地理座標情報作成支援プログラム

wldmaker / wldmaker2
2010-08-30●プログラムの内容
本プログラムは、大縮尺(1/500 ～ 1/5000）の地形図や都市計画図、空中写真等のラスタ（画像）データと図面作成に用いられる CAD 形式のデータに対応した地理座標情報の作成を支援します。
プログラムは二種あります。「新規座標入力版」(wldmaker)では、地形図の図郭の四隅や座標値が既知の 2 地点を画像上で指定し、その点の座標値を入力して対象データの地理座標情報を作成します。「既存座標参照版」(wldmaker2)では、既に地理座標情報が付加されているラスタデータ等との間で対応する 2 地点を指定し、対象データの地理座標情報を作成します。
地理座標情報は、ESRI 社の GIS ソフト（ArcGIS シリーズ）で使用されているワールドファイル形式で、座標値は平面直角座標系または UTM 座標系のメートル単位の値になります。wldmaker での座標値の入力時には、緯度・経度座標も利用できます。
なお，本プログラムは、Embarcadero Delphi 2010 で開発しています。
●プログラムの動作環境
Microsoft Windows XP/Vista/7 を搭載した PC で動作します。
画面サイズは，XGA(1024x768)以上が必要です。
動作させるために特に必要なライブラリ等はありません。
●プログラムのインストール
セットアップ用のプログラムは用意されていません。実行ファイル wldmaler.exe およびwldmaker2.exe を適当なフォルダにコピーしてください。
●プログラムの起動
wldmaler.exe または wldmaker2.exe を直接実行してください。
●プログラムのアンインストール
コピーした wldmaler.exe および wldmaker2.exe を削除してください。
レジストリ、設定保存用ファイル等は使用していません。

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●１

プログラムの使用にあたっての予備知識（１）地図画像（ラスタ）データ
本プログラムでは、使用する地図画像データとして、都市計画図や国土基本図などの紙地図や空中写真等を元にした画像データを想定しています。
画像形式は、ビットマップ形式(*.bmp)、JPEG 形式（*.jpg）、TIFF 形式（*.tif）に対応しています。
（２）ワールドファイル
ESRI社のGISソフトで、ラスタデータの地理座標情報を定義するために使用されているファイルです。テキスト形式のファイルで、その書式は下記のようになります。
このワールドファイルの数値の計算には、実際の地理座標がわかる任意の 2 点の情報が必要となります。ラスタデータの左上が基準となるため、Ｙ方向は通常マイナス値です。

図１－１

ワールドファイルの書式（３）座標系（平面直角座標系、UTM座標系）
本プログラムでは、原点からの距離(メートル単位)で地理座標を表す平面直角座標系やUTM 座標系による地理座標情報を使用します。
平面直角座標系は日本独自の座標系です。投影による誤差が小さくなるように、日本国内を１９の系（地域）に分けて、各系の原点が定められています。北海道、離島部を除き、概ね都府県単位で適用される系が決められていて、主に地方自治体が作成する大縮尺（1/500 ～ 1/5000）の地図で用いられています。
UTM 座標系は国際的な座標系です。地球全体を経度 6 °幅で 60 の３系

５系

６系

原点 北緯： ３６度 ０分
東経：１３２度１０分

原点 北緯： ３６度 ０分
東経：１３４度２０分

原点 北緯： ３６度 ０分
東経：１３６度 ０分

座標帯に分けます。各系の原点は赤道上にあるので、赤道から離れるにつれて誤差が大きくなります。
日本は 51 ～ 55 帯に入ります。

４系
原点 北緯： ３３度 ０分
東経：１３３度３０分

図１－２

平面直角座標系の原点（近畿中国四国地域）-2-

（４）測地系
測地系は、地理座標を計算するために必要な地球の形状の定義です。日本測地系（旧測地系）と世界測地系（新測地系）の２つの測地系があります。2002年4月から測量法の改正により、国際的に共通で使われ、GPSの座標値とも一致ずる世界測地系に移行しました。
日本測地系と同じ座標値の世界測地系での実際の位置は、東京付近で約450ｍ南東になります。地図を利用する場合には、どちらの測地系で作成されているか確認しておく必要があります。
（５）地理座標情報の取得
都市計画図などでは、下記のように通常は図郭の四隅に平面直角座標系の地理座標が記載されています（下記の例では、座標値は km 単位になっています）。

図１－３

大縮尺の地形図での座標情報の記載例

空中写真などでは、道路や建物のように特定が容易な地点の座標２カ所をあらかじめ調べておく必要があります。
座標値を取得する方法としては、国土地理院刊行の地形図や数値地図で調べる、パソコン用の地図ソフト（昭文社 Super Mapple digital、ゼンリン電子地図帳 Zi 等）から読み取る、Web 地図アプリケーションで読み取る、GPS を用いて直接現場で測量する、携帯電話の GPS 機能を利用する等があります。この際、測地系に注意してください。本プログ
ラムで、経緯度の度分秒形式の座標値を平面直角座標系の座標値に変換して利用することができます。
・地図関連情報
国土地理院サイト

http://www.gsi.go.jp/(財)日本地図センターサイト

http://www.jmc.or.jp/-3-図１－４

市販地図ソフト（昭文社 Super Mapple Ver.11）の座標情報の表示例

図１－５

Web地図アプリケーションによる座標情報の表示例

Finds.jp（近畿中国四国農業研究センター・生産支援システム研究サブチーム）
http://www.finds.jp/pinfo/index.html-4-●２

プログラムの使用方法（１）新規座標入力版

wldmaker

１78910２３５４

図２－１６11

新規座標入力版の初期画面

プログラムを起動すると図２－１のフォームが表示されます。
基本的な作業手順は次のようになります。
①左上の「画像の読み込み」ボタンをクリックして、対象となる地図画像データを指定して画面に表示させます。画像下のステータスバーには、画像サイズとファイル名が表示されます。また、地点Ａの画像位置として左上（0，0）が、地点Ｂの画像位置として、右下（画像の幅 - 1, 画像の高さ - 1）がセットされます。画像が表示エリアより大きい場合には、横幅に合わせて最小1/20まで縮小して表示します。
指定した画像のワールドファイルが既にある場合は、注意を促すメッセージボックスが出ますが、「OK」ボタンをクリックすると作業は継続できます。ワールドファイルの数値は、画面右下のテキストボックスに表示されます。
なお、都市計画図などの地図画像で、余白部分が削除してあり、四隅の座標がわかっている場合には、以下の②③の手順を飛ばして④に進んでください。
②地図画像上で座標を参照する地点をクリックして、画像上の位置を「画像位置」ボックスに表示させます。

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地図画像の表示位置はスクロールバーで動かすことができます。細かな位置合わせは、スクロールボックスと呼ばれるドラッグ可能な部分で調整してください。スクロールバー
両端の矢印ボタンによる移動量は画面の約1/2にしています。
また、上部にあるトラックバーで画像の表示倍率を1/20～20倍の間で変更ができます。
ただし、等倍以外では表示位置を移動させる時の反応がやや遅くなります。
③「地点Ａに複写」または「地点Ｂに複写」ボタンで、画面下側の「画像位置」ボックスに複写します。
④画像で指定した地点Ａ、Ｂの地理座標の値を「地理座標(m)」ボックスに直接入力します。
⑤「ワールドファイルの計算」ボタンをクリックして、「1ピクセルの長さ」と「基準点（左上）の座標」、「傾き(度)」を計算します。
「Ｘ，Ｙの1ピクセルの長さ」が大きく異なる場合は、画像位置の指定か地理座標の入力を間違えている可能性がありますので再確認してください。
また、「傾き（度）」は指定した２地点の画像位置と地理座標から計算した角度の違いです。この値が大きい場合は、画像が傾いている（上が真北ではない）か、画像位置の指定や地理座標の入力を間違えている可能性がありますので再確認してください。画像の傾きがある場合には、補正する（画像を回転させる）ことができます。後述の「画像の簡易編集機能について」を参照してください。

図２－２

新規座標入力版の作業画面例-6-

⑥「ワールドファイルの出力」ボタンをクリックして、ワールドファイルを作成します。
ワールドファイルは地図画像ファイルと同じフォルダに作成されます。また、ファイル名
は画像ファイル名の拡張子だけを変えたファイル名になります（地図画像ファイルの読み込み時にセットされます）。この拡張子は、元の画像形式によって異なります。
○地理座標を経緯度形式で取得している場合前記④の地図の座標値の入力手順が以下のようになります。
⑦右上にある「測地系の選択」と「変換する座標系の選択」を行います。本プログラム
では測地系は世界測地系、座標系は平面直角座標系を標準としています。
⑧平面直角座標系を選択した場合は「平面直角座標系の選択」で都道府県名を参考にして対象地域を指定します。UTM座標系では、経緯度から座標帯を計算しますので、この設定は使われません。
⑨経緯度の数値を「地理座標経緯度」ボックスに直接入力してください。入力後「↓変換」ボタンをクリックすると「地理座標（ｍ）」のボックスに変換された座標値が表示されます。
⑩変換した地理座標を「地点Ａに複写」または「地点Ｂに複写」ボタンで、画面左下の「地理座標」ボックスへ複写してください。
この後のワールドファイルの作成は、手順⑤⑥と同じです。
⑪作業を終えたら「終了」ボタンでプログラムを終了してください。

図２－３

新規座標入力版で経緯度から座標変換した場合の作業画面例-7-

◇測地系の簡易変換について
測地系の簡易変換は、平面直角座標系で世界測地系と日本測地系間の座標値の変換を行うオプション機能です。座標変換後に一度だけ実行でき、「地理座標（ｍ）」ボックスの座標値を直接書き換えます。アンドゥ機能はありませんので、間違えて実行した場合は、再度「↓変換」ボタンで座標変換を行ってください。UTM座標系で変換した場合には使用できません。
座標値の計算は、座標系毎に設定した基準点での位置関係を元にオフセットを行っています。したがって、数ｍ程度の誤差が生じる可能性があります。基準点は基本的に原点を用いていますが、原点が海上にある一部の座標系（3～6，11系）では経度を変更して、陸上に基準点を移してオフセットする距離を計算しています。
◇画像の簡易編集機能について
画像の簡易編集には、画像サイズを小さくして扱いやすくするために、画像の縮小とトリミング（切り出し）を行う機能，それと画像の傾きを補正する(画像を回転させる)機能があります。
地図画像データを読み込むと画像の下の「簡易編集」のチェックボックスが使用できるようになり、チェックボックスを選択すると、「縮小」「トリミング」「傾き補正」のボタンが有効になります。

図２－４

画像の簡易編集機能が利用可能な状態(1)縮小
画像全体の縮小画像を作成します。縮小率の指定にはフォーム左上にある画像表示用のトラックバーを使用します。したがって、縮小率は1/2～1/20の選択になります。
(2)トリミング
画像から矩形領域を切り出して新たな画像を作成します。切り出す領域は、フォーム左下の地点A、Bの画像位置の座標を使用します。上記②③の作業手順で領域を指定してください。切り出しは等倍で行い、画像表示のスケール（縮小・拡大）は反映しません。
(3)傾き補正
画像の傾きを補正して新たな画像を作成します。回転する角度は、右下のワールドファイルのグループ中にある「傾き（度）」のボックスで指定します。回転方向は、反時計回りです。-360～360の間で数値を指定してください。小数点以下も指定できます。この傾きの数値は、「ワールドファイルの計算」ボタンをクリックした時に、指定した２地点の画像の座標位置と地理座標の角度のずれを計算して更新されます。
画像表示のスケール（縮小・拡大）は反映しません。回転により生じる余白部分は、黒で塗りつぶされます。画像が大きい場合には、処理に若干の時間を要します。
傾き補正の実行後は、新規画像に自動的に切り替わるようになっています。

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・作成される新規画像についてファイル名は、簡易編集の右にあるテキストボックスで指定します。標準では「元のファイル名＋_c＋拡張子」がセットされます。指定したファイル名のファイルが既にある場
合は、保存の際に注意を促すメッセージボックスが出ます。新規画像は、元画像と同じフォルダに作成されます。
保存時の画像形式は，標準では元のファイルと同じ形式ですが，ファイル名の拡張子を変更することで，BMP形式(.bmp)，JPEG形式(.jpg)，TIFF形式(.tif)に変更することができます。
縮小，トリミングの場合に新規画像で作業を続ける場合は、「画像の読み込み」ボタンで改めて読み込んでください。

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（２）既存座標参照版

wldmaker2

１２３３４４５7６

図３－１

既存座標参照版の初期画面

プログラムを起動すると図３－１のフォームが表示されます。
作業としては２つの画像間で対応する２地点を指定することになります。
基本的な作業手順は次のようになります。
①左上の「対象画像の読み込み」ボタンをクリックして、地理座標情報の作成対象となる地図画像データを指定して画面に表示させます。画像下のステータスバーには、画像サイズとファイル名が表示されます。
②中央上の「参照画像の読み込み」ボタンをクリックして、既に地理座標情報のある地図画像データを指定して画面に表示させます。対応するワールドファイルの数値が画面下部に表示されます。ワールドファイルが無い場合には、「ワールドファイルがありません」と注意するメッセージボックスが表示されます。ワールドファイルが無い場合でも作業はできますが、その場合は地理座標ではなく、画像の座標での位置合わせとなります。
③地点Ａの位置をそれぞれの地図画像で表示させ、画像上で該当位置をクリックします。
対象画像では画像の位置、参照画像では画像の位置の地理座標がボックスに表示されます。
画像の表示位置はスクロールバーで動かすことができます。細かな位置合わせは、スクロールボックスをドラッグして調整してください。スクロールバー両端の矢印ボタンによる移動量は画像の約1/2となっています。
また、上部にあるトラックバーで画像の表示倍率を1/10～10倍の間で変更することができます。ただし、等倍以外では表示位置の移動時の反応が遅くなります。

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④地点Ａの指定を終えたら、地点Ｂのチェックボックスをクリックします。現在対象としている地点のチェックボックスが黄色になりますので、確認して進めてください。地点
Ａと同様に、両方の画像でもう1つの対応地点を指定します。
⑤地点Ａ、Ｂともに指定を終えたら、「ワールドファイルの計算」ボタンをクリックして「1ピクセルの長さ」と「基準点（左上）の座標」を計算させます。
Ｘ，Ｙの1ピクセルの長さが大きく異なっている場合、地点の指定を間違えている可能性がありますので、再確認してください。
また、下部にある「傾き（度）」は、対象画像の位置と参照画像の座標でそれぞれ計算した角度の違いです。この値が大きい場合は、対象画像が傾いているか、地点の指定の間違いが考えられますので、再確認してください。
対象画像の傾きが大きい場合は、「傾き補正」ボタンをクリックして、傾きを補正した新たな画像を作成します。自動での再読込はしないので，作成した画像を読み込みを行って、改めて２地点を指定してください。

図３－２

既存座標参照版の作業画面例⑥「ワールドファイルの出力」ボタンをクリックして、ワールドファイルを作成します。
ワールドファイルは地図画像ファイルと同じフォルダに作成されます。また、ファイル名は画像ファイル名の拡張子だけを変えたファイル名になります。ファイル名は、地図画像ファイル読み込み時にセットされ、変更はできません。また、拡張子は元の画像形式によって自動的に決められます。
⑦作業を終えたら「終了」ボタンでプログラムを終了してください。

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◇補足情報・wldmaker2 でのシェープ形式データの参照について
本プログラムでは、参照情報として既に地理座標情報を持つ画像データを想定していますが、ESRI 社の GIS ソフト（ArcGIS シリーズ）で使用されているシェープ形式のデータを画像代わりに利用することができます。
「参照画像の読み込み」でファイルの形式を「シェープファイル」に切り替えることで選択できるようになります。
対応するシェープファイルは、ポリゴンまたはライン形式のデータで、一度に表示できるデータは１つだけです。画面には青い線で描画され、拡大・縮小も可能です。
・CAD データについて
本プログラムでは、図面作成に用いられる Autodesk 社の AutoCAD 等の CAD ソフトで使用されている DXF 形式のデータを対象としたワールドファイルが作成できます。
この DXF 形式のデータは画像データではなく、地図を構成する線や点の座標情報が記述されたテキスト形式のデータです。ワールドファイルを利用して座標値を変換するため、表示される図の上側が北ではなく、傾きがある場合でも利用することができます。
CAD データのワールドファイルは、ラスタデータとは形式が異なり、CAD 上の点Ａの座標が(CXa, CYa)、点Ｂの座標が(CXb, CYb)、参照画像での点Ａの座標が(MXa, MYa)、点Ｂの座標が(MXb, MYb)とすると下記の形式となり、拡張子は.wld です。
CXa, CYa MXa, MYa（※ CAD データと地図座標の数値との間はスペース区切り）

CXb, CYb MXb, MYb
なお、本プログラムでは、画像位置を左上原点の座標としていますが、CAD データは、左下原点の座標となっています。ワールドファイルに保存される値は、CAD 上の座標に変換した値となっており、画面に表示される値とは異なります。
また、ワールドファイルの計算で出力される 1 ピクセルの長さや基準点の座標の情報は座標値の変換には利用されません。
●Ｑ＆Ａ
Ｑ．TIFF 形式の画像の読み込み時にエラーメッセージが表示される。
Ａ．TIFF 形式にはいくつかの圧縮形式があり、lzw 形式で圧縮された TIFF ファイルは読むことができません。指定した場合には「Cannot load image. The compression scheme is notsupport for TIF/TIFF files. 」というエラーメッセージが表示されます。グラフィックソフト等で加工した場合に、この lzw 圧縮形式で保存される場合があります。Packbits 形式、Uncompressed 形式で保存してください。
Ｑ．どの程度の大きさまでの画像が使用できるのか。
Ａ．本プログラムを利用する PC のメモリ容量によって変わりますが、メモリ容量 1GBの PC で 15,000×12,000 程度の画像が利用できるようです。
画像サイズが大きい場合「システムリソースが足りません」「このコマンドを実行するのに十分な記憶域がありません。」といったメッセージボックスが表示されます。

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●謝辞本プログラムでは、下記APIを使用してTIFF画像の読み込み・保存、画像の回転処理を行っています。ここに記して作者に感謝の意を表します。
GDI plus API by Henri Gourvest●問い合わせ先
何か問題等ありましたら下記アドレスへお問い合わせ下さい。
〒721-8514

広島県福山市西深津町6-12-1

近畿中国四国農業研究センター
生産支援システム研究近中四サブチーム
高橋英博

takahasi@affrc.go.jp- 13 -