(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の地域の二次元デジタル地図と、航空機によって前記地域を取得したＬＲＦデータとを読み出し、両方のデータを同一座標系に定義する手段と、
前記同一座標系に定義された前記二次元デジタル地図から道路縁線を抜き出し、これを前記座標系で定める手段と、
前記道路縁線を制約条件とするＴＩＮを発生させる手段と、
前記ＴＩＮの中で、所定の条件を満たす三角形を種三角形として定義させ、これを探索する手段と、
前記ＴＩＮにおいて、探索された種三角形から順次に隣接する三角形を塗り潰した後に、前記ＴＩＮ上で塗り潰しされていない三角形を消去することによって前記塗り潰しされた三角形で構成される道路領域を抽出する手段と、
前記抽出された道路領域において、中心線を生成する手段と、
前記中心線を生成した後に、前記二次元デジタル地図と同一座標系に定義されたＬＲＦデータを読み込み、前記道路領域の中心線を構成する各ノードに最も近いＬＲＦデータのＺ値を前記中心線のノードの高さとする手段と、
前記中心線の高さを前記道路領域を形成する道路縁線に付与する手段と
を有することを特徴とする３次元デジタル地図作成装置。
【請求項２】
前記高さが付与された中心線及び前記高さが付与された道路縁線から道路の３次元モデルを生成する手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項３】
前記中心線は、
前記道路領域を構成する各三角形の道路縁ではない二辺の各中心を求め、これらの辺の中心を結ぶことで得ることを特徴とする請求項１又は２記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項４】
前記道路縁線の高さの付与は、
前記道路領域を構成する各三角形の頂点から前記中心線に垂線を下ろしたときの交点のＺ値をその縁の点の高さとして付与する
ことを特徴とする請求項１、２又は３のいずれかに記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項５】
前記二次元デジタル地図に記述されている建物の輪郭線内に存在する前記ＬＲＦデータを抽出し、これらのＬＲＦデータからのＺ値の最頻値を求め、この最頻値のＺ値を前記建物の屋根の高さとする手段と、
前記建物の輪郭線から所定距離以内にある全てのＬＲＦデータを読み、これらのＬＲＦデータの最小値を求め、この最小値のＺ値を前記所定距離内の建物の地盤の高さとする手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項６】
前記建物の輪郭線と前記建物の屋根の高さと建物の地盤の高さとから前記建物の３次元モデルを生成する手段と
を有することを特徴とする請求項５記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項７】
前記所定の地域のＬＲＦデータを用いて、該所定の地域の画像に三角形を生成する手段と、
前記道路領域と建物の地盤内に存在する三角形を除去した後に、残った各三角形の法線ベクトルを計算し、閾値以内の三角形だけを残すことで所定のオープンスペースを得る手段と、
残された三角形のＬＲＦデータの集合に、建物の前記地盤の輪郭と前記道路領域の輪郭とを制約条件として追加する手段と、
該追加後に新たな三角形を発生する手段と
を有することを特徴とする請求項１記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項８】
前記オープンスペースの各三角形の頂点の高さに基づいて地盤の３次元モデルを生成する手段と
を有することを特徴とする請求項７記載の３次元デジタル地図作成装置。
【請求項９】
三次元デジタル地図作成装置は、
道路のモデル化手段、建物のモデル化手段、地盤のモデル化手段並びに合成化手段を有し、
前記道路のモデル化手段は、
所定の地域の二次元デジタル地図と、航空機によって前記地域を取得したＬＲＦデータとを読み出し、両方のデータを同一座標系に定義する手段と、
前記同一座標系に定義された前記二次元デジタル地図から道路縁線を抜き出し、これを前記座標系で定める手段と、
前記道路縁線を制約条件とするＴＩＮを発生させる手段と、
前記ＴＩＮの中で、所定の条件を満たす三角形を種三角形として定義させ、これを探索する手段と、
前記ＴＩＮにおいて、探索された種三角形から順次に隣接する三角形を塗り潰した後に、前記ＴＩＮ上で塗り潰しされていない三角形を消去することによって前記塗り潰しされた三角形で構成される道路領域を抽出する手段と、
前記抽出された道路領域において、中心線を生成する手段と、
前記中心線を生成した後に、前記二次元デジタル地図と同一座標系に定義されたＬＲＦデータを読み込み、前記道路領域の中心線を構成する各ノードに最も近いＬＲＦデータのＺ値を前記中心線のノードの高さとする手段と、
前記中心線の高さを前記道路領域を形成する道路縁線に付与する手段と、
前記高さが付与された中心線及び前記高さが付与された道路縁線から道路の３次元モデルを生成する手段と、
を備え、
前記建物のモデル化手段は、
前記二次元デジタル地図に記述されている建物の輪郭線内に存在する前記ＬＲＦデータを抽出し、これらのＬＲＦデータからのＺ値の最頻値を求め、この最頻値のＺ値を前記建物の屋根の高さとする手段と、
前記建物の輪郭線から所定距離以内にある全てのＬＲＦデータを読み、これらのＬＲＦデータの最小値を求め、この最小値のＺ値を前記建物の地盤の高さとする手段と、
前記建物の輪郭線と建物の屋根の高さと前記建物の地盤の高さとから前記建物の３次元モデルを生成する手段と、
を備え、
前記地盤のモデル化手段は、
前記所定の地域のＬＲＦデータを用いて、該所定の地域の画像に三角形を生成する手段と、
前記道路領域と建物の前記地盤内に存在する三角形を除去した後に、残った各三角形の法線ベクトルを計算し、閾値以内の三角形だけを残すことで所定のオープンスペースを得る手段と、
残された三角形のＬＲＦデータの集合に、建物の地盤の輪郭と前記道路領域の輪郭とを制約条件として追加する手段と、
該追加に新たな三角形を発生する手段と、
前記オープンスペースの各三角形の頂点の高さに基づいて地盤の３次元モデルを生成する手段と
を備え、
前記合成化手段は、
道路の３次元モデルと建物の３次元モデルと地盤の３次元モデルとを合成した３次元モデルを生成する手段と
を有することを特徴とする３次元デジタル地図作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、航空機搭載型のレーザレンジファインダー（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｆｉｎｄｅｒ）で取得した地物の標高データを用いて、３次元デジタル地図作成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の地理情報システムは２次元デジタル地図で構築されている。しかし、この２次元デジタル地図では、高さ情報がないので３次元の実世界を十分に表現することができない。
【０００３】
このため、３次元の形状情報が必要な無線通信システムの計画、防災のシミュレーションや都市計画等への利用にあたっては限界があった。
【０００４】
例えば、都市に無線通信システムの中継点を設置するとき、建物の高さ情報が分からないために、電波を遮る建物が存在するのかが判断つかず、また、防災分野で、災害のシミュレーションを行っても災害がどのように広がっていくのかが分からないときがあり、その判断に時間を要して、しかも、誤った判断を下す可能性もあった。
【０００５】
また、２次元地図データを基にした都市計画や景観設計では、設計者の意志を十分に依頼者に伝えられないケースが多くある。これは、設計者と依頼者との間に視覚的あるいは空間的なイメージが異なっているためであるが、最悪の場合には、依頼者に完全に違うイメージを与えてしまう可能性があった。
【０００６】
これらの問題は、前述のごとく３次元の形状情報がないためであるが、下記に示す種々の方法で作成された３次元化の地図があった。
【０００７】
例えば、オペレータによって撮影された航空写真から３次元データを取得して３次元の地図を作成したり、コンピュータで自動的に航空写真のステレオマッチングを行ういわゆるデジタル写真測量法や、さらには、２次元デジタル地図の中の建物に、一階当たり何メートルという仮の高さ寸法を設定して３次元デジタル地図を作成する方法があった。
【０００８】
また近年では、レーザ計測技術の発展によりアイセーフレーザ（直接目に入っても被害を与えないレーザタイプ）を用いるレーザーレンジファインダー（ＬＲＦ：Ｌａｓｅｒ  Ｒａｎｇｅ  Ｆｉｎｄｅｒ）を都市空間で利用することが可能になったため、このＬＲＦを航空機に搭載してそのＬＲＦで取得したデータを基に建物や樹木等の地物を３次元化する方法や、また例えば、２次元デジタル地図とＬＲＦデータとを照合し、ＬＲＦデータから建物の高さを推定する方法もあった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したオペレータによる写真測量法では、地形や建物の３次元情報の取得に有効で、精度のよいものであったが、膨大な作業量があり、効率が悪いという欠点があった。
【００１０】
デジタル写真測量法は、建物の影や写真に写らない部分（オクルージョン）等の存在があって計測の誤りの原因となっていた。また、アルゴリズムと写真のデジタイザ精度の原因で、よい結果があまり得られないのが現実であった。
【００１１】
建物の高さを推定して３次元デジタル地図を作成する方法は、全ての建物に対して、一階当たりの高さが同じであるとは限らないため、このようにできた３次元デジタル地図の精度は非常に悪かった。
【００１２】
また、ＬＲＦデータから地物を３次元化する方法では、ＬＲＦデータだけを用いているため、個々の建物をモデル化するには数ｃｍ〜数十ｃｍ間隔の高密度なデータを取得しなければ、正確な地物の輪郭が得られないという課題があった。
【００１３】
さらに、２次元デジタル地図とＬＲＦデータとの照合から建物高さを推定する方法は、まだ建物の屋根の推定だけしか報告されておらず、一般的に、２次元デジタル地図には建物以外の地物（道路など）は線分になっており、まだ領域化されていないため、これらの地物に高さ情報を付与することはできていなかった。
【００１４】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたもので、２次元デジタル地図の領域認識を自動的に行って、航空機搭載型のＬＲＦで取得したデータを用いて精度良く効率的に既往の２次元デジタル地図の建物・道路・地盤を３次元化する装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の3次元デジタル地図作成装置は、所定の地域の二次元デジタル地図と、航空機によって前記地域を取得したＬＲＦデータとを読み出し、両方のデータを同一座標系に定義する手段と、
前記同一座標系に定義された前記二次元デジタル地図から道路縁線を抜き出し、これを前記座標系で定める手段と、
前記道路縁線を制約条件とするＴＩＮを発生させる手段と、
前記ＴＩＮの中で、所定の条件を満たす三角形を種三角形として定義させ、これを探索する手段と、
前記ＴＩＮにおいて、探索された種三角形から順次に隣接する三角形を塗り潰した後に、前記ＴＩＮ上で塗り潰しされていない三角形を消去することによって前記塗り潰しされた三角形で構成される道路領域を抽出する手段と、
前記抽出された道路領域において、中心線を生成する手段と、
前記中心線を生成した後に、前記二次元デジタル地図と同一座標系に定義されたＬＲＦデータを読み込み、前記道路領域の中心線を構成する各ノードに最も近いＬＲＦデータのＺ値を前記中心線のノードの高さとする手段と、
前記中心線の高さを前記道路領域を形成する道路縁線に付与する手段と
を備えたことを要旨とする。
【００１６】
本発明の三次元デジタル地図作成装置は、
道路のモデル化手段、建物のモデル化手段、地盤のモデル化手段並びに合成化手段を有し、
前記道路のモデル化手段は、
所定の地域の二次元デジタル地図と、航空機によって前記地域を取得したＬＲＦデータとを読み出し、両方のデータを同一座標系に定義する手段と、
前記同一座標系に定義された前記二次元デジタル地図から道路縁線を抜き出し、これを前記座標系で定める手段と、
前記道路縁線を制約条件とするＴＩＮを発生させる手段と、
前記ＴＩＮの中で、所定の条件を満たす三角形を種三角形として定義させ、これを探索する手段と、
前記ＴＩＮにおいて、探索された種三角形から順次に隣接する三角形を塗り潰した後に、前記ＴＩＮ上で塗り潰しされていない三角形を消去することによって前記塗り潰しされた三角形で構成される道路領域を抽出する手段と、
前記抽出された道路領域において、中心線を生成する手段と、
前記中心線を生成した後に、前記二次元デジタル地図と同一座標系に定義されたＬＲＦデータを読み込み、前記道路領域の中心線を構成する各ノードに最も近いＬＲＦデータのＺ値を前記中心線のノードの高さとする手段と、
前記中心線の高さを前記道路領域を形成する道路縁線に付与する手段と、
前記高さが付与された中心線及び前記高さが付与された道路縁線から道路の３次元モデルを生成する手段と、
を備え、
前記建物のモデル化手段は、
前記二次元デジタル地図に記述されている建物の輪郭線内に存在する前記ＬＲＦデータを抽出し、これらのＬＲＦデータからのＺ値の最頻値を求め、この最頻値のＺ値を前記建物の屋根の高さとする手段と、
前記建物の輪郭線から所定距離以内にある全てのＬＲＦデータを読み、これらのＬＲＦデータの最小値を求め、この最小値のＺ値を前記建物の地盤の高さとする手段と、
前記建物の輪郭線と建物の屋根の高さと前記建物の地盤の高さとから前記建物の３次元
モデルを生成する手段と、
を備え、
前記地盤のモデル化手段は、
前記所定の地域のＬＲＦデータを用いて、該所定の地域の画像に三角形を生成する手段と、  前記道路領域と建物の前記地盤内に存在する三角形を除去した後に、残った各三角形の法線ベクトルを計算し、閾値以内の三角形だけを残すことで所定のオープンスペースを得る手段と、
残された三角形のＬＲＦデータの集合に、建物の地盤の輪郭と前記道路領域の輪郭とを制約条件として追加する手段と、
該追加に新たな三角形を発生する手段と、
前記オープンスペースの各三角形の頂点の高さに基づいて地盤の３次元モデルを生成する手段と
を備え、
前記合成化手段は、
道路の３次元モデルと建物の３次元モデルと地盤の３次元モデルとを合成した３次元モデルを生成する手段と
を備えたことを要旨とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明では、既存デジタル地図にＬＲＦデータを加えて、道路・建物・地盤の３次元モデル化を行うため、次のような手順で処理を行う。
【００１９】
初めに既存デジタル地図１とＬＲＦデータ２とを同じ座標系に変換して道路のモデル化処理３、建物のモデル化処理４、地盤のモデル化処理５を行う。
【００２０】
［道路のモデル化処理］
既往デジタル地図１にポリラインとして記述されている道路縁より道路領域を生成する。そして、生成された道路領域に対して、道路中心線を求めてから、道路中心線から道路全域への順に高さ情報を付与する。
【００２１】
［建物のモデル化］
本研究では、簡単のため単一の平面屋根を仮定する。建物輪郭は２次元地図上に記述されているため、建物輪郭内のＬＲＦデータの最頻値を屋根の高さに、建物輪郭外にあり、且つ建物輪郭から一定の距離以内にあるＬＲＦデータの最小値を建物の地面高さとする。
【００２２】
［地盤のモデル化］
建物の密集地である都市では等高線データが得にくいため、本研究ではＬＲＦデータをベースにして地盤のモデル化を行う。ただし、限られた点数のＬＲＦデータから地盤の指定を行うため、地盤の詳細は無視し、建物や道路の近辺や平坦なオープンスペースに着目して地盤のモデル化を行うこととした。
【００２３】
次に、道路のモデル化処理３、建物のモデル化処理４、地盤のモデル化処理の詳細を説明する。
【００２４】
図１は本発明の実施の形態に係る３次元デジタル地図作成方法の概略構成図である。
【００２５】
この図１に示す３次元デジタル地図作成方法は、３次元道路モデル化処理部３と、３次元建物モデル化処理部４と、３次元地盤モデル化処理部５とを備えている。
【００２６】
（道路モデル化処理部３）
道路モデル化処理３は、まず、地図から道路データを全て読み出し、この道路の道路縁を制約条件として、すなわち道路縁が必ず、生成したＴＩＮの辺になるようにＴＩＮを発生させる。次に、生成されたＴＩＮの中で道路領域内にある可能性が高いと判断される種三角形を探索し、ここを起点にして隣接する三角形の中で道路内にあると判断される三角形を塗りつぶす。
【００２７】
そして、塗りつぶしされた三角形に隣接する三角形に対してさらに同じ塗りつぶし処理を繰り返すことで、道路領域を塗りつぶされた三角形群であらわす。この処理は、種三角形が見つからなくなるまで繰り返している。
【００２８】
そして、生成できた道路領域において道路中心線を生成して高さ情報を付与する。最後に、高さ情報をもつ中心線から道路領域（道路縁）の各頂点に高さ情報を付与することで、道路の３次元ＴＩＮモデルを生成している。
【００２９】
ここで、この説明にあたって、いくつかの概念を図２に基づいて定義する。まず、元の道路縁の端点（Ｅｎｄ  Ｐｏｉｎｔ）と端点を繋げる線分（点線）を道路のエンドエッジ（Ｅｎｄ  Ｅｄｇｅ）と呼ぶ。対象三角形において、元の道路縁であった辺を主辺（Ｋｅｙ  Ｅｄｇｅ）とし、主辺に対にする頂点を主点（Ｋｅｙ  Ｒｏｉｎｔ）と定義する。また、主点から主辺までの距離を三角形の高さとし、同じ主辺を持つ隣り合う三角形を共主辺三角形と呼ぶことにする。
【００３０】
この３次元道路モデル化処理部３は、図１に示すように、前処理６と、ＴＩＮ発生処理７と、三角形解析処理８と、種三角形探索処理９と、道路領域の塗潰し処理１０と、中心線生成処理１１と、中心線の３次元化処理１２と、道路モデルの生成処理１３とを備えている。
【００３１】
前処理６は、実際のデジタル地図はポリラインで形成されているが、図３の（ａ）に示すように、微細な不連続線等も混入しているので、この前処理では、このようなデジタル地図のエラーを修復（ゴミ取り）して図３の（ｂ）に示す道路地図データを得る。図３の（ｃ）は、ゴミ取り後の道路の画面での地図データを示している。
【００３２】
次に、後述する種三角形の取捨選択を容易にするために、図３の（ｂ）のエラー修正後の地図データを許容範囲内で全ての道路縁を再構築して、図３の（ｄ）に示すように道路縁におけるポリラインの各セグメントの長さがほぼ同じになるようにする。この前処理６が終わった後にＴＩＮ発生処理７を起動させる。
【００３３】
次に、ＴＩＮ発生処理７がこの道路縁を制約条件として図３の（ｅ）に示すようにＴＩＮを発生させる。すなわち、道路縁を制約条件として、道路縁が必ず、生成したＴＩＮ（Ｔｒｉａｎｇｕｌａｔｅｄ  Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ  ｎｅｔｗｏｒｋ）の辺になるように、ＴＩＮ（三角形）を発生させている。そして、三角形解析処理８を起動させる。
【００３４】
次に、三角形解析処理８は、図４の（ａ）に示すように、生成された道路領域内に存在する三角形を解析する。この三角形の解析とは、対象三角形に主辺が存在するかどうか、主点の方向を変更するかどうか、三角形の高さが道路縁内に入っているかどうか等の解析を行う。ここで、主点の方向とは、その主点を通る道路縁の方向である。
【００３５】
このような解析を全ての三角形に行った後に、種三角形探索処理９を起動させる。
【００３６】
種三角形探索処理９は、生成されたＴＩＮの中で道路領域内にある可能性が高いと判断される三角形（以下種三角形と称する）を探索する（図４の（ｂ））。
【００３７】
この種三角形は、必ず以下の条件を満たしている。
（ａ）まだ路面として塗潰しされていないこと。
（ｂ）ただひとつの主辺を持つこと。
（ｃ）主点の方向が唯一であり、主辺と平行すること。
（ｄ）三角形の高さが道路幅のしきい値内であること。
（ｅ）共主辺三角形が存在すれば塗りつぶしされていないこと。
（ｆ）主点以外の角が鋭角であること。
（ｇ）共主辺三角形の高さが自分自身より高いこと。
【００３８】
これらの条件を満たしているものが種三角形候補として探索されて行き、各種三角形候補に対して共主辺三角形の高さと種三角形候補の高さとの比を該当種三角形候補が道路面に存在する確率とし、すべての種三角形候補に前述確率が最とも高い種三角形候補を種三角形として道路領域の塗潰処理１０を起動する。
【００３９】
道路領域の塗潰処理１０は、道路内に存在すると判定された種三角形を塗潰し、さらに、種三角形に隣接する三角形を前記と同様に塗りつぶして行く。これを道路領域内に三角形が見つからなくなるまで繰り返し行う。
【００４０】
つまり、探索した種三角形から図４の（ｃ）に示すように塗りつぶしていく。
【００４１】
このとき、三角形▲１▼は種三角形である。三角形▲１▼をカレント三角形として、カレント三角形の主辺とエンドエッジ以外のエッジを共有する別の三角形を探し、塗り潰していく。塗り潰しされた三角形を新たなカレント三角形として、新たに主辺とエンドエッジ以外のエッジを共有する三角形を塗りつぶして行く（番号は塗りつぶしの順番）。
【００４２】
次に、道路領域の塗潰処理１０は、塗りつぶしされていない三角形を削除して塗り潰しされた三角形だけを残して、図５の（ａ）に示すような道路領域を生成する。図５の（ｂ）は、不要な三角形を除去した実画面の一例を示している。
【００４３】
そして、この処理が終わると中心線生成処理１１を起動させる。中心線生成処理１１は、図５の（ｃ）に示すように、道路領域を構成する各三角形に対して、ただ一つの主辺を持つ三角形であれば、その主辺と並ぶ三角形に中心線を引く。
【００４４】
次に、得られた全ての三角形の中線を繋ぎ、道路中心線を生成する。図５の（ｄ）は道路中心線を引いたときの画面例である。
【００４５】
そして、中心線の三次元化処理１２を起動させる。中心線の３次元処理１２は、道路中心線を構成する各ノードに対して、近傍のＬＲＦデータを探索し、高さの候補値とする。次に滑らかな高さ情報を得るためにスムージング処理を行い、中心線の高さを決定する。
【００４６】
例えば、図６の（ａ）の太い線は道路の中心線、丸印はLRFデータ、点線はサーチエリアである。この図６の（ａ）において、点線上の任意点から中心線への垂線の長さ(垂線の無いところはもっとも近い頂点までの距離)はサーチ距離であり、言い換えれば、点線上の任意点から中心線までの最短距離は一定であり、サーチ距離である。
【００４７】
図６の（ｂ）が点線内のLRF点から中心線まで垂線を引いたことを示すものである。
【００４８】
そして、垂足から中心線の始点までの距離を横軸に、LRF点の高さを縦軸にして示したのが図６の（ｃ）である。
【００４９】
また、中心線の頂点が複数のLRF点の垂足になることもある。例えば、中心線の始点と終点については、始点は二つのLRF点の垂足になっており、終点は三つのLRF点の終点になっている。
【００５０】
そのため、図６の（ｃ）に示すように、始点(Begin)に小さい○が二つ、終点(End)に三つある。
【００５１】
図７の（ａ）は、図６の（ｃ）の各点を最小二乗法を用いて近似直線としたものである。
【００５２】
また、図７の（ｄ）は、中心上の元の頂点に対して、中心線に沿って中心線の始点までの距離(横軸)を利用して、近似直線から高さを求めることを示すものである（黒点）。
【００５３】
そして、このようにして高さを付与した後に、道路モデルの生成処理１３を起動させる。
【００５４】
道路モデルの生成処理１３は、道路領域を構成する各三角形の各頂点から道路中心線に対して垂線を下ろし、その点の高さを各三角形の頂点、すなわち、道路縁の高さとする。
【００５５】
図８の（ａ）の場合は領域▲１▼内の各三角形が中心線と直接に係わるため、直接に中心線から高さ情報をもらう。
【００５６】
領域▲２▼内の三角形の各頂点については、隣のすでに高さ情報が付与された三角形から順次に高さ情報を付与する。例として、図中の点Ａと点Ｂから点Ｃの高さを計算する。例えば、三角形のＡ点、Ｂ点を結ぶ辺の中心と、ＢとＣとを結ぶ辺の中心を求め、これらの辺の中心を線で結ぶ。このようにして高さ情報を与えて生成したのが図８の（ｂ）の３次元道路画像である。
【００５７】
（建物のモデル化処理）
一方、建物のモデル化処理部４は、図１に示すように、前処理１５と、屋根の高さの算出処理１６と、地面の高さ算出処理１７とを備えて、図９に示すように屋根の高さと、地面の高さを求める。
【００５８】
これは、建物輪郭はデジタル地図上に記述されているため、建物の上下（屋根と地面）の高さ情報を追加している。
【００５９】
前処理１５は、デジタル地図は特定の図郭単位に分割されていることが多いため、図１０の（ａ）に示すように、一つの建物が隣接する二つのメッシュに分けられている場合がある。建物のモデル化を行うため、図１０の（ｂ）に示すように、分割された建物を連結する必要がある。また、地図に入ったゴミを除外する必要がある。
【００６０】
例えば、図１０の（ａ）に示すように、建物Ｂは図郭Ａと図郭Ｂとに渡っている。このため、図郭Ａと図郭Ｂとの境界線上にある頂点を無くすことで、建物Ｂの境界線を連結させる。
【００６１】
また、例えば建物Ｃは、頂点数が少なく、かつ形状は細長いので、建物ではないとして除去するゴミ取りを行う。
【００６２】
このような処理を各建物について施した後に、屋根の高さ情報の算出処理１６を起動させる。
【００６３】
屋根の高さ情報の算出処理１６は、平面屋根である前提として、建物輪郭内にあるすべてのＬＲＦデータのＺ値の最頻値を求めて、平面屋根の高さとする（図１０の（ｃ））。
【００６４】
このような処理を各建物について施した後に、地面の高さの算出処理１７を起動させる。
【００６５】
この処理は、図１１の（ａ）に示すように、建物輪郭外にあり、かつ建物輪郭から所定距離（固定値）内にあるＬＲＦデータの最小値を建物の地面の高さとする。
【００６６】
前述の処理によって得られた建物の高さから図１１の（ｂ）に示すように、建物の３次元画像が得られる。つまり、図１１の（ｃ）に示す２次元原図から図１１の（ｄ）に示すような建物の立体図になる。
【００６７】
また、地盤のモデル化処理部５は、ＴＩＮ発生処理２０と、建物・道路の内点の削除処理２１と、平坦な三角形の探索処理２２と、地盤モデルの生成処理２３とを備え、ＬＲＦデータをベースにして地盤のモデル化を行う。ただし、限られた点数のＬＲＦデータから地盤の推定を行うため、地盤の詳細は無視し、建物や道路の近辺や平坦なオープンスペースに着目して地盤のモデル化を行う。
【００６８】
ＴＩＮ発生工程２は、ＬＲＦデータを利用して図１２の（ａ）に示すようにＴＩＮを発生させる。
【００６９】
次に、建物・道路の内点の削除処理２１は、図１２の（ｂ）に示すように、建物や道路内に位置するＬＲＦデータを削除した後に、それを頂点とした三角形を除去する。
【００７０】
次に、平坦な三角形の探索処理２２は、図１３の（ａ）に示すように、平坦なオープンスペースを検出するため、生成された各三角形の法線ベクトルを計算して、しきい値以内の三角形だけを残し、この残した三角形を塗りつぶす（図示せず）。
【００７１】
次に、地盤モデルの生成処理２３は、図１３の（ｂ）に示すように、残された三角形の点の集合に建物の地面輪郭と道路領域の輪郭を制約条件として追加して、ＴＩＮを新たに発生させ、地盤のＴＩＮモデルを生成する（図示せず）。
【００７２】
そして、合成化処理部１４は、前述の処理によって得られた道路モデル化データ、建物のモデル化データ及び地盤のモデル化データとを入力してこれらを合成し、その結果図１３の（ｃ）に示す３次元モデルを得る。
【００７３】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、航空機搭載型レーザレンジファインダー（ＬＲＦ）で取得したＬＲＦデータを利用して、道路、建物、地盤等を素早く３次元化することができるので、３次元地理情報システムの構築に貢献できる。その３次元地理情報システムを利用して、都市計画や防災などの分野に望まれている３次元表示・３次元シミュレーションを効率よく実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態の３次元デジタル地図作成装置の概略構成図である。
【図２】道路領域の検出に関する定義を説明する説明図である。
【図３】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図４】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図５】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図６】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図７】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図８】道路モデルの作成過程を説明する説明図である。
【図９】建物の地盤領域の生成を説明する説明図である。
【図１０】建物のモデル化の生成を説明する説明図である。
【図１１】建物のモデル化の生成を説明する説明図である。
【図１２】地盤のモデル化の生成を説明する説明図である。
【図１３】地盤のモデル化の生成を説明する説明図である。
【符号の説明】
３  ３次元道路モデル化処理部
４  次元建物モデル化処理部
５  ３次元地盤モデル化処理部
１４  合成化処理部
【図１】
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【図２】
0004619504.tif 000003
【図３】
0004619504.tif 000004
【図４】
0004619504.tif 000005
【図５】
0004619504.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004619504.tif 000008
【図８】
0004619504.tif 000009
【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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