。
【請求項１１】
前記地形データ処理方法はさらに、
記憶された落水線生成データを読み込み、読み込んだ落水線データの各線分について、勾配と斜面方位の演算を実行するステップと、
該演算結果を前記落水線データ記憶領域に記憶するステップとを含み、
落水線データの終点に達したとき、次の落水線データについて前記ステップを繰り返し実行し、
全ての落水線データについて演算・記憶ステップを実行することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法。
【請求項１２】
前記中央演算装置はさらに、勾配を演算する勾配演算手段と、落水線の斜面方位を演算する斜面方位演算手段と、該演算結果を前記落水線データを記憶する領域に書き出す書込手段と、
を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置。
【請求項１３】
前記地形データ処理方法はさらに、
記憶された落水線データを読み込むステップと、
該読み込んだ落水線データの線分について、連続する２つの落水線データの垂直断面上及び水平面上で成す角度を演算するステップと、
該演算結果を前記落水線データ記憶領域に記憶するステップと、を含み、
全ての落水線データについて、前記読込、演算、記憶の各ステップを実行することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法。
【請求項１４】
前記中央演算装置はさらに、
連続する２つの落水線データの垂直断面上で成す角度を演算する演算手段と、
連続する２つの落水線データの水平面上で成す角度を演算する演算手段と、
演算結果を前記落水線データを記憶する領域に書き出す書込手段と、
を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置。
【請求項１５】
前記地形データ処理方法はさらに、
記憶された落水線生成データを読み込み、複数の落水線データの終点の標高が同一であって水平距離が所定値より小さい場合に、それらの落水線データの終点は同一であるとし、終点が同一である落水線データの総数が所定数を超過するとき、これらの落水線データに水系番号を順に与え、終点が同一である落水線データの総数が所定数に達しないときいかなる水系にも属しない旨の属性を与えるステップを含み、
全ての落水線データを、いずれの水系番号の水系に属するか、又は、いずれの水系にも属しないかを分類することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法。
【請求項１６】
前記中央演算装置はさらに、
生成された落水線データのうち、同一の終点を持つ落水線データの総数が所定数を超過するとき、同一の終点を持つ落水線データに同一の水系番号を付与するとともに、同一の終点を持つ落水線データの総数が所定数に達しないとき、いかなる水系にも属しない旨の属性を与える水系識情報付与手段を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、標高や勾配や斜面方位や斜面型などを指標として、コンピュータ上にて、地形分類を行うための地形データ処理方法及びその装置に関するものである。
本発明により取得される山地地域の地形分類図は、地すべり、岩屑なだれ、雪崩などの深刻な被害をもたらす現象を解析し、予測する上で、基礎資料となる。
具体的には、近年、地方自治体等が行っている、災害時に住民の避難活動を支援するハザードマップの作成に活用できる。
【０００２】
【従来の技術】
地形分類図は、伝統的に、地形図（等高線図）をベースにして、写真判読などをはじめとする手作業で作成されてきた。このため、データを正確に解析するためには多大の労力を要し、膨大なコストがかかるという問題があった。また、人間による手作業のため、個人差や見落としなどが存在した。
この解決策として、日本全国をカバーする数値地図５０ｍメッシュ（標高）などを用いて、地形特徴の把握、数値地形計測及び流域解析等をコンピュータ上で行う手法が開発されている。均一に配置された標高グリッドデータを使用し、同一の手法を用いて計算を行うことにより、客観的、かつ、広範囲の地形解析を、自動的に短時間に行うことが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記標高グリッドデータは、コンピュータ処理に適していて処理速度を格段に向上できる反面、等高線データなどを基に作成されることが多く、グリッド化された時点でデータが等間隔に分断されてしまうことから、データや情報量が落ちる。したがって、谷線や尾根線のような斜面の境界を考慮した計算を行うことが難しい。
【０００４】
しかし、標高グリッドデータの基データとして使われることが多い等高線データをそのまま使用することにより、等高線が持つ情報にしたがって忠実に斜面を分類することが可能であり、その際、使用する等高線で表現された谷や尾根を考慮した、手作業による分類を再現することができる。
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、従来手作業で実現していた専門家レベルの解析精度を維持しつつ、コンピュータ処理可能な新規の地形データ処理方法及びその装置を提供すること、及び、デジタル化した等高線データから落水線データを生成し、生成した落水線データを利用してコンピュータ処理可能な地形データ処理方法及びその装置を提供することにある。
これらの処理方法及びその装置により、地形分類図作業の一部工程が自動化され、作成作業の効率化が図られるものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、先に生成された落水線データの到達点を次に生成する落水線データの起点とするデータ処理を繰り返すことにより、等高線データの全ての線分データの任意の点を起点とし、隣接する低位の等高線の全ての線分データの任意の点を到達点として、個々の落水線線分データを生成して、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、該地形データ処理方法は、等高線データの線分データの任意のデータ点を落水線生成の起点として選定するステップと、前記選択した等高線データに隣接する低位の等高線の線分データの任意のデータ点のうち、前記起点からの距離が短いものが優先的に選ばれた任意のデータ点を選択点として選定するステップと、前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分の到達点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断するステップと、前記起点から隣接する低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に下ろされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の到達点の候補とするステップと、全ての到達点の候補の中から起点に最も近い候補を到達点として決定するステップと、前記起点から前記到達点に向かって落水線線分データを生成するステップとを含み、前記決定した到達点を次に生成する落水線線分データの起点として、前記最初のステップを除くステップを順次繰り返し実行し、前記到達点の候補が全く存在せず落水線の終点に到達したと判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において任意のデータ点を選択して以後の各ステップを繰り返し実行し、前記選択した任意のデータ点が等高線データの最後のデータであると判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において、まだ始点とするために用いていない等高線データを選択して以後の各ステップを繰り返し実行することにより、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法とした。
【０００６】
また、請求項２に係る発明は、中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を起点とし、隣接する低位の等高線データの最寄りのデータ点を到達点とする線分が、等高線の線分と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、前記起点から前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に下ろされた線分が等高線の他の線分データと交差しないこと及び前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が起点に最も近いことを条件として、該任意の点を到達点として決定する到達点決定手段と、前記起点から前記到達点に向かって落水線データを生成する落水線データ生成手段と、前記到達点を次に生成する落水線線分データの起点とすることを決定する起点決定手段と、を具備する地形データ処理装置とした。
【０００７】
また請求項３に係る発明は、先に生成された落水線データの到達点を次に生成する落水線データの起点とするデータ処理を繰り返すことにより、等高線データの全ての線分データの任意の点を起点とし、隣接する低位の等高線の全ての線分データの任意の点を到達点として、個々の落水線線分データを生成して、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、該地形データ処理方法は、等高線データの全データ点について、落水線生成処理を未実行である旨の属性を付与するステップと、当該データ点の属性が、後のステップにおいて付与されるものを含め、既に当該データ点を起点とする落水線データが存在することを示すとき、又は、既に当該データ点から落水線データを生成しようとして不可能であったことを示すときは、落水線データを新規に生成することなく、データ点が等高線データの終点でなければデータ点を繰上選択し、データ点が等高線データの終点であり、かつ、落水線線分データの始点として用いていない等高線データがあればその等高線データを選択し、当該データ点の属性が、当該データ点を起点とする落水線データが存在しないことを示すとき、当該データ点を落水線データの発生点である起点とするステップと、前記起点からの距離が短いものが優先的に選ばれた任意のデータ点を選択点として選定するステップと、前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分の到達点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断するステップと、前記起点から隣接する低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に下ろされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の到達点の候補とするステップと、全ての到達点の候補の中から起点に最も近い候補を到達点として決定するステップと、前記起点から前記到達点に向かって落水線線分データを生成するステップと、前記決定した到達点を次に生成する落水線線分データの起点とするステップとを含み、前記次の起点が等高線のデータ点でないとき、または、前記次の起点が等高線のデータ点であるが前記属性が未だ落水線生成処理を行っていないものであるとき、前記３番目のステップから直前のステップまでを順次繰り返し実行し、前記属性が既に当該データ点から落水線データの生成が未実行であることを示すとき、当該落水線の以降の落水線データの新規生成を停止し、前記到達点の候補が全く存在せず落水線の終点に到達したと判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において任意のデータ点を繰り上げて選択して以後の各ステップを繰り返し実行し、前記選択した任意のデータ点が等高線データの最後のデータであると判断されたとき、前記最初のステップの次の段階において等高線データのライン番号を繰り上げて選択して以後の各ステップを繰り返し実行することにより、等高線から隣接する低位の等高線に対して最大傾斜で下る落水線を生成し、該生成データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法として、請求項１に係る発明に比し大幅に演算時間を短縮した。
【０００８】
また、請求項４に係る発明は、中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、落水線データ生成処理を実行したか否か及び処理実行後落水線データを生成したか否かを判別する処理実行判別手段と、選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を起点とし、隣接する低位の等高線データの最寄りのデータ点を到達点とする線分が、等高線の線分と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、前記起点から前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に下ろされた線分が等高線の他の線分データと交差しないこと及び前記低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が起点に最も近いことを条件として、該任意の点を到達点として決定する到達点決定手段と、前記起点から前記到達点に向かって落水線データを生成する落水線データ生成手段と、前記到達点を次に生成する落水線線分データの起点とすることを決定する起点決定手段と、を具備し、前記処理実行判別手段が落水線データ生成処理を実行していないと判別したときのみ、前記等高線隣接関係判断手段、前記到達点決定手段及び落水線データ生成手段により、落水線データを生成する、地形データ処理装置として、請求項２に係る発明に比し演算時間を大幅に短縮した。
【０００９】
また、請求項５に係る発明は、任意の等高線において、谷型斜面から尾根型斜面、または、尾根型斜面から谷型斜面へと変わる点を演算し、記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、等高線データのデータ点において、そのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算し、連続する二つのデータ点における外積が変化するとき、その二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と定めるものである地形データ処理方法とした。
【００１０】
また、請求項６に係る発明は、中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、等高線データのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算する外積演算手段と、該外積演算手段の各データ点における演算結果を比較し、演算結果の変化を認識する変化認識手段と、該変化認識手段が演算結果に変化があったことを認識したとき、変化をもたらした二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と決定する変曲点決定手段とを具備する地形データ処理装置とした。
【００１１】
また、請求項７に係る発明は、任意の等高線において、谷型斜面から尾根型斜面、または、尾根型斜面から谷型斜面へと変わる点を演算し、記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、等高線データのデータ点において、そのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとが成す角度が所定値以下である場合、直線斜面であると判定し、該角度が所定値を超過する場合においては、前記両ベクターの外積を演算し、連続する二つのデータ点における外積が変化するとき、その二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と定めるものである地形データ処理方法とした。
【００１２】
また、請求項８に係る発明は、中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、等高線データのデータ点である参照点を終点とし、一つ前のデータ点を始点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、参照点を始点とし、一つ後ろのデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積を演算する外積演算手段と、前記両ベクターのなす角度を演算する角度演算手段と、該外積演算手段の各データ点における演算結果を比較し、演算結果の変化を認識する変化認識手段と、前記角度が所定値を超えることを条件として、該変化認識手段が演算結果に変化があったことを認識したとき、変化をもたらした二つのデータ点を結ぶ任意の点を変曲点と決定する変曲点決定手段とを具備する地形データ処理装置とした。
【００１３】
また、請求項９に係る発明は、参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型かによって斜面の水平断面形を分類し、該分類データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法であって、該地形データ処理方法は、選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を最短距離線生成の参照点として選定するステップと、前記選択した等高線データに隣接する高位又は低位の等高線の線分データの任意のデータ点のうち、前記参照点から所定半径以内に存在する任意のデータ点を選択点として選定するステップと、前記選択点と前記起点の距離を演算し、最も距離が短い選択点を到達点の候補として、仮線分を選定し、前記起点と前記到達点の候補を結ぶ線分であり、かつ、前記仮線分と交差しない線分を選定し、該選定した線分を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する高位又は低位の等高線であると判断するステップと、前記参照点から隣接する高位又は低位の等高線であると判断された等高線データの各線分の任意の点に延ばされた線が前記仮線分と交差しないとき、前記等高線データの各線分の任意の点を落水線作成の先端点の候補とするステップと、全ての先端点の候補の中から参照点に最も近い候補を先端点として決定するステップと、前記参照点から前記先端点に向かって最短距離線を生成するステップと、前記参照点を始点とし、１つ前のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、前記先端点まを終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積及び前記参照点を始点とし、前記先端点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号を演算し、前記両ベクターの外積が正であるとき、前記先端点は参照等高線データの右側に位置し、前記両ベクターの外積が負であるとき、前記先端点は参照等高線データの左側に位置すると判断するステップと、前記参照点の１つ前のデータ点から参照点までのベクターと前記参照点から１つ後のデータ点までのベクターとが成す角度が所定値以下である場合、等斉斜面であると判定し、該角度が所定値を超過する場合においては、前記先端点が参照等高線データの左右いずれの側に位置するか、前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号が正負いずれかによって、参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型か、によって斜面の水平断面形を分類するステップとを含み、前記参照点が選択した等高線データの終点の１つ前に達するまで前記各ステップを繰り返し実行し、前記参照点が選択した等高線データの終点の１つ前に達したとき、次の等高線データを選択して前記各ステップを繰り返し実行することにより、等高線データの始点と終点を除く全データ点について斜面の水平断面形を分類し、該分類データを記憶、出力又は送信する地形データ処理方法とした。
【００１４】
また、請求項１０に係る発明は、中央演算装置と、記憶装置と、入力装置と、出力装置とを少なくとも含む地形データ処理装置であって、前記記憶装置は、少なくともプログラムと等高線データと落水線データを記憶する領域を含み、前記中央演算装置は少なくとも、選択した等高線データの線分データの任意のデータ点を参照点とし、隣接する高位又は低位の等高線データの最寄りのデータ点を先端点とする線分が、他の等高線と交差しないことを条件として、前記最寄りのデータ点を含む等高線は前記選択した等高線に隣接する高位又は低位の等高線であると判断する等高線隣接関係判断手段と、前記参照点から前記高位又は低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点に延ばされた線が他の等高線の線分データと交差しないこと及び前記高位又は低位で隣接すると判断された等高線の各線分の任意の点が参照点に最も近いことを条件として、該任意の点を先端点として決定する先端点決定手段と、前記参照点から前記先端点に向かって最短距離の線を生成する最短距離線生成手段と、前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターとの外積の符号に基づき参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置するかを判別する等高線位置判定手段と、前記参照点の１つ前のデータ点を始点とし、参照点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターと、前記参照点を始点とし、１つ後のデータ点を終点とするベクターと同じ向きを持ち、大きさが任意のベクターの外積の符号に基づき、斜面が直線状か谷型か尾根型かを判別する斜面の水平断面形判定手段とを具備し、参照等高線データに隣接する隣接等高線データが参照等高線データの左右どちら側に位置し、左右どちら側が高いか、斜面が直線状か谷型か尾根型かによって斜面の水平断面形を分類する、地形データ処理装置とした。
【００１５】
また、請求項１１に係る発明は、前記地形データ処理方法はさらに、記憶された落水線生成データを読み込み、読み込んだ落水線データの各線分について、勾配と斜面方位の演算を実行するステップと、該演算結果を前記落水線データ記憶領域に記憶するステップとを含み、落水線データの終点に達したとき、次の落水線データについて前記ステップを繰り返し実行し、全ての落水線データについて演算・記憶ステップを実行することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法とした。
【００１６】
また、請求項１２に係る発明は、前記中央演算装置はさらに、勾配を演算する勾配演算手段と、落水線の斜面方位を演算する斜面方位演算手段と、該演算結果を前記落水線データを記憶する領域に書き出す書込手段と、を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置とした。
【００１７】
また、請求項１３に係る発明は、前記地形データ処理方法はさらに、記憶された落水線データを読み込むステップと、該読み込んだ落水線データの線分について、連続する２つの落水線データの垂直断面上及び水平面上で成す角度を演算するステップと、該演算結果を前記落水線データ記憶領域に記憶するステップと、を含み、全ての落水線データについて、前記読込、演算、記憶の各ステップを実行することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法とした。
【００１８】
また、請求項１４に係る発明は、前記中央演算装置はさらに、連続する２つの落水線データの垂直断面上で成す角度を演算する演算手段と、連続する２つの落水線データの水平面上で成す角度を演算する演算手段と、演算結果を前記落水線データを記憶する領域に書き出す書込手段と、を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置とした。
【００１９】
また、請求項１５に係る発明は、前記地形データ処理方法はさらに、記憶された落水線生成データを読み込み、複数の落水線データの終点の標高が同一であって水平距離が所定値より小さい場合に、それらの落水線データの終点は同一であるとし、終点が同一である落水線データの総数が所定数を超過するとき、これらの落水線データに水系番号を順に与え、終点が同一である落水線データの総数が所定数に達しないときいかなる水系にも属しない旨の属性を与えるステップを含み、全ての落水線データを、いずれの水系番号の水系に属するか、又は、いずれの水系にも属しないかを分類することを特徴とする請求項１又は請求項３に係る地形データ処理方法とした。
【００２０】
また、請求項１６に係る発明は、前記中央演算装置はさらに、生成された落水線データのうち、同一の終点を持つ落水線データの総数が所定数を超過するとき、同一の終点を持つ落水線データに同一の水系番号を付与するとともに、同一の終点を持つ落水線データの総数が所定数に達しないとき、いかなる水系にも属しない旨の属性を与える水系識情報付与手段を具備していることを特徴とする請求項２又は請求項４に係る地形データ処理装置とした。
【実施例】
【データ構造】
本発明は、等高線データに基づいて落水線データを生成するものである。
そこで先ず、等高線データのデータ構造について説明する。
図２は、等高線データのイメージ図である。この図において、等高線の四角内の数字はライン番号を、同じく円内の数字はポイント番号を示している。
図２（Ｂ）は、データ構造を示すもので、ファイルは、ｘ座標とｙ座標のデータを格納するｘｙファイルと、ｚ座標のデータを格納するｚファイルに分けられており、各ファイルには、前記ライン番号、ポイント番号、ＥＮＤ記号が格納されている。
【００２１】
【落水線データ生成処理（その１）】
落水線は等高線と直交しながら、最大傾斜方向へ下る線である。このため、落水線は決して尾根や谷を横切ることはない。したがって、落水線の作成は、地形特徴を得るために行う最初に行う最も基本的な処理である。
【００２２】以下、請求項１乃至請求項２に係る発明の１実施例について詳細に説明する。
ＣＰＵは、記憶装置に記憶された解析対象地域における等高線データを読み込み、該等高線データのうち、ライン番号が最も小さいものを選択し、その等高線データの最初のデータ点から落水線データの作成を開始する。
【００２３】以下、落水線データ生成プログラムのフローチャートを図１１を参照して説明する。
ＣＰＵは、ステップ１０１において等高線データ全てを読み込み、次のステップ１０２で最初にライン番号がｎである等高線データをＭｎ、Ｍｎのｎｎ番目のデータ点をｍｎｎ、作成する落水線データの落水線番号をｓ、落水線番号ｓである落水線データをＷｓ、Ｗｓのｓｓ番目の点をｗｓｓとし、次のステップで任意の点ａから落水線の線分を下方に向けて引くとき、ａを起点ｍとする。
ｎ，ｓ，ｎｎに１をデータセットしてｍ＝ｍｎｎと定義したうえで、ｓｓに１をデータセットする（ステップ１０４〜１０７）。
次いで、ステップ１０８〜１０９において、当該等高線データＭｎより標高が１ランク低い等高線データがあり、かつ、Ｍｎより低い等高線データのデータ点が前記起点ｍの半径Ｒ以内にあるとき、標高が１ランク低い等高線データの全てのデータ点のうち、起点ｍから所定半径Ｒ以内に存在するデータ点を全て選択し、選択した全てのデータ点にフラグ１を立てる（ステップ１１０）。
ステップ１０８において、当該等高線データＭｎより標高が１ランク低い等高線データがないとき、および、ステップ１０９において、Ｍｎより低い等高線データのデータ点が起点ｍの半径Ｒ以内にないときは、その起点は落水線データの終点であって、ｍから落水線の線分を下方へ引くことはできないから、落水線番り、次のデータ点を選択（ｎｎ＝ｎｎ＋１）（ステップ１２２）して、ステップ１０６に戻る。
上記の所定半径Ｒは、本実施例では、解析者が入力装置より設定可能とされている。
この所定半径Ｒは、解析対象地域に対して選定するものであり、等高線密度、得られたデータの精度等を考慮して選ぶ。山地地域を対象地域とする本実施例では、Ｒ＝１５０ｍとした（１：２５，０００地形図上では６ｍｍとなる）。Ｒの選択は、計算時間に影響するので重要である。
【００２４】ＣＰＵは、選択されたデータ点と前記起点ｍの距離を演算（ステップ１１１）し、最も距離が短い選択点をデータ点ｔ１とし、該データ点ｔ１を含む等高線の等高線データをデータ線分Ｔとする（ステップ１１２）とともに、起点ｍから半径Ｒ以内に存在する全てのデータ点を含む等高線のデータ線分（同じ等高線データ上の連続する二つのデータ点をつなぐ線分）を選択する（ステップ１１３）。
次いで、選択されたこれらの等高線データの線分（以下「仮線分」という。）を用いて、標高が１ランク低い等高線データＴが選択された等高線データＭｎの隣りに存在するかどうかを調べる。
ｔ１がＭｎの隣りの等高線データのデータ点であれば、線分ｍｔ１はどの仮線分とも交差することはない（図３、Ａ）。
しかし、ｔ１がＭｎの隣りの等高線データのデータ点でないならば、線分ｍｔ１は上記したいずれかの仮線分と交差する（図３、Ｂ１〜５）。
よって、ステップ１１４において、線分ｍｔ１が仮線分と交差すると判断されたときは、ｔ１を選択点の中から除去（ステップ１１６）し、他に選択点がある限り（ステップ１１７）ステップ１１２に戻ってｔ１の次に起点ｍに近い点ｔ２を選んで、ステップ１１３、１１４に進んでこの処理を繰り返す。ステップ１１７において他に選択点がないときは、前述した手順でステップ１０６に戻る。
このとき、全ての選択点を用いても標高が１ランク低い等高線データを決定できない場合は、データ点ｍを落水線データの終点とする。
【００２５】一方、線分ｍｔ１が仮線分と交差しないと判断されたときは、等高線データＴは等高線データＭｎの隣りに存在するものとして、
Ｔ＝Ｑ、ｔ１＝ｑｊとする（ｑｊはＱのｊ番目のデータ点）。
このとき、ｋ＝ｊ．ｋｋ＝ｊとし、データ点ｑｊの前後のデータ点についても、仮線分と交差するか否か調べるために、
ｍｉｎ＝ｊ−５（但し、ｊ−５＜０ならｍｉｎ＝１）とし、
ｍａｘ＝ｊ＋５（但し、ｊ＋５＞［Ｑのポイント番号の最大値］なら、ｍａｘ＝［Ｑのポイント番号の最大値］）とする（ステップ１１５）。
次いで、起点ｍと１ランク下の隣接する等高線データＱのデータ点ｑｊの前後（この例では、前後５つずつ）のデータ点との線分（ｑｊ＋５．．．．　ｑｊ−５）は仮線分と交差するかについて調べ（ステップ１２３〜１２５，１２７〜１２９）、起点ｍと各データ点との線分が仮線分と交差しないものを落水線作成の先端点ｗの候補とする（ステップ１２６．１３０）。
さらに、起点ｍから、ｑｋ＋１とｑｋを通る直線とｑｋｋ−１とｑｋｋを通る直線に垂線をおろして交点をｐｋ、ｐｋｋとし（ステップ１３４．１４０）、ｐｋ、ｐｋｋは線分ｑｋ＋１ｑｋ、ｑｋｋ＋１ｑｋｋの上にあり、かつ、ｍｐｋ、ｍｐｋｋの線分は仮線分と交差しないものについて、落水線作成の先端点ｗの候補とする（ステップ１３７．１４３）。
そして、すべての先端点ｗの候補の中から起点ｍに最も近い点を落水線作成の先端点ｗとして選び、ｍとｗを結んで落水線を生成し、生成した落水線データは、落水線データファイルに記憶される（ステップ１４６．１４７）。
【００２６】ここでさらに、１ランク下に隣接していた等高線データから落水線を生成するために、等高線データＱをＭｎに、データ点ｗをｍに置換し（ステップ１４８）、ｓｓを１インクリメントしてステップ１０８に戻り、ステップ１０９からステップ１４９までの処理を繰り返し、落水線の終点に到達するまで落水線を生成し続ける。
そして落水線の終点まで到達したら、再度ステップ１５０において、ｎｎを１インクリメントして、次のデータ点から落水線の終点に到達するまで落水線データを生成する。
当該等高線データの最後のデータ点からの落水線データの生成が終了した（ステップ１２２）ら、ｎｎを１インクリメントして、Ｍｎの最初のデータ点から落水線データを生成し、順次この処理を実行し、ライン番号が最大の等高線データに到達したとき落水線データの生成を終了する。
本実施例では、落水線データの発生源である起点を等高線線分データのデータ点としているが、これに限ることなく、等高線線分データの任意の点、例えば中間点であってもよいこと勿論である。
また、落水線データの先端点を選定するに際し、起点ｍから所定半径Ｒ以内に存在するデータ点としたが、ｍからの距離が短い順に所定数としてもよく、要するに、起点からの距離が短いものが優先的に選ばれた任意のデータ点を選択点として選定すればよい。
【００２７】
【落水線データ生成（その２）】
本発明は、上記した請求項に１、２係る落水線データ生成（その１）のように落水線データを重複して生成することなく、落水線データの生成時間を短縮することを目的として創作されたものである。
このため本発明は、等高線データの全データ点に、ｆａｌｌ＿ｉ［等高線データのライン番号］［等高線データのポイント番号］＝−１（既成の落水線が存在するときに、その落水線番号を入れる）と、ｆａｌｌ＿ｊ［等高線データのライン番号］［等高線データのポイント番号］＝−１（その点から落水線を引けないときは−１０，既成の落水線が存在するときは、その点での落水線のポイント番号を入れる）という属性を与える（ステップ２０３）点に特徴がある。
このことにより、既に落水線データを生成したか否か、又は、生成しようとして不可能であったか否かを判別できるようにする。
【００２８】図１２フローチャートを参照して、本実施例について説明する。
ＣＰＵは、ステップ２０１において等高線データ全てを読み込み、次のステップ２０２で最初にライン番号がｎである等高線データをＭｎ、Ｍｎのｎｎ番目のデータ点をｍｎｎ、作成する落水線データの落水線番号をｓ、落水線番号ｓである落水線データをＷｓ、Ｗｓのｓｓ番目の点をｗｓｓとする。
ステップ２０３では、等高線データの全データ点に上述の属性を与える。
次のステップ２０４で、任意の点ａから落水線の線分を下方に向けて引くとき、ａを起点ｍとする（ステップ２０１〜２０２）。
次いで、ｎ，ｓ，ｎｎに順次１をデータセットしてｍ＝ｍｎｎと定義したうえで、ｓｓ＝１とデータセットする（ステップ２０５〜２０８）。
【００２９】本実施例の特徴的な部分として、ステップ２０９において、落水線データのライン番号が正であるか否か、そした、ステップ２１０において、落水線データ生成手段生成しようとして不可能であったか否かを判断する。
このステップ２０９，２１０により、既に落水線データが生成されているか否かが判断される。
このとき、当該データ点ｍを起点とする落水線データが既に生成されていたら、新たに落水線データを生成することなく、ステップ２１１、２１３に移り、落水線データのポイント番号が１であるか否か、また、ｍがＭｎの終点であるか否か判断し、終点でなければ、次のデータ点を選択（ｎｎ＝ｎｎ＋１）（ステップ２１４）してステップ２０７に戻る。ｍがＭｎの終点であれば、Ｍｎがライン番号最大の等高線データか否か判断し、Ｍｎがライン番号最大の等高線データでなければ、次の等高線データを選択（ｎ＝ｎ＋１）（ステップ２１６）してステップ２０６に戻り、Ｍｎがライン番号最大の等高線データであれば、落水線データの生成処理を終了する。
【００３０】前記ステップ２１０において、落水線データのポイント番号が−１０であるか否かを判断する。この属性−１０については後述するが、既に、ｍから落水線データを延長させようとして不可能であった、換言すれば、当該データ点は落水線の終点であると判断されるので、ｍを始点とする落水線線分データは発生させないで、次のステップ２１１に移る。
落水線データのポイント番号が−１０でないときは、ｍを落水線データＷ（落水線番号ｓ）の発生点とする。このとき、ｍはＷのｓｓ番目の点（初期値ｓｓ＝０）となる（ステップ２０８）。
【００３１】次いで、ステップ２１７において、当該等高線データＭｎより標高が１ランク低い等高線データはあるか否か判断し、なければ、当該落水線データの終点であると判断されるから、ステップ２６５において、落水線データのポイント番号として−１０という属性を付与して、次のデータ点を選択（ｎｎ＝ｎｎ＋１）（ステップ２１４）してステップ２０７に戻る。
ステップ２１７以降、等高線ＱをＭに、ｗをｍに置き換えるステップ２５４までの処理は、前記第１の実施例と同一であるので、説明を省略する。
ｍが等高線データのデータ点でないとき、ステップ２１７に戻って次の落水線データの生成処理に入る。
一方、ｍが等高線データＭｉのデータ点ｍｉｉであるときは、落水線データのライン番号が−１０か、また−１か否か判断し、−１０であれば、ｍは終点（ステップ２６５）であり、−１であれば、ステップ２１７に戻り落水線データの生成処理に入る。
前記ステップ２５６において、ｆａｌｌ＿ｉ［ｉ］［ｉｉ］が−１でないときは、ｍｉｉを通る落水線データが既に存在する。そして、ｍｉｉはｆａｌｌ＿ｉ［ｉ］［ｉｉ］番目の落水線データのｆａｌｌ＿ｊ［ｊ］［ｊｊ］番目の点である（ステップ２５８）。
このときは、この落水線データＷｓに、当該データ点ｍから既に生成された落水線データのｆａｌｌ＿ｊ［ｊ］［ｊｊ］番目の点から終点までを接続する（ステップ２８５）。
次いでステップ２５９において、Ｗの始点からｓｓ番目の点（［ｓｓ＋１］番目の点がｍである）について調べる。
ライン番号ｒの等高線データＭｒのｒｒ番目のデータ点ｍｒｒと一致する点については、等高線データ点に、ｆａｌｌ＿ｉ［ｒ］［ｓｓ］，ｆａｌｌ＿ｊ［ｒ］［ｒｒ］＝Ｗｓでのポイント番号、という属性を与える。
なお、ステップ２４８において、ｗの候補が全く存在しないときは、ステップ２６６の処理をした上で、ステップ５に戻る。
また、ステップ２５６において、落水線データのライン番号が−１であるときは、落水線データは存在しないのであるから、ポイント番号を１インクリメントして、ステップ２１１に戻る。
さらに、ステップ２５５において、落水線データのポイント番号が−１０であるときは、既にｍから落水線データを延長させようとして不可能であったので、ｍを落水線データＷの終点として、前述のステップ２５９の処理をする。
ここでさらに、１ランク下に隣接していた等高線データから落水線を生成するために、等高線データＱをＭに、データ点ｗをｍに置換し（ステップ２５２）、ステップ２１７に戻り、ステップ２１８からステップ２５３までの処理を繰り返し、落水線の終点に到達するまで落水線を生成し続ける。
そして落水線の終点まで到達したら、再度ステップ１において、ｎｎ＝ｎｎ＋１の処理をして、次のデータ点から終点に到達するまで落水線データを生成する。
当該等高線データの最後のデータ点からの落水線データの生成が終了したら、１ランク下の等高線データの最初のデータ点から落水線データを生成し、順次この処理を実行し、ライン番号が最大の等高線データに到達したとき落水線データの生成を終了する。
【水平断面形の分類】
斜面の水平断面形の分類を行うためには、任意の等高線が、標高の高い等高線と低い等高線のどちらに向かって曲がっているのかを知る必要がある。
このため先ず、等高線データＭの左右どちらの側に、標高の低いあるいは高い隣の等高線データが存在するのかを判別しなければならない。
さらに、斜面の水平断面形は、等高線の形状によって分類されることから、曲線の変曲点が、水平断面形を分ける点になる。従来、変曲点を捜すためにデータ点を通る曲線を近似し、この曲線に沿って変曲点を求めていたが、これでは解析に要する時間が膨大になるため、本発明者らは、等高線生データを用いた、より簡単な解析手法を開発した。
したがって本発明は、任意の等高線がそれよりも１ランク低いあるいは高い等高線の左右どちらの側に位置するかについての位置関係を特定する手法と、前記変曲点間にある等高線の線分が直線状か、尾根型か、谷型かを判別する手法と、参照点ｍｊからｈまでのベクターをβ’とし、等高線データｘ座標とｙ座標の値のみを用いて（Ｚ＝０とし）、外積γ×β’とβ’×αを計算する（図５）。
γ×β’＜０、かつ、β’×α＜０であるとき、点ｈは等高線データＭの左側に位置し、図５のように、等高線データＭの左側が高いことになる。
また、もし、γ×β’＞０、かつ、β’×α＞０であるとき、点ｈは等高線データＭの右側に位置し、等高線データＭの右側が高いことになる。
（γ×β’＞０、かつ、β’×α＜０）、あるいは、（γ×β’＜０、かつ、β’×α＞０）、あるいは、γ×β’＝０あるいは、β’×α＝０であるとき、点ｈは判断には適さない点であるので、チェック１と同様ステップ３３０へジャンプする。
等高線データＭと隣の等高線データとのトポロジー的関係を確認するために、参照点（ｍｊ＝ｍｊ＋１，ｍｊ＋２，‥）を変えながら、上記チェック１と上記チェック２の処理を３回繰り返す。このとき、チェック回数は前記カウンタの値として記録される。
その後、前記３回のチェックの結果得られた等高線位置データＪ［１］、Ｊ［２］、Ｊ［３］の値が、全て一致しているとき、これを等高線データのデータ領域に位置情報についての属性として書き出す。一致しないときは、データ点が等高線データの終点に到達するまでに一定数確保できる場合は、前記チェック１、２を最初からやり直す。
なおこの実施例では、データ点が等高線データの終点に到達するまでに一定数確保できない場合は、一致するデータを１、２番目のカウンタの等高線位置データＪ［１］、Ｊ［２］とし、Ｊ［３］のデータを取り直す。また、次のデータ点が等高線データの終点である場合は、前記３回のチェックの結果得られた等高線位置データＪ［１］、Ｊ［２］、Ｊ［３］の値のうち一致するものを、等高線データファイルに、属性として位置情報を書き出すこととしている。
なお、前記位置情報の内容は、等高線の右側が低いか、左側が高いとき、１、等高線の右側が高いか、左側が低いとき、２としている。
この実施例では、各等高線データの二番目のデータ点からチェックが開始され、参照点を変えながら、３回同じ位置関係が認められたとき、その位置関係を正として受け入れるようにしているが、チェック開始データ点、実施回数は特にこから構成されている。
そこで以下、請求項５乃至請求項８に係る発明の１実施例について詳細に説明する。
（１ランク低い等高線データとの位置関係…チェック１）
ステップ３０１において、等高線データを読み込み、等高線データＭ（ライン番号ｉ）のｊ番目のデータ点をｍｊ、その前後をｍｊ−１、ｍｊ＋１とおく。このとき、カウンタの値、ｃｏｕｎｔ＝０とする。
次のステップ３０２で、参照等高線データＭの参照点ｍｊにおいて、Ｍの隣に位置し、かつ、Ｍより標高が低い等高線データＫを捜す。
先ず、等高線データＫが１ランク低い等高線データＭの左右どちらの側に位置するかを調べ、次いで、等高線データＫが１ランク高い等高線データＨの左右どちらの側に位置するかを調べる。以下、具体的に説明する。
ステップ３０４において、参照点ｍｊから等高線データＫへの最短距離の線を引き、この線とＫとの交点をｋとする。もし、点ｋが存在しない場合は、Ｋの位置を判断できないため、次のデータ点ｍｊ＋１を用いる（ステップ３０５）。
参照点ｍｊからｍｊ＋１、ｍｊ−１、ｋまでのベクターをそれぞれα、γ、βとし（図５）、等高線データのｘ座標とｙ座標の値のみを用いて（Ｚ＝０とし）、外積γ×βとβ×αを計算する（ステップ３０６）。γ×β＞０、かつ、β×α＞０であるとき、点ｋは等高線データＭの右側に位置（ステップ３０７）し、図５のように、等高線データＭの右側が低いことになる。また、もし、γ×β＜０、かつ、β×α＜０であるとき、点ｋは等高線データＭの左側に位置し、等高線データＭの左側が低いことになる（ステップ３１１）。（γ×β＞０、かつ、β×α＜０）、あるいは、（γ×β＜０、かつ、β×α＞０）、あるいは、γ×β＝０あるいは、β×α＝０であるとき、点ｋは判断には適さない点であるので、ステップ３１６へジャンプする。
（１ランク高い等高線データとの位置関係…チェック２）
Ｍの隣に位置し、かつ、Ｍより標高が高い等高線データ（等高線データをＨ、データ点をｈとする）を使用することを除き、１ランク低い等高線データとの位置関係のチェックと同じ処理を行う。すなわち、ステップ３１６〜３２９において、等高線データＨがＭの左右どちらの側に位置するかを調べる。
れに限定されない。
【００３２】
（水平断面形の判定）
ステップ３６１において、等高線データと、各等高線データの位置情報Ｊの値、すなわち、１か２を読み込む。
次のステップ３６２で、直線斜面を定義するγ°を入力する。この実施例ではγ°を５°としている。
次のステップ３６４で、等高線データＭのデータ点ｍｊにおいて、データ点ｍｊからデータ点ｍｊ＋１へ向かうベクターをαｊとおくとき、等高線データＭの全てのデータ点において、αｊ−１とαｊの成す角θｊと、外積αｊ−１×αｊを計算する（図７参照。ステップ）。但し、Ｍの始点と終点では計算しない。
もし、点ｍｊ＋１での外積の符号が、点ｍｊでの外積の符号と異なる場合は、点ｍｊとｍｊ＋１との中点を変曲点とし、等高線データＭに新たなデータ点として加える。
次いで、元の等高線データＭの全てのデータ点において、斜面の水平断面形を判定する。
等高線データＭの両側に、等高線データＨとＫが存在するとき、等高線データＨ、Ｍ、Ｋの標高をそれぞれ、ＥＨ、ＥＭ、ＥＫとする（ＥＨ≧ＥＭ≧ＥＫ。ただし、ＥＨ＝ＥＭ＝ＥＫである場合は除く。）。このとき、αｊ−１×αｊ＜０であれば、ラインｍｊ−１ｍｊｍｊ＋１は等高線データＭの左側に突き出る（図８Ａ）。また、αｊ−１×αｊ＞０であれば、ラインｍｊ−１ｍｊｍｊ＋１は等高線データＭの右側に突き出る（図８Ｂ）。
もし、外積αｊ−１×αｊ＝０である場合は、ｍｊ−１ｍｊｍｊ＋１は直線であり、ベクターαｊ−１とαｊの角θｊは０°に等しい（０°≦ｑｊ＜１８０°）。
点ｍｊにおける斜面の水平断面形は、下記の要領で分類される。
ケース１．αｊ−１×αｊ＝０（ｊ＝０°）：直線斜面
ケース２．αｊ−１×αｊ＜０　かつ　等高線データＨ（Ｋ）が等高線データＭの左（右）側に位置する：　　　集水（谷型）斜面（図８Ａ）
ケース３．αｊ−１×αｊ＜０　かつ　等高線データＨ（Ｋ）が等高線データＭの右（左）側に位置する：　　　発散（尾根型）斜面（図８Ａ）
ケース４．αｊ−１×αｊ＞０　かつ　等高線データＨ（Ｋ）が等高線データＭの左（右）側に位置する：　　　発散斜面（図８Ｂ）
ケース５．αｊ−１×αｊ＞０　かつ　等高線データＨ（Ｋ）が等高線データＭの右（左）側に位置する：　　　集水斜面（図８Ｂ）
計算上、θｊ＝０°となることはまれであるから、直線斜面を定義するｑｊに対して、幅を持たせる必要がある。このため、本実施例では、ｑｊを±５°で計算している。
【勾配と斜面方位の計算】
図６のように、勾配と斜面方位を得るための単位は、落水線の線分ｗｊｗｊ＋１あるいはｗｊ−１ｗｊである。勾配εｊは線分ｗｊｗｊ＋１と水平面が成す角であり（図６Ａ）、斜面方位ωｊは、北と線分ｗｊｗｊ＋１が成す角である（図６Ｂ）。角εｊとωｊは、属性として、落水線の線分ｗｊｗｊ＋１に付与される。
【斜面の垂直断面形の分類】
斜面の垂直断面形は連続する二つの落水線の線分ｗｊ−１ｗｊとｗｊｗｊ＋１との勾配の変化によって、分類することが出来る（図６Ａ）。角δｊ（０°＜δｊ≦１８０°）は、落水線の線分ｗｊ−１ｗｊとｗｊｗｊ＋１が水平面上で成す角である（図６Ｂ）。δｊ＜９０°である場合は、斜面の垂直断面形を計測するラインとしては不適当であるので、このラインは使用しない。点ｖｊ＋１は点ｗｊとｗｊ＋１との中点であり、線分ｖｊ−１ｗｊｖｊは斜面の垂直断面形の一単位である。角τｊ、δｊ、εｊ、εｊ−１は、属性として、ラインｖｊ−１ｗｊｖｊに付与される。斜面の垂直断面形は、三つの基本的な型−τｊ＝１８０°（等斉斜面）、τｊ＞１８０°（凹型斜面）、τｊ＜１８０°（凸型斜面）−に分類することが出来る。しかし、実際は、厳密にτｊ＝１８０°となる斜面はほとんど存在しないことから、等斉斜面を決めるτｊに対して、幅を持たせる必要がある。また、等高線の精度を考慮した場合、幅を持たせることは合理的である。角εｊ、εｊ−１を用いて、垂直断面形の曲率を計算し、この曲率によって、斜面の垂直断面形を分類することも可能である。
前提：標高が同じ二つの落水線データのデータ点の距離がｄ［ｍ］以内（デフォルトは０．５［ｍ］）であるとき、二つの落水線データは合流するとする。
【落水線データ用いた水系分類の方法】
本発明の落水線作成手法は、隣り合う等高線、したがって標高の異なる等高線を直線でつなげることから、図に示すように、屈曲の激しい部分では、落水線は途切れる。
このような部分は、全体からみるとわずかな数なので、現在、途切れた部分については、手作業でつなぐのが最も実用的である。
そこで、作成された落水線の中で、途切れている部分があれば、その部分を手作業でつないで落水線データを補正し、当該補正した落水線データを解析対象とする。
【００３３】水系については、本発明で、同一の終点に収束する落水線データは、同じ水系であると定義している。
実際には、標高が同一の２つの落水線の終点の平面距離がｄ［ｍ］以内であるとき、この２つの落水線は同一の終点に収束する、というように処理している。この実施例では、デフォルトはｄ＝０．０［ｍ］としている。例えば、元データが１：２５，０００の等高線であり、図上０．１［ｍｍ］しか離れていない終点を同一としたいときは、ｄ＝２．５［ｍ］となる。このｄは、本発明では解析者が目的に応じて入力するようにしてある。
また、最低ｆ本以上の落水線が同一の終点を持つとき、これらの落水線が水系を形成する、としている。このｆは、本発明を使って解析する人が目的に応じて入力するようにしてある。
ステップ５０１において、上記補正済みの落水線データを読み込み、全ての落水線データに水系番号−１という属性を与える。
次のステップ５０２でｋとｓの初期値設定を行い、次のステップ５０３で、Ｗｓの終点をｗとし、ｓより落水線番号が大きい落水線データの中から、終点の標高がｗと同じであり、水平距離がｄ（使用者が決定）以内である落水線データを選ぶ。これらの落水線の総数が、ｆ以上であるとき（ステップ５０４）、選ばれた落水線それぞれに水系番号ｋを与える（ステップ５０５）。また、総数がｆより小さい場合は、選ばれた落水線それぞれに水系番号−１０という属性を与える。（ステップ５０６）ｓは最大の落水線番号（ステップ５０７）
であれば終了、でなければ落水線番号に＋１をする（ステップ５０８）であれば、終了。Ｗｓの属性が−１０（ステップ５０９）であればステップ５０７へジャンプする。それ以外の場合、ステップ５１０においてＷｓの属性＞０の場合は同様にステップ５０７へジャンプする。満たさないものは、水系番号に＋１を与えステップ５０３へジャンプする。
以上の処理にて、落水線は水系毎に分類される。
水系番号毎（例えば、１，２，３，…）に、落水線の色を変えることにより、落水線をベースにして、分類された水系を表示、印刷することができ、視覚的に理解し易い水系図を作成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】斜面の形状（Ｄｉｋａｕ（１９９０）を変更）の分類図である。Ｌ，直線；Ｖ，凸；Ｃ，凹。太線はこれらの形状を三つのグループに分ける。（１）ともに直線；（２）一方が直線で、他方が曲線；（３）ともに曲線
【図２】等高線データ構造と形式を示す。
【図３】点ｑｊの決定と点ｑｊを見つけるときのエラーの例を示す。（Ａ）ｔ１は選択点の中で最もｍに近く、等高線データＴは等高線データＭの隣に位置し、仮線分ｍｔ１はどの等高線とも交差しない。ｔ４とｔ５は選択点ではない。Ｂ１）仮線分ｍｔ１は等高線データＭと交差する。このエラーは等高線データＭが屈曲している部分で、しばしば発生する。
【図４】点ｗの候補を捜す手順を示す。
【図５】等高線データＭとＭの隣のＨ（あるいはＫ）の関係を表す。
【図６】勾配と斜面方位の計算と斜面の垂直断面形の分類を示す。
【図７】斜面の水平断面形を分類する点を示す。
【図８】連続するベクターの外積によって得られる斜面の水平断面形を示す。
【図９】斜面の水平断面形の一単位を示す。
【図１０】水平断面形の出力例。太線は尾根型、細線は谷型を示す。
【図１１】落水線線生成（その１）フローチャート
【図１２】落水線線生成（その２）フローチャート
【図１３】垂平断面形プログラムフローチャート
【図１４】斜面の水平断面形の判定プログラムフローチャート
【図１５】一単位ラインの属性解析プログラムフローチャート
【図１６】垂直断面形のプログラムフローチャート
【図１７】水系分類プログラムフローチャート
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年9月20日(2002.9.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図面の簡単な説明】
【図１】斜面の形状（Ｄｉｋａｕ（１９９０）を変更）の分類図である。Ｌ，直線；Ｖ，凸；Ｃ，凹。太線はこれらの形状を三つのグループに分ける。（１）ともに直線；（２）一方が直線で、他方が曲線；（３）ともに曲線
【　図２】等高線データ構造と形式を示す。
【　図３】点ｑｊの決定と点ｑｊを見つけるときのエラーの例を示す。（Ａ）ｔ１は選択点の中で最もｍに近く、等高線データＴは等高線データＭの隣に位置し、仮線分ｍｔ１はどの等高線とも交差しない。ｔ４とｔ５は選択点ではない。Ｂ１）仮線分ｍｔ１は等高線データＭと交差する。このエラーは等高線データＭが屈曲している部分で、しばしば発生する。
【図４】点ｗの候補を捜す手順を示す。
【図５】等高線データＭとＭの隣のＨ（あるいはＫ）の関係を表す。
【図６】勾配と斜面方位の計算と斜面の垂直断面形の分類を示す。
【図７】斜面の水平断面形を分類する点を示す。
【図８】連続するベクターの外積によって得られる斜面の水平断面形を示す。
【図９】斜面の水平断面形の一単位を示す。
【図１０】水平断面形の出力例。太線は尾根型、細線は谷型を示す。
【図１１】落水線線生成（その１）フローチャート
【図１２】落水線線生成（その１）フローチャートの続き
【図１３】落水線線生成（その２）フローチャート
【図１４】落水線線生成（その２）フローチャートの続き
【図１５】水平断面形プログラムフローチャート
【図１６】水平断面形プログラムフローチャートの続き
【図１７】斜面の水平断面形の判定プログラムフローチャート
【図１８】一単位ラインの属性解析プログラムフローチャート
【図１９】垂直断面形のプログラムフローチャート
【図２０】水系分類プログラムフローチャート


【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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