(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル化された地形図や施設図などの相互の位置ずれ歪みを補正する時空間データ管理装置において、
該地形図や施設図などのうち基準となる基準地図を格納し、該基準地図の複数の位置に対応して、補正対象地図の年代別に複数の基準点を登録しておく記憶装置と、
該地形図や施設図などのうち該補正対象地図と該補正対象地図の年代に対応する該基準点が設定されている該基準地図とを該記憶装置から検索して読み出す検索処理手段と、
該検索処理手段によって該記憶装置から読み出された該地形図や施設図などのうち該補正対象地図と該補正対象地図の年代に対応する該基準点が設定されている該基準地図とを、表示装置でその有効表示座標に合わせて、重ねて表示させる編集処理手段と、
該表示装置で該基準地図と該補正対象地図とが重なって表示されることによって確認される該補正対象地図上での該基準地図の該基準点に対応する少なくとも３つの補正基準点で構成される閉図形が、該補正基準点に対応する該基準地図の少なくとも３つの基準点で構成される閉図形に幾何学的に一致するように、アフィン変換を行なう変換手段と
を備えることを特徴とする時空間データ管理装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記記憶装置には、前記基準地図が年代別に記憶されており、
前記表示装置に表示される前記基準地図は、前記記憶装置で検索されて前記表示装置に表示される前記補正対象地図に該当する年代の基準地図であることを特徴とする時空間データ管理装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記変換手段は、前記検索処理手段で検索されて前記表示装置で前記基準地図と重ねて表示される前記補正対象地図に次々に対応付けられた少なくとも３つの前記補正基準点で構成される前記閉図形を順次抽出し、抽出された前記閉図形毎に、抽出された前記閉図形に該当する前記基準地図の前記閉図形に対応する位置座標相互でアフィン変換を行なうことを特徴とする時空間データ管理装置。
【請求項４】
請求項１または２において、
前記基準点の設定する地図上の位置は街区，道路，交差点など、目標物の位置が特定できる対象物としたことを特徴とする時空間データ管理装置。
【請求項５】
請求項１または２において、
前記変換手段でのアフィン変換のために表示装置で表示される前記基準点及び前記補正基準点の位置座標とは、緯度，経度で示した座標とすることを特徴とする時空間データ管理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル化した地形図や施設図などを管理し、表示処理する地理情報システムに利用する時空間データ管理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地理情報システムが扱うデジタル化データは、最新時点の状況を表現する場合が多い。地図は、その作成時期により、多種多様なサイズや縮尺，表現形式を持ち、特に、測量技術が現在とは大きく異なる時代のものでは、現在の地図と重畳させても、位置ずれを生じる。また、シンボル形状，文字表音方法も年代によって異なる。このため、特定の年代の地図を現在の地図と比較しようとした場合、表現形式が合わず、判読しにくくなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、特定の年代を指定した場合、その年代の地図に統一した表現形式で表示するとともに、基準位置に合わせた位置補正処理ができる時空間データ管理装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、デジタル化された地形図や施設図などの相互の位置ずれ歪みを補正する時空間データ管理装置において、地形図や施設図などのうち基準となる基準地図を格納し、基準地図の複数の位置に対応して、補正対象地図の年代別に複数の基準点を登録しておく記憶装置と、地形図や施設図などのうち補正対象地図と補正対象地図の年代に対応する基準点が設定されている基準地図とを記憶装置から検索して読み出す検索処理手段と、検索処理手段によって記憶装置から読み出された地形図や施設図などのうち補正対象地図と補正対象地図の年代に対応する基準点が設定されている基準地図とを、表示装置でその有効表示座標に合わせて、重ねて表示させる編集処理手段と、表示装置で基準地図と補正対象地図とが重なって表示されることによって確認される補正対象地図上での基準地図の基準点に対応する少なくとも３つの補正基準点で構成される閉図形が、補正基準点に対応する基準地図の少なくとも３つの基準点で構成される閉図形に幾何学的に一致するように、アフィン変換を行なう変換手段とを備えるものである。
また、上記記憶装置には、基準地図が年代別に記憶されており、表示装置に表示される基準地図は、記憶装置で検索されて表示装置に表示される補正対象地図に該当する年代の基準地図であるものである。
【０００５】
上記基準点を設定する地図上の位置とは、街区，道路，交差点など、目標物などの位置が特定できる対象物としている。
【０００６】
上記変換手段は、上記検索処理手段で検索されて表示装置で基準地図と重ねて表示される補正対象地図に次々に少なくとも３つの上記補正基準点で構成される上記閉図形を順次抽出し、抽出された上記閉図形毎に、抽出された上記閉図形に該当する上記基準地図の上記閉図形に対応する位置座標相互でアフィン変換を行なう。
【０００７】
上記変換手段でのアフィン変換のために上記表示装置で表示される上記基準点と上記補正基準点の位置座標とは、緯度，経度で示した座標とするものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って説明する。
図１は本発明による時空間データ管理装置の一実施形態を示す要部構成図であって、年代別表示基準情報提供及び位置座標補正処理を行なうものであり、１０はＣＰＵ（中央処理ユニット）、１１はファイル装置、１１０は図面データファイル、１１１は属性データファイル、１１２は年代別基準点データファイル、１２はメインメモリ、１４はディスプレイ（表示装置）、１５はキーボード、１６はマウス、２１は操作入力処理、２２は年代別図面検索処理部、２３は年代別属性検索処理部、２６は年代別位置座標補正処理部、２７は年代別表示編集処理部、２５は年代別近傍図形検索基準点位置自動照合処理部、２４は年代別基準点ファイル作成部、２８は図形表示部である。
【０００９】
また、図２は図１に示す時空間データ管理部のブロック構成図であって、１３は画面入力装置、１７はデータ入力装置、１８は画面出力装置、１９は伝送路であり、図１に対応する部分には同一符号を付けている。
【００１０】
図１及び図２において、この実施形態は、ＣＰＵ１０やファイル装置１１，メインメモリ１２，画面入力装置１３，ディスプレイ１４，キーボード１５，マウス１６，データ入力装置１７，画面出力装置１８を備えており、これらはデータ伝送路１９を介して互いに接続される。また、ＣＰＵ１０は、操作入力処理２１や年代別画面検索処理部２２，年代別属性検索処理部２３，年代別位置座標補正処理部２６，年代別表示編集処理部２７，年代別近傍図形検索基準点位置自動照合処理部２５，年代別基準点ファイル作成部２４の各機能を備えている。
【００１１】
かかるＣＰＵ１０の機能のうち、操作入力処理２１はキーボード１５やマウス１６からの入力処理を行なう。年代別画面検索処理部２２は、操作入力処理部２１からの入力に応じて、ファイル装置１１の画面データファイル１１０の図形更新と図形情報抽出を行なう。同様にして、年代別属性検索処理部２３はファイル装置１１の属性データファイル１１１の更新と抽出を行なう。
【００１２】
ファイル装置１１には、複数の図形の集合による図面、例えば、水道，ガスの系統図や電気，電話の配線系統図など施設図面に関する図形情報や図形に関連する属性情報が施設図面データとして格納されている。施設図面データのうち地形図や管路図などの図形データは、図形情報として画面データファイル１１０に格納されている。また、図形に関係する町名、管口径、管種などの文字・数値で表現される属性データは、属性情報として属性データファイル１１１に格納されている。属性データファイル１１１には、縮尺，測地系，図法なども属性情報として格納されている。
【００１３】
図形データの入力は、例えば、紙に書かれた図面を画面入力装置１３によって一定間隔でスキャンして読み取ることによって行なわれる。読み取られた図形データは、その濃淡に応じて濃淡階調化され、濃淡階調化された図形データはデジタル画像データとしてコード化され、コード化されたデータが画面入力装置１３から入力される。
【００１４】
図３はファイル装置１１での図面データの構成と図形座標との関係を示す説明図である。
【００１５】
施設図面の場合、図３（ａ）に示すように、これは複数の図面１，２，……から構成され、各図面に関する図形データを夫々複数の図面データファイル♯１〜＃ｎに分割して画面データファイル１１０に格納する。また、図形データは、図３（ｂ）に示すように、直交座標系を基準とした位置データに従って生成され、各図形の大きさは図面サイズに応じてそのＸ軸，Ｙ軸方向における長さＸ0，Ｙ0によって決定される。
【００１６】
図４は図形データの階層構成を示す図であって、図４（ａ）は図形データを示し、この図形データは、道路（図４（ｂ）），家枠（図４（ｃ）），管渠（図４（ｄ））の３段階に階層分離されたデータ構造となっている。これらのデータのうち、必要に応じて各階層のデータを重ね合わせることにより、図４（ａ）に示すような図形データが形成されることができる。
【００１７】
一方、属性情報を構成する属性データは、キーボード１５から入力されるか、フロッピディスクなどのデータを一括して入力できるデータ入力装置１７から入力される。各属性データは、各図形データに関連づけられて、図１に示す属性データファイル１１１に記憶される。なお、データ入力装置１７は、既にデジタル化された地形図や管路図などの施設図面データを、図面データとして、図１に示す画面データファイル１１０に格納する場合にも用いられる。
【００１８】
ファイル装置１１に記憶された図面データや属性データのうち、ＣＰＵｌ０の処理に伴うデータ、即ち、ＣＰＵｌ０の処理中のデータや図面データの検索や編集などの処理を実行するためのプログラムや索引図に関するデータは、メインメモリ１２に格納される。
【００１９】
ファイル装置１１に格納された施設図面を管理するには、キ−ボード１５やマウス１６からの入力情報を基に、ＣＰＵ１０が各種の演算処理を行なってファイル装置１１内のデータを検索する。そして、検索したデータを基に指定の施設図面をディスプレイ１４の画面上に表示する。図面データは、ディスプレイ１４の表示領域である有効表示座標に合わせて、年代別表示編集処理装置２７で編集される。この編集されたデータを基に、指定の施設図面がディスプレイ１４の画面上に表示される。画面上に施設図面に関する画像が表示されることにより、オペレータは目的の図面の内容を知ることができる。
【００２０】
次に、この実施形態の年代別位置座標補正方法を説明する。
【００２１】
位置誤差を補正するためには、基準点座標が必要になる。そこで、先ず、年代別の基準地図上に基準点を予め決めておく。
【００２２】
図５は基準点コードの付与方法を示す説明図である。
【００２３】
例えば、図５（ａ）に示すように、地形図の異なる道路交差点の少なくとも３カ所の端点について基準点測量をした結果を、基準点Ｐl，Ｐ2，Ｐ3として基準地図５０の上に貼りつける。次に、図５（ｂ）に示すように、補正対象地図５１の位置Ｐl〜Ｐ3を含む領域を選択して表示する。基準地図５０上の基準点Ｐl，Ｐ2，Ｐ3は、補正対象地図５１上では、位置ずれのために、通常は道路交差点の端点とは外れた位置にある。補正対象地図５１上で、基準地図５０の道路交差点の対応する端点位置を目視による図形形状の照合により、これら基準点Ｐl，Ｐ2，Ｐ3に対応付けしたものが、基準点補正位置Ｐl’，Ｐ2’，Ｐ3’である。
【００２４】
基準点コードの位置座標は、緯度，経度で表わす。緯度，経度は絶対座標であり、画面上で表示する地図位置は画面上での相対座標であって、これらを緯度，経度の絶対座標と対応させておくことにより、管理がし易くなる。こうした緯度，経度による座標は、基準地図及び補正対象地図の両者共に地図デ一タの一部として具えており、両地図での同一基準点の指定割付けは、座標値を指定することにより、相互に可能である。
【００２５】
基準地図は、図面の補正が予め完了しているもの、または、縮尺率が１／５００程度の道路台帳そのものを基準とする。これは、絶対的な位置精度が高い方を基準とするためである。地図の位置ずれは、座標歪みに応じて変換する必要がある。画像歪みを持つ補正対象地図の基準地図からみた位置ずれ判別の仕方は以下となる。
【００２６】
（１）縮尺の異なる場合には、基準地図上の数点の座標と補正対象地図上の数点の座標との間で互いに差分をとり、縮尺の度合いを判定する。例えば、基準地図上のＰlからＰ2への画面上での距離と補正対象地図上のＰl’からＰ2’への画面上の距離との差分をとることにより、縮尺の違いの度合いがわかる。なお、上下左右に単にずれている（位置シフトしている）場合には、上記距離が一致していることでわかる。
【００２７】
（２）位置ずれが、回転や回転と縮尺とのからみによる場合には、回転や縮尺のわかる判定法が必要である。例えば、図５（ａ），（ｂ）の画面上３点である基準点Ｐl，Ｐ2，Ｐ3を相互に利用して、歪みの度合いである回転や縮尺の度合いを判定する。具体例として、図５（ａ），（ｂ）の基準点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の画面上での三角形相互を比較する。
【００２８】
（３）位置ずれが地図上の多くの場所で発生している場合には、多数の位置に基準点を設定し、位置を更新しながら、次々に各更新位置近辺での位置ずれを判定する。
【００２９】
こうした位置ずれは自動的に判定でき、その補正処理には、幾何学的な地図の一致を図る処理を行なう。その代表的な例は、移動処理や回転処理などの種々の線形変換が可能なアフィン変換である。ずれの内容に応じて、選択されたアフィン変換法を利用して補正処理を行なう。
【００３０】
例えば、対象地形図の位置補正をする場合には、対象地形図の構成点３点に関しての回転や移動などのアフィン変換により、基準点補正位置Ｐl’,Ｐ2’,Ｐ3’で囲まれる閉図形を１ブロック目として、対応付けられる基準地図の基準点Ｐ1，Ｐ2，Ｐ3の間で、アフィン変換する。同様に、次の閉図形Ｐ1’，Ｐ2’，Ｐ4’を２ブロック目としてアフィン変換する。これを順次繰り返して、対象地形図全てのアフィン変換を完了する。なお、非線形変換も採用可能である。
【００３１】
図１における年代別位置座標補正処理部２６は、画面データファイル１１０あるいはデータ入力装置１７（図２）より入力されたデジタル化された施設図面データに対して、位置ずれに応じたアフィン変換を行ない、位置座標補正処理をする。このアフィン変換は、静止画像処理分野では、多用されており、年代別位置座標補正処理部２６はアフィン変換の基本コンピュータソフトを搭載している。
【００３２】
図６はこの年代別位置座標補正処理部２６で実行する位置座標補正処理方法の一具体例の手順を示すフローチャートである。
【００３３】
同図において、まず、年代別画面検索処理部２２により、該当する年代の基準の対象地形図を画面データファイル１１０より検索して表示し、この表示中の基準対象地形図での街区や道路交差点，目標物などの位置関係が明確に判定できる対象物位置で測量した基準点コードを画面上で割り付ける（ステップ１０１）。この割り付けは、基準対象地形図に対して行なわれるもので、更新の必要がない場合には、一度登録すれば、毎回行なう必要はない。
【００３４】
この割付けは、作業員が表示画面を見ながら行なうか、または、高精度ＧＰＳ測量で得られた基準点の緯度・経度座標により、自動配置する。この基準点情報は、年代別基準点ファイル作成部２４（図１）により、ファイル装置１１の基準点ファイル１１２に格納される。なお、基準点情報は、測量によって更新，増強される。
【００３５】
次に、位置補正の対象地形図を画面データファイル１１０より検索して表示する。また、同様に、位置補正の対象地形図に対応する基準の地形図を画面データファイル１１０より検索して表示する。そして、これら表示中の基準地形図と位置補正の対象地形図とを重畳して、基準点と対応した基準点補正コードの対応付けを画面上で確認する（ステップ１０２）。
【００３６】
次に、基準地形図に対し、位置補正の対象地形図の基準点補正コードの位置歪みを補正する。例えば、図５（ｂ）に示すように、位置補正の対象地形図の基準点補正コードが指示する３点構成の閉図形を抽出し、同様に対応付けられる図５（ａ）に示す基準地形図の３点構成の閉図形との間で位置歪みの状態を検出し、この位置歪みをなくすように、座標補正する。かかる座標補正には、図形データの位置歪み補正に用いられるアフィン変換を使用する。変換結果は、一次的にメインメモリ１２に格納する（ステップ１０３）。
【００３７】
次に、位置補正の対象地形図での基準点の補正点で決まる３点構成の次の閉図形群を抽出し、該当するものがないかどうかを判定する（ステップ１０４）。全部の図形群が終了していない場合には、ステップ１０３に戻り、該当図形群の位置歪みを補正する。変換結果は、同様にして、一時的にメインメモリ１２に格納する。
【００３８】
全部の図形群が終了した場合には（ステップ１０４）、次に、メインメモリ１２に格納された位置補正の対象地形図の変換結果を読み出し、年代別表示編集処理部２７で基準地形図と対象地形図を重ね合わせ処理し、ディスプレイ１４の図形表示部２８に表示する。また、メインメモリ１２にある変換結果は、該当画面データファイル１１０にも格納保存する（ステップ１０５）。
【００３９】
以上のようにして、年代別の基準地図と補正対象地図との基準点位置を対応付けることにより、正確な緯度・経度に補正された地形図が得られる。また、測量結果を、その地形図に重畳する場合にも、位置ずれのない重ね合わせ表示ができる。
【００４０】
なお、ステップ１０２では、位置補正の対象地形図上での基準点補正コードの割付けを目視確認によって手動で行なうようにしたが、基準点補正コードの割付けを自動的に実行させるやり方もある。
【００４１】
例えば、図１における年代別近傍図形検索基準点位置自動照合処理部２５において、次のようにして、基準点補正コードの自動割付け処理が行なわれる。
【００４２】
即ち、基準点の位置を割り付けた基準の地形図部分の特徴を位置補正の対象地形図と、図形形状をもとに、自動的に照合することにより、位置補正の対象地形図の基準点補正コードを自動的に割り付ける。これにより、位置補正の対象地形図上での基準点補正コードが自動割付けでき、位置補正の対象地形図の位置補正が自動的に実行できる。
【００４３】
以上の具体例では、基準図形と補正対象図形との対応位置に基準点コード及び基準点補正コードを割り当てたが、両者の位置関係が直接に対応しない場合であってもよい。但し、両者が直接に対応しない場合には、それらの相互関係を示す対応データをテーブルに用意し、この対応データを用いて相互変換をする。なお、この変換は、基準図形側の対応点を基準とする。
【００４４】
以上のこの実施形態による年代別表示基準情報提供及び位置座標補正処理は、利用者が単独で利用するだけでなく、ユーザの補正要求に応えるサービスシステムとしても構成できる。
【００４５】
図７はかかる年代別表示基準情報提供及び位置座標補正サービスシステムの一具体例を示す構成図であって、３１は利用者端末装置、３２は通信網、３３は通信制御装置、３４はファイアウォール、３５は年代別位置座標補正処理装置、３６は料金処理装置である。
【００４６】
同図において、利用者端末装置３１は、必要に応じて、通信網３２を介し、位置座標を補正したい対象地形図データを登録先である位置座標補正処理装置３５を有する運用システムに送信する。この対象地形図データは通信制御装置３３で受信され、ファイアウォール３４で加入者であるか否かの判定がなされた後、年代別位置座標補正処理装置３５に送られる。なお、利用者端末装置３１は、対象地形図の緯度，経度や縮尺などの属性情報も送信する。
【００４７】
年代別位置座標補正処理装置３５は、予め複数の基準地形図を備えており、利用者端末装置３１からの属性情報に応じて対象となる基準地形図を選択する。この選択された基準地形図に対し、補正対象地形図の位置補正処理を、前述のように、実施し、その補正結果を通信制御装置３３及び通信網３２を経由して該当する利用者端末装置３１に送信する。
【００４８】
利用者は、この位置座標補正結果を利用する。また、利用者からの位置座標補正処理要求に対しては、料金処理装置３６より、変換処理量に応じた従量制課金、あるいは定額処理課金がなされる。
【００４９】
このようにして、利用者は、年代別位置座標補正処理装置３５を持たなくても、利用者端末装置３１から、必要に応じて、対象地形図の位置座標補正結果を利用することができる。
【００５０】
位置補正の基準となる基準点コードは、利用者端末装置３１から年代別位置座標補正処理装置３５に問い合わせすることにより、通信網３２経由で入手することもできる。この場合、位置座標補正の対象地形図には、利用者がこの基準点補正コードを対応位置に割り当てた後に、利用者端末装置３１から送信するようにしてもよい。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、年代別の基準地形図と補正対象地形図との基準点の位置を対応付けすることにより、正確な緯度・経度に補正された地形図が得られる。また、測量結果を補正対象の地形図に重畳する場合、位置ずれなく重ね合わせ表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による時空間データ管理装置の一実施形態の要部を示す構成図である。
【図２】図１に示す実施形態の全体構成を示すブロック図である。
【図３】図１におけるファイル装置での図面構成と図形座標との関係を示す説明図である。
【図４】図１に示す実施形態での図形データの階層構造の説明図である。
【図５】図１に示す実施形態での位置補正の対象地形図への基準点の付与を示す説明図である。
【図６】図１に示す時空間データ管理装置での年代別位置座標補正処理方法の一実施形態を示すフローチヤートである。
【図７】本発明による年代別表示基準情報提供及び位置補正サービスシステムの一構成例を示す図である。
【符号の説明】
１０  ＣＰＵ
１１  ファイル装置
１２  メインメモリ
１３  図面入力装置
１４  ディスプレイ
１５  キーボード
１６  マウス
１７  データ入力装置
１８  図面出力装置
２１  操作入力処理部
２２  年代別図面検索処理部
２３  年代別属性検索処理部
２４  年代別基準点ファイル作成部
２５  年代別近傍図形検索基準点位置自動照合処理部
２６  年代別位置座標補正処理部
２７  年代別表示編集処理部
２８  画面表示部
３１  利用者端末装置
３２  通信網
３３  通信制御装置
３４  ファイアウォール
３５  年代別位置座標補正処理装置
３６  料金処理装置
１１０  図面ファイル
１１１  属性データファイル
１１２  年代別基準点データファイル
【図１】
0004630528.tif 000002
【図２】
0004630528.tif 000003
【図３】
0004630528.tif 000004
【図４】
0004630528.tif 000005
【図５】
0004630528.tif 000006
【図６】
0004630528.tif 000007
【図７】
0004630528.tif 000008