(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表面上を２次元座標に沿って配列される複数のメッシュで区画し、該メッシュの各格子点における標高値により構成された数値地図データから、各格子点の標高値ｋを取得する処理と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点で構成される範囲を該格子点の近傍範囲とし、該近傍範囲内の複数の格子点の標高値ｋの中から最高標高値ｋｍａｘ及び最低標高値ｋｍｉｎを取得する処理と、取得した最高標高値ｋｍａｘ、最低標高値ｋｍｉｎ及び標高値ｋに基づき、Ｒ＝（ｋ−ｋｍｉｎ）／（ｋｍａｘ−ｋｍｉｎ）の式により、各格子点ごとに比標高Ｒを算出する処理と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点の標高値ｋをそれぞれ取得し、これら複数の標高値ｋに基づき該格子点における斜面の傾斜角θを算出する処理と、前記標高値ｋ、比標高Ｒ及び傾斜角θに基づき、Ｔ＝ｌｏｇ（ｋ×Ｒ×ｔａｎθ）の式により、各格子点ごとに地貌指数Ｔを算出する処理と、該地貌指数Ｔに基づき各格子点ごとに色画像データを算出し、該色画像データを該当する格子点に対応させることにより地貌図を作成し、表示部に表示又は出力部に出力する処理をコンピューターに実行させるべく機能することを特徴とする数値地図データ処理プログラム。
【請求項２】
請求項１に記載のプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記憶媒体。
【請求項３】
地表面上を２次元座標に沿って配列される複数のメッシュで区画し、該メッシュの各格子点における標高値により構成された数値地図データから、各格子点の標高値ｋを取得する手段と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点で構成される範囲を該格子点の近傍範囲とし、該近傍範囲内の複数の格子点の標高値ｋの中から最高標高値ｋｍａｘ及び最低標高値ｋｍｉｎを取得する手段と、取得した最高標高値ｋｍａｘ、最低標高値ｋｍｉｎ及び標高値ｋに基づき、Ｒ＝（ｋ−ｋｍｉｎ）／（ｋｍａｘ−ｋｍｉｎ）の式により、各格子点ごとに比標高Ｒを算出する手段と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点の標高値ｋをそれぞれ取得し、これら複数の標高値ｋに基づき該格子点における斜面の傾斜角θを算出する手段と、前記標高値ｋ、比標高Ｒ及び傾斜角θに基づき、Ｔ＝ｌｏｇ（ｋ×Ｒ×ｔａｎθ）の式により、各格子点ごとに地貌指数Ｔを算出する手段と、該地貌指数Ｔに基づき各格子点ごとに色画像データを算出し、該色画像データを該当する格子点に対応させることにより地貌図を作成し、表示部に表示又は出力部に出力する手段を備えることを特徴とする数値地図データ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、数値地図のデータに基づいて地形を数値化して表し、さらにその数値に基づいて可視性に優れた地図を作成する数値地図データ処理プログラム及び数値地図データ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地形を２次元平面である地図上に視覚化して表現することは従来から多くの試みがなされており、一般に地形を表現する地図には等高線図、陰影図、標高図、傾斜分布図等がある。等高線図は、同一標高地点を線で結ぶことによって地形を表現する方法である。陰影図は、特定方向からの光の照射をシミュレーションすることにより立体的に地形を表現する方法である。標高図は、標高を一定の区分で色分けして表示することにより地形を表現する方法である。傾斜分布図は、地形の傾斜量と明度、彩度等を対応させることにより地形を表現する方法である。それらの地図の多くは、地形を経度方向、緯度方向にそれぞれ分割して形成したメッシュと標高を対応させることにより地形をデータ化した数値地図データを基に作成されている。
【０００３】
そして、その数値地図データの処理方法としては、隣接するメッシュの標高データを比較することにより数値地図の標高データの切捨てによる誤差が最も少ない標高データが関連付けられたメッシュを基準メッシュとし、さらにその基準メッシュの標高データを基準標高データとして設定することにより、基準メッシュの座標値及び基準標高データから同一の基準標高データを結んで誤差が少ない高精度の等高線を描き、傾斜面を高精度に表すことができる数値地図データの処理方法がある（特許文献１）。また、地形の表示方法としては、ベクトル場を立体的属性も含めて直感的に視覚化することにより、地形の凹凸部の高低及び傾斜を立体的に色調表現していわゆる赤色立体地図を作成する視覚化処理システムがある（特許文献２）。
【特許文献１】特開２００３−２０８０９４号公報
【特許文献２】特許第３６７０２７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、等高線図は、一定の標高間隔で等高線を作成するから、傾斜が急な地点では等高線間隔が密になりすぎ、また、傾斜が緩やかな地点では等高線間隔が広くなりすぎてしまい地形を正確に表現できず、視覚的に地形を把握しづらいという問題がある。特に崖部は等高線間の隙間がなくなり表現することが出来ないから、崖記号に置き換えるという煩雑な作業が必要となるという問題もある。
【０００５】
陰影図は、斜め上方から光を当て地形の起伏を表現するものであるから、特定方向の傾斜が強調され、光が当たらず影になる箇所は暗くなって見えづらくなる。さらに凹凸が小さい地形は表現することが出来ないから、起伏が少なく平坦な平野部を表現することは出来ない。また、光の当たる向きによって見え方が異なる、凹凸が反転して見えてしまうという問題もある。
【０００６】
標高図としては標高段彩図や等高線図などがあるが、いずれも高標高地域では表現が密になるが、低標高地域では標高の変化が乏しく表現が疎になり地形を詳細に表現をすることが出来ない。また、斜面が上昇斜面であるのか下降斜面であるのかを見分けることが困難であり、尾根部と谷部を見誤るおそれがあるから、地形を正確に判読するにはある程度の熟練を要する。さらに、地図全体として地形が立体的に表されているとはいえず、視覚的に地形を捉えるのが困難であるという問題もある。
【０００７】
傾斜分布図では同一の傾斜箇所は同一表現になるから、例えば、尾根部でも谷部でもゼロ傾斜となる場合は同一表現となり、平地と山地の区別が不明瞭で尾根と谷の区別がつかない。また斜面の凹凸も不明瞭になるという欠点もある。そして、傾斜図は傾斜角に基づき地形を表現するものであるから、起伏が乏しく傾斜が少ない平野部を表現することが出来ない。このように、２次元平面上では標高や傾斜などの個別のデータのみによって地形の特徴を直感的に把握できるように表現することは難しい。
【０００８】
一方、上述の特許文献１の数値地図データの処理方法によって作成される地図は、標高データのみの単一表現であるから従来の地形表現方法の範疇を出ず、必ずしも可視性に優れているとはいえず、平坦で起伏の少ない低平地を明確に表現するのには難がある。また、上述の特許文献２の視覚化処理システムによって作成されるいわゆる赤色立体地図は、傾斜量が大きいほど赤く表示し、標高が高いほど明るく、低いほど暗く表示することにより構成される地図であり、標高が高くて凹凸が多い山地の表現には優れているが標高が低く凹凸の少ない地形を詳細に表現することができず、平野部や都市部の表現には不向きである。さらに単純なグラデーション表示ではないから、他の地図との重ね合わせが困難であるという問題もある。
【０００９】
本発明は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもので、数値地図データに基づいて地形を複数の要素からなる数値で表すことにより地形の様々な数値解析を可能にし、さらにその数値に基づいて可視性に優れた地図を作成する数値地図データ処理プログラム及び数値地図データ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するために構成された本発明の手段は、地表面上を２次元座標に沿って配列される複数のメッシュで区画し、該メッシュの各格子点における標高値により構成された数値地図データから、各格子点の標高値ｋを取得する処理と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点で構成される範囲を該格子点の近傍範囲とし、該近傍範囲内の複数の格子点の標高値ｋの中から最高標高値ｋｍａｘ及び最低標高値ｋｍｉｎを取得する処理と、取得した最高標高値ｋｍａｘ、最低標高値ｋｍｉｎ及び標高値ｋに基づき、Ｒ＝（ｋ−ｋｍｉｎ）／（ｋｍａｘ−ｋｍｉｎ）の式により、各格子点ごとに比標高Ｒを算出する処理と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点の標高値ｋをそれぞれ取得し、これら複数の標高値ｋに基づき該格子点における斜面の傾斜角θを算出する処理と、前記標高値ｋ、比標高Ｒ及び傾斜角θに基づき、Ｔ＝ｌｏｇ（ｋ×Ｒ×ｔａｎθ）の式により、各格子点ごとに地貌指数Ｔを算出する処理と、該地貌指数Ｔに基づき各格子点ごとに色画像データを算出し、該色画像データを該当する格子点に対応させることにより地貌図を作成し、表示部に表示又は出力部に出力する処理をコンピューターに実行させるべく機能することにある。
【００１１】
また、請求項２に係る本発明を構成する手段は、請求項８に記載のプログラムを記録したコンピューター読み取り可能な記憶媒体とすることにある。
【００１２】
また、請求項３に係る本発明を構成する手段は、地表面上を２次元座標に沿って配列される複数のメッシュで区画し、該メッシュの各格子点における標高値により構成された数値地図データから、各格子点の標高値ｋを取得する手段と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点で構成される範囲を該格子点の近傍範囲とし、該近傍範囲内の複数の格子点の標高値ｋの中から最高標高値ｋｍａｘ及び最低標高値ｋｍｉｎを取得する手段と、取得した最高標高値ｋｍａｘ、最低標高値ｋｍｉｎ及び標高値ｋに基づき、Ｒ＝（ｋ−ｋｍｉｎ）／（ｋｍａｘ−ｋｍｉｎ）の式により、各格子点ごとに比標高Ｒを算出する手段と、各格子点ごとに該格子点を囲繞する複数の格子点の標高値ｋをそれぞれ取得し、これら複数の標高値ｋに基づき該格子点における斜面の傾斜角θを算出する手段と、前記標高値ｋ、比標高Ｒ及び傾斜角θに基づき、Ｔ＝ｌｏｇ（ｋ×Ｒ×ｔａｎθ）の式により、各格子点ごとに地貌指数Ｔを算出する手段と、該地貌指数Ｔに基づき各格子点ごとに色画像データを算出し、該色画像データを該当する格子点に対応させることにより地貌図を作成し、表示部に表示又は出力部に出力する手段を備えることにある。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、上述の構成とすることにより以下の諸効果を奏する。
（１）浸食前の地形を表す浸食原面と浸食下限面の間のどこに地表面が位置しているかを表す比標高という値を定義し、その値に基づき地図を作成して地形を表現することにより、浸食により形成される地表面上の微細な起伏や、浸食によって形成される河川の生成過程や分布状況を的確に把握することができる。
（２）地形を対数変換した値で表し、その値に基づいて地図を作成することにより、標高が低く、起伏が乏しい地域を大きく強調して表現することができるから、従来の表現方法では表現することが難しい標高が低く、起伏の乏しい低平地部、都市部及び丘陵部等も詳細に表現することができる。
（３）地形を標高、傾斜角の正接、比標高の積を対数変換した値で表すことにより、標高が高く、傾斜が急で尾根に近い箇所はより高く、標高が低く傾斜が緩やかな箇所はより低く表現できるから、地形の特徴を強調して詳細に表現することができる。
（４）地貌指数に基づき作成する地図は、地形を立体的に表現することができるから、従来の地図に比べ可視性に優れており、地形判読を容易にそして正確に行うことができる。
（５）単一色のグラデーション表示で地図を表すことにより、立体的に地形を表現しながら、他の地図との重ね合わせも可能であり、様々な地図データを重ね合わせて多角的、複合的な表現、データ分析を容易に行うことができる。
（６）地貌指数に基づき作成する地図は洪水被害地域、浸水被害地域、火山災害地域、地震災害地域等を表すことができるから洪水氾濫危険区域図、浸水想定区域図等のハザードマップ、災害想定システム等に応用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基き説明する。図１は、数値地図データ処理装置の実施形態の概略ブロック図を示す。該数値地図データ処理装置は、各種の演算、処理を行う中央演算処理装置（ＣＰＵ）である制御部１と、該制御部１に読み込まれるプログラム、オペレーティングシステム等を格納するＲＯＭ等の第１記憶部２と、制御部１で処理する情報及び制御部１から書き込まれる情報を格納するＲＡＭ等の第２記憶部３と、設定、指示等の数値地図データ処理に必要な各種情報を入力するためのキーボード、マウス、タッチパネル等を含む入力部４と、制御部１から出力された情報を表示するディスプレイ等の表示部５と、制御部１から出力された情報をプリントアウト等することにより出力するプリンタ等を含む出力部６とを備えている。そして、前記第１記憶部２には、数値地図データ処理プログラム１００が格納してある。
【００１５】
前記第２記憶部３には、数値地図データ処理プログラム１００の処理対象となる数値地図データ５０が格納してあり、本実施の形態では、数値地図データ５０として国土地理院発行の「数値地図５０ｍメッシュ」を用いている。数値地図５０ｍメッシュとは、国土地理院が刊行している二万五千分の一地形図に描かれている等高線を計測してベクトルデータを作成し、ベクターラスタ変換により求めた数値標高モデル（ＤＥＭ：Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ）である。二万五千分の一地形図を経度方向、緯度方向にそれぞれ２００等分して形成してある各格子点の標高がデータ化されており、格子点の間隔の実距離は約５０ｍ×５０ｍである。
【００１６】
なお、数値地図データ５０としては国土地理院発行の「数値地図５０ｍメッシュ」に限られず、航空写真測量により作成した「数値地図２５ｍメッシュ」、航空レーザー測量法により作成した数値地図１ｍメッシュ及びＳＲＴＭ（Ｓｈｕｔｔｌｅ
Ｒａｄａｒ Ｔｏｐｏｇｒａｐｈｙ Ｍｉｓｓｉｏｎ）によりスペースシャトルに搭載したレーダーで地球の地形を測定して作成された数値地図等もスケールを問わず用いることができる。
【００１７】
図２に第１の実施の形態に係る数値地図データ処理のフローチャートを示す。まず、制御部１は第２記憶部３に格納してある数値地図データ５０から、地表面を互いに直交するＸ座標、Ｙ座標に沿って配列してある各格子点Ｅ１、Ｅ２、・・・Ｅｎ（以下、場合によりＥと総称する。）における標高値ｋを読み取る（ステップ１）。
【００１８】
次に制御部１は、ステップ１で取得した各格子点Ｅの標高値ｋに基づき各格子点Ｅについて比標高Ｒを算出する。図３に示すように格子点Ｅ１について比標高Ｒを算出しようとする場合は、まず、該格子点Ｅ１を中心格子点として格子点Ｅ１を囲繞する複数の格子点Ｅにより構成される範囲を格子点Ｅ１の近傍範囲ＮＡ１として、該近傍範囲ＮＡ１内に存在する全格子点Ｅの標高値ｋの中から最大標高値ｋｍａｘ及び最低標高値ｋｍｉｎを読み取り、該最大標高値ｋｍａｘを近傍範囲ＮＡ１の中心に位置する格子点Ｅ１の接峰標高値ｋｍａｘとして、また、該最低標高値ｋｍｉｎを同じく格子点Ｅ１の接谷標高値ｋｍｉｎとして第２記憶部３に格納する（ステップ２）。本実施の形態では図３に示すように、格子点Ｅ１を中心として囲繞するＸ座標方向の１１行、Ｙ座標方向に１１列の合計１２０個の丸点で示している格子点で構成される範囲を近傍範囲ＮＡ１としている。ただし、近傍範囲は１２０個の格子点に限られず地図の大きさ等に基づいて適宜変更するとよい。
【００１９】
次に、読み取った標高値ｋ、接峰標高値ｋｍａｘ及び接谷標高値ｋｍｉｎに基づき、以下の式により算出される値を比標高Ｒとして各格子点Ｅに対応させて第２記憶部３に格納する（ステップ３）。この処理をＸ座標方向の格子点に沿って行い、Ｘ座標方向の格子点が終了すると同様の処理をＹ座標方向に沿って行うことにより、全ての格子点Ｅについて近傍範囲を設定し、比標高Ｒを算出することができる。
【００２０】
【数１】
0005241296.tif 000002
【００２１】
図４は隣接する各近傍範囲における接峰標高値ｋｍａｘ、接谷標高値ｋｍｉｎ、標高値ｋの関係を示す側面図であり、隣接する近傍範囲をそれぞれＮＡ１、ＮＡ１１、ＮＡ２１、ＮＡ３１と表し、各近傍範囲の中心格子点をそれぞれＥ１、Ｅ１１、Ｅ２１、Ｅ３１として長線で表している。また、各近傍範囲の接峰標高値ｋｍａｘを△、接谷標高値ｋｍｉｎを×、標高値ｋを○でそれぞれ表し、格子点は短線Ｌで表している。図４に示すように、近傍範囲内の接峰標高値ｋｍａｘを中心格子点の標高に置き換え、隣接する近傍範囲のそれぞれの接峰標高値ｋｍａｘを結ぶことにより作成した面を接峰面として定義すると、該接峰面は近似的に浸食が始まる前の地形を表していると見なすことができる。また、同様に該近傍範囲の接谷標高値ｋｍｉｎを中心格子点の標高に置き換え、隣接する近傍範囲のそれぞれの接谷標高値ｋｍｉｎを結ぶことにより作成した面を接谷面として定義すると、該接谷面は浸食の下限面を表していると見なすことができる。そして、ステップ３により算出される比標高Ｒは、近傍範囲の中心格子点の標高値ｋが浸食前の地形を表す浸食原面と浸食下限面との間のどこに位置しているかを表しており、広範囲における地形の起伏特性を表しているということができる。さらに、浸食度＝１−比標高Ｒ、として浸食度を定義すると、比標高Ｒは浸食残存度と見なすこともできる。
【００２２】
次に制御部１は、前記ステップ３で各格子点Ｅについて比標高Ｒを算出した後、該比標高Ｒの最大値を１、最小値を０として、以下の式を用いて全ての格子点Ｅについて色画像データを算出し、該色画像データを各格子点に対応させて第２記憶部３に格納する（ステップ４）。
【００２３】
【数２】
0005241296.tif 000003
【００２４】
次に制御部１は、第２記憶部３から各格子点Ｅに対応した前記色画像データを読み取り、該色画像データを各格子点Ｅに貼り付ける等によって対応させることにより地図を作成する（ステップ５）。色画像データは、ＲＧＢカラーモデルの各色に対応しており、本実施の形態では、Ｒ及びＢの値は０で固定し、比標高Ｒ＝１の場合はｇｒｅｅｎ＝２５５で色画像データは緑色になり、比標高Ｒ＝０の場合はｇｒｅｅｎ＝０で色画像データは黒色になり、比標高Ｒが増加するに伴い黒色から明るい緑色へとグラデーション変化していく緑色グラデーション比標高図として地形を表している。
【００２５】
そして、作成したグラデーション比標高図を表示部５のディスプレイに表示し、又は／同時に、出力部６のプリンタ等でプリントアウトすることにより出力する（ステップ６）。図５は、本実施の形態を用いて作成した関東地方一帯のグラデーション比標高図を示す。なお、比標高を地図として表すに際しては、グラデーション表示に限られず、また色も緑色に限られず様々な表現方法、色を用いて地図に表すことができる。
【００２６】
グラデーション比標高図では、河川や湖沼は浸食の下限に近いから、黒色又はこれに近い暗い色調で表現され、それに対し、台地は浸食度が低いから明るい色調で表現されている。さらに、台地では僅かな浸食度の差が微地形として表現されることにより台地面の微細な起伏の変化が表現されている。このようにグラデーション比標高図からは、河川や台地の分布状況や活構造等による構造規制のパターン等を読み取ることができるから、河川の生成過程、発達状況等を詳細に把握することができる。
【００２７】
図６は本発明の第２の実施の形態に係る数値地図データ処理のフローチャートを示す。なお、本実施の形態及び後述する他の実施の形態において、第１の実施の形態の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して援用し、その説明を省略する。
【００２８】
制御部１は、ステップ１で取得した各格子点Ｅの標高値ｋに基づき、各格子点Ｅの斜面の傾斜角θを算出し、その傾斜角θを各格子点Ｅに対応させて第２記憶部３に格納する（ステップ１１）。この処理も全ての格子点Ｅについて行う。傾斜角θは、図７に示すように、格子点Ｅ１（格子点Ｅ１の標高値をｅとする。）について傾斜角θを求めようとする場合、該格子点Ｅ１にＸ座標方向、Ｙ座標方向に隣接する４つの格子点Ｅ（４近傍）の標高値（ｂ、ｈ、ｄ、ｆ）を用いて算出することができる。算出する式を以下に示す。
【００２９】
【数３】
0005241296.tif 000004
【００３０】
Ｗは格子点間距離である。なお、傾斜角θは４近傍の標高値ではなく、格子点Ｅ１を囲繞する周囲８方位の８つの格子点Ｅ（８近傍）の標高値（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｆ、ｇ、ｈ、ｉ）を用いて、以下に示す式で求めることもできる。
【００３１】
【数４】
0005241296.tif 000005
【００３２】
そして、制御部１は、前記ステップ１乃至ステップ３及びステップ１１の処理により読み取り又は算出した各格子点Ｅの標高値ｋ、比標高Ｒ、傾斜角θに基づき、全格子点Ｅについてそれぞれ以下の式を用いて算出した値を地貌指数Ｔとして各格子点Ｅに対応させて第２記憶部３に格納する（ステップ１２）。
【００３３】
【数５】
0005241296.tif 000006
【００３４】
次に制御部１は、該地貌指数Ｔの最大値を５、最小値を−２として、以下の式を用いて全ての格子点Ｅについて色画像データを算出し、該色画像データを各格子点Ｅに対応させて第２記憶部３に格納する（ステップ１３）。色画像データは、ＲＧＢカラーモデルの各色に対応しており、地貌指数Ｔ＝５の場合はｇｒａｙ＝０で色画像データは黒色になり、Ｔ＝−２の場合はｇｒａｙ＝２５５で色画像データは白色になり、地貌指数Ｔが増加するに伴い白色から灰色、黒色へとグラデーション変化していく。
【００３５】
【数６】
0005241296.tif 000007
【００３６】
次に制御部１は、第２記憶部３から各格子点Ｅに対応した前記色画像データを読み取り、該色画像データを各格子点Ｅに貼り付ける等によって対応させることにより地図を作成する（ステップ１４）。これにより地貌指数Ｔが低い地形は白く表示され、地貌指数Ｔが高い地形は黒く表示され、地貌指数Ｔが高くなっていくに伴い白色から灰色、そして黒色へと変化していく灰色単色グラデーション地貌図を作成することができる。そして、作成したグラデーション地貌図を表示部５のディスプレイに表示し、又は／同時に、出力部６のプリンタ等でプリントアウトすることにより出力する（ステップ１５）。図８は、本実施の形態を用いて作成した関東地方一帯のグラデーション地貌図を示す。
【００３７】
従来の表現方法では、地形は通常、標高、傾斜角など単一の要素によって表現されてきたが、上述の処理により算出される地貌指数Ｔは、地形についての３つの要素である格子点の標高値ｋ、傾斜角θの正接、比標高Ｒの積を対数変換したものであるから、標高が高く、傾斜が急で、尾根に近い地点においてはより大きい値になり、標高が低く、傾斜が緩やかで、谷に近い地点においてはより低い値となり、地形の特徴を強調する擬似標高を表す値であるということができる。また、それら３つの要素の積は、浸食に対する抵抗の度合いを強調した値であるとみなすこともできる。さらに、地貌指数Ｔは上述の３つの要素の積を対数変換した値であるから、標高値ｋ、傾斜角θの正接、比標高Ｒの積の値が小さくなる、標高が低く、傾斜が緩やかな低平地の形状が大きく詳細に表現され、低平地の僅かな起伏も正確に把握することができる。
【００３８】
なお、グラデーション地貌図の表示、出力に代えて、又は同時に、各格子点Ｅについて算出した地貌指数Ｔを数値データとして表示部５のディスプレイに表示したり、出力部６のプリンタ等でプリントアウトすることにより出力してもよい。数値データとして表示、出力された地貌指数Ｔは、単一要素ではなく、３つの要素を用いて地形を数値化して表したものであるから統計解析等の種々の数値解析、地貌指数Ｔを擬似標高値と見なすことによる地形数値解析、グレイシステムやファジーシステム解析等の複雑性解析及びシミュレーション等に様々な目的に用いることができ、防災計画、地域計画等に有用であると考えられる。
【００３９】
図９は本発明の第３の実施の形態の数値地図データ処理のフローチャートを示す。制御部１は、ステップ１１で各格子点Ｅについて傾斜角θを算出し、ステップ１２で各格子点Ｅについて地貌指数Ｔを算出した後、地貌指数Ｔの最大値を４.０、最小値を０として０乃至４．０の間で０．２間隔で、地貌指数ＴとＲＧＢ値を対応させたＲＧＢ値ファイルに従い地貌指数Ｔごとに色画像データを算出する（ステップ２１）。ＲＧＢ値ファイルは図１０に示すように地貌指数ＴとＲＧＢ値が対応しており、第１記憶部２に格納してある。そして、該色画像データを各格子点Ｅに貼り付ける等によって対応させることにより段彩地貌図を作成する（ステップ２２）。本実施の形態では、地貌指数Ｔが最も大きい地域は茶色系統の色、それに次いで地貌指数が大きい地域は緑系統の色、さらにそれより地貌指Ｔが小さい地域は水色系統の色、さらに地貌指数Ｔが小さい地域は灰色系統の色、地貌指数Ｔが０の地域は白色で表現している。
【００４０】
そして、作成した段彩地貌図を表示部５のディスプレイに表示し、又は／同時に出力部６のプリンタ等でプリントアウトすることにより出力する（ステップ２３）。なお、段彩地貌図を表示、出力する際に同時に、カラーチャートを地貌指数と対応させた形式で表示、出力することもできる。また、第２の実施の形態同様、段彩地貌図の表示、出力に代えて、又は同時に地貌指数Ｔを数値データとして表示、出力してもよい。図１１は、本実施の形態を用いて作成した関東地方一帯の段彩地貌図を示す。
【００４１】
図１２、図１３、図１４は、従来の表現方法によりそれぞれ作成した関東地方一帯の陰影図、標高段彩図、傾斜分布図を示す。これら３つの地図もグラデーション地貌図、段彩地貌図と同様に国土地理院発行の「数値地図５０ｍメッシュ」を用いて作成したものである。そして、これら従来の表現方法により作成した地図と図８に示したグラデーション地貌図、図１１に示した段彩地貌図を比較する。
【００４２】
まず、図１２の陰影図では、北東側１２Ａに位置する筑波山、八溝山地、北西側１２Ｂに位置する足尾山地、西側１２Ｃに位置する秩父山地等の標高が高い山地部についてはその起伏が立体的に表現されている。しかし、八溝山地と足尾山地に挟まれた地域１２Ｄ、足尾山地と秩父山地に挟まれた地域１２Ｅ、東京都や埼玉県周辺の標高が低く起伏が少ない平野部、都市部等はほとんどが暗くなってしまい視覚的に明確に表現されているとは言い難く地形の特徴を把握することは出来ない。次に図１３の標高段彩図は、北西側１３Ａに位置する足尾山地等の標高が高い山地部では表現が密になっているが、それ以外の八溝山地と足尾山地に挟まれた地域１３Ｂ、足尾山地と秩父山地に挟まれた地域１３Ｃ等の中標高部、標高の変化に乏しい東京都周辺の平野部、都市部は表現が粗くなり地形を詳細に表現することは出来ていない。さらに地図に立体感がなく、高標高部と低標高部の判別も困難であるから、視覚的に地形の特徴を把握するのは難しい。そして、図１４の傾斜分布図は、東京都、埼玉県周辺や、八溝山地と足尾山地に挟まれた地域１４Ａ、足尾山地と秩父山地に挟まれた地域１４Ｂというような地形の起伏が少なく傾斜箇所が少ない地域はほとんど表現されていない。また、同一傾斜値は同一の表現になるから、尾根部と谷部でも傾斜が同じ場合は同じように表現されてしまい、視覚的表現力に乏しい。
【００４３】
これに対し、図８に示すグラデーション地貌図は標高値ｋ、傾斜角θ、比標高Ｒという３つの要素の積で地形を表現することにより地形の特徴を強調し、さらにそれを対数変換した値である地貌指数に基づいて作成した地図である。したがって、標高が高く、傾斜がきつい山間部がいずれも詳細に表現され、さらに筑波山、八溝山地と足尾山地に挟まれた地域８Ａ、足尾山地と秩父山地に挟まれた地域８Ｂ、東京都、埼玉県周辺の標高が低く起伏が少ない平野部、都市部等の陰影図等では表現するのが困難であった地形も明瞭、詳細に表現されており、少ないながらも存在する起伏とその連なり、地形の隆起の方向等を的確に把握することができる。また、沖積低地の分布状況、地形の隆起の形状、河川地形等も詳細に表現されている。また、谷線、尾根線を含む地形の線形構造も詳細に表現されている。さらに、従来の表現方法に比べて立体的に表現されているから地形の特性を視覚的に把握することができる。
【００４４】
図１１に示す段彩地貌図もグラデーション地貌図と同様に、標高が高く、傾斜がきつい山間部のみならず、筑波山、八溝山地と足尾山地に挟まれた地域１１Ａ、足尾山地と秩父山地に挟まれた地域１１Ｂ、東京都、埼玉県周辺の標高が低く起伏が少ない平野部、都市部等も明瞭、詳細に表現されている。また、一般的に、標高が高い山間部は生い茂る樹木によって視覚的には緑色のイメージがあり、標高が高く傾斜が急な尾根や山頂は露出した山肌の色によって視覚的には茶色のイメージがあり、さらに、標高が低く、傾斜が緩やかで凹凸が少ない都市部、平野部等は道路や建築物などによって視覚的には白、灰色のイメージがある。そこで、地貌指数Ｔが最も大きい地域は茶色系統の色で表現し、それに次いで地貌指数が大きい地域は緑系統の色で表現し、地貌指数Ｔが小さい地域は白、灰色系統の色で表現することによって、地貌指数Ｔによる地形表現の特徴を維持しながら、さらにそこに自然な感覚を加わえて、より視覚的に優れた状態で地形を表現することができる。
【００４５】
このように、地貌指数Ｔに基づいて作成した地図は従来の地形表現方法では困難であった高い山地と低い山地の区別、低標高地での平野、丘陵部、沖積地等の分布状況及び河川の分布状況等を詳細に表現することが可能であるから、高標高地域だけでなく低標高地も含めた地形全体の特性を視覚的に正確に把握することができる。よって、その大部分が低平地に位置している都市部の解析にも有効である。また、従来の地図に比べ、地形をより立体的に表すことができるから地形を視覚的に捉えやすい表現力に優れた地図であるといえる。
【００４６】
地貌指数Ｔに基づいて作成した地図、特に灰色グラデーション地貌図は、従来の地図に比べ地形を立体的に表現しながら、他の地図との重ね合わせが可能であり、様々な地図を重ね合わせて多角的、複合的な表現を行うことができる。図１５は、北海道の大雪山系の灰色グラデーション地貌図と傾斜分布図を重ね合わせた地図を示す。グラデーション地貌図と傾斜分布図を重ね合わせることにより、標高が高い山地地域の地形、特にその傾斜の変化を明りょうに表現することができ、火山地域の地図について重ね合わせを行えば、溶岩流の状況や火砕流の分布状況を的確に把握することができる。なお、地図の重ね合わせは地貌図と傾斜分布図に限られず、陰影図や国土地理院の二万五千分の一地図情報等他の地図とも可能であり、また、地図以外にも、航空写真、衛星画像等との重ね合わせも可能であり、それにより新たな地形表現を得ることができる。
【００４７】
図１６は、北海道石狩側流域のグラデーション地貌図と洪水被害図を重ね合わせた図を示す。低標高地域にしみのように分布しているのが洪水で溢れ出た水による浸水域である。図１６からわかるように浸水域はグラデーション地貌図が表す低地帯と一致しており、特に下流域ではほとんどが一致している。したがって、地貌図を用いることによって、洪水や津波などの水氾濫による浸水地域を表現することも可能であるから、洪水氾濫危険区域図、浸水想定区域図等の災害対策のハザードマップに応用して河川の氾濫予測、洪水による浸水域の予測等を行うこともできる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】数値地図データ処理装置のブロック図である。
【図２】数値地図データから比標高を算出し、比標高図を作成する手順を示すフローチャートである。
【図３】比標高の算出における近傍範囲の説明図である。
【図４】接峰面及び接谷面の説明図である。
【図５】グラデーション比標高図である。
【図６】図６乃至図８は本発明の第２の実施の形態に係り、図６は数値地図データから地貌指数を算出し、グラデーション地貌図を作成する手順を示すフローチャートである。
【図７】各格子点の傾斜角の算出に用いる格子点の説明図である。
【図８】関東地方一帯のグラデーション地貌図である。
【図９】図９乃至図１１は本発明の第３の実施の形態に係り、図９は数値地図データから地貌指数を算出し、段彩地貌図を作成する手順を示すフローチャートである。
【図１０】地貌指数とそれに対応するＲＧＢ値を示すＲＧＢ値表である。
【図１１】関東地方一帯の段彩地貌図である。
【図１２】関東地方一帯の陰影図である。
【図１３】関東地方一帯の標高段彩図である。
【図１４】関東地方一帯の傾斜分布図である。
【図１５】北海道の大雪山系のグラデーション地貌図と傾斜分布図を重ね合わせた図である。
【図１６】北海道石狩側流域のグラデーション地貌図と洪水被害図を重ね合わせた図である。
【符号の説明】
【００４９】
５      表示部
６      出力部
５０    数値地図データ
１００  数値地図データ処理プログラム
Ｅ      格子点
ｋ      標高値
ＮＡ    近傍範囲
Ｒ      比標高
Ｔ      地貌指数
θ      傾斜角
【図１】
0005241296.tif 000008
【図２】
0005241296.tif 000009
【図３】
0005241296.tif 000010
【図４】
0005241296.tif 000011
【図５】
0005241296.tif 000012
【図６】
0005241296.tif 000013
【図７】
0005241296.tif 000014
【図８】
0005241296.tif 000015
【図９】
0005241296.tif 000016
【図１０】
0005241296.tif 000017
【図１１】
0005241296.tif 000018
【図１２】
0005241296.tif 000019
【図１３】
0005241296.tif 000020
【図１４】
0005241296.tif 000021
【図１５】
0005241296.tif 000022
【図１６】
0005241296.tif 000023