初等中等教育における時空間情報システムの利活用
電気通信大学
大学院情報理工学研究科
情報学専攻
牧野 隆平

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発表内容
1. 序論
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

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発表内容
1. 序論
1.1 研究の背景と目的
1.2 関連分野における先行研究と本研究の位置づけ
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

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1.1 研究の背景

１．高等教育で「地理総合」が必修化（2022年度以降）⇒地理情報システム（GIS）がその授業の目玉に

２．AR（拡張現実）、VR（仮想現実）の出現
アプリケーションが多数公開され、一般に普及しているスマートフォン、タブレットなどの携帯情報端末でも体験できる

３．時空間情報が広く利活用
空間情報に経年変化などの時間情報を加えた「時空間情報」
現代の情報＋過去の情報⇒学習、観光、防災など幅広い分野をカバー

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1.1 研究の目的
ユーザに対し、地域の地理・歴史学習や観光に役立ち、かつ楽しみながら持続的に、システムを使ってもらいたい

時空間情報を含めたGIS

時空間情報を可視化する
新しいシステム

AR/VR/MRの統合

地域学習と観光を効果的に支援するシステムを構築し、運用する

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1.2 関連分野における先行研究と本研究の位置づけ（1）WebGIS,ソーシャルメディア,ARを統合して観光支援を行うシステムを開発した研究

Zhou et al.（2016）：
観光を支援するために、Web-GISとソーシャルメディア、ARを統合したシステムを開発
Fujita et al.（2016）：
平常時の観光支援と災害時の避難支援をするために、ナビゲーションシステムを開発（2）時空間情報を用いて地域学習支援を行う研究

本研究

矢野ら（2006）：
3D-GISに時間情報を付加した4D-GIS を用いて、日本の歴史的都市京都を再現
塚本ら（2013）：
古地図とモバイル端末を用いて、地域学習を支援するためのアプリケーションを開発

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本研究の独自性
３D-GISで構築した仮想世界に多様な時空間情報を重ね合わせ、地域の時代変遷を把握可能にする
ARやMRという新規性が高い情報取得手段をシステムに加える
地域の地理・歴史学習などの分野を対象として利用可能なシステムの設計・構築を行う

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発表内容
1. 序論
1.1 研究の背景と目的
1.2 関連分野における先行研究と本研究の位置づけ
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

8２．研究の枠組みと方法
システム設計SNS・ソーシャルメディア・Web-GIS・ギャラリー・AR（Wikitude）を統合したシステムの設計

システム構築学習系・観光系・AR/VR/MR系に大きく分類し、システムを構築

運用
評価

学習系システム と 観光系システム：
アンケート調査とヒアリング調査による評価
AR/VR/MR系システム：
アンケート調査とヒアリング調査による評価

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発表内容
1. 序論
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
3.1 システム設計
3.2 システムの概要と有用性
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

103.1 システム設計（時空間情報システム）

デジタル教科書
スライドショー

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3.2 システムの概要と有用性
SNS・ソーシャルメディア・Web-GIS・ギャラリー・AR（Wikitude）を統合
システムは大きく、学習系システム・AR/VR/MR系システムに分かれる

動的・リアルタイム性

12ARを用いた情報提供手段

Web-GIS・ギャラリーの統合

SNS・ソーシャルメディアの統合

AR（Wikitude）の統合

学習を効果的に支援

リアルタイム性の高い情報の収集

情報を目の前に表示

デジタル地図を用いた多様な情報・知識取得手段

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3.2 システムの概要と有用性
SNS・ソーシャルメディア・Web-GIS・ギャラリー・AR（Wikitude）を統合
システムは大きく、学習系機能・観光系機能・AR/VR/MR系に分かれる
学習系システム

観光系システム

AR/VR/MR系システム〇３D-GISで構築された 〇画像認識型ARを、〇過去と現在の様々な情報
自然遺産巡り機能
デジタル教科書・仮想をデジタル地図上に可視化〇ソーシャルメディア情報 世界VR・浮世絵に使用〇歴史学習機能、統計地理や江戸浮世絵をデジタル 〇位置情報型ARで機能、地理・歴史テスト機能
時空間情報を可視化
地図に可視化⇒地理・歴史、文化などに⇒日本や世界の文化、 ⇒現地での体験型地域関する学習を支援
被災地の情報取得支援
学習や観光を支援

地理・歴史学習や観光支援に役立ち、かつ楽しみながら利用されることを目指す

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発表内容
1. 序論
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
4.1 フロントエンド
4.2 バックエンド
4.3 インタフェース
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

144.1 フロントエンド
利用者登録をすることで、本システムにログインすることができる。
大きく学習系・観光系・AR/VR/MR系に分けて、以下の機能を実装した。

学習系

観光系

AR/VR/MR系• 江戸・東京再現VR機能• ソーシャルメディア• 江戸・東京再現VR機能• 江戸・東京街並み比較機能
マッピング機能• 自然遺産巡りVR機能• 歴史学習機能• 自然遺産巡りVR機能 • 画像認識型AR機能• 統計地理機能• 江戸浮世絵表示機能 • 位置情報型AR機能• 地理・歴史確認テスト機能• 問題作成投稿フォーム

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学習系システム（江戸・東京街並み比較機能）16学習系システム（江戸・東京再現VR機能 鳥瞰図）17

学習系システム（歴史学習機能）

18学習系機能（統計地理機能）

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学習系システム（地理歴史確認テスト機能）
問題を作成・投稿可能

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観光系システム（ソーシャルメディアマッピング機能）

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観光系システム（江戸浮世絵表示機能）22

AR/VR/MR系システム（江戸・東京比較MR機能）

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AR/VR/MR系システム（歴史学習AR機能）24

AR/VR/MR系システム（自然遺産巡りMR機能）25

AR/VR/MR系システム（学習用位置情報型AR機能）

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4.2 バックエンド
フロントエンドにおける各機能を実装するために、システムのバックエンドでは以下を行う。

ソーシャルメディアからの情報取得
利用者登録情報、コメントの管理
地理・歴史テスト問題データベース
アクセスログ解析
画像認識型AR
位置情報型AR27

4.2 バックエンド
地理歴史テスト問題データベース

コメント投稿

利用者登録
パスワードの暗号化

アクセスログ解析28

4.3 インタフェース

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発表内容
1. 序論
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果

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5. まとめと今後の研究計画
まとめ
・時空間情報とAR/VR/MRを用いて、利用者に楽しみながら地域の地理・歴史学習に役立てられるシステムを設計、構築をした

今後の研究計画・二ヶ月間の長期運用を行い、アンケート調査、ヒアリング調査、アクセスログ
解析により、システムの評価を行う
・同じ運用対象地域において、さらに多くの情報を収集・蓄積することにより、体験型地域学習における本システムの利用意義を向上させる
・他地域においても利用実績を増やすことにより、研究成果として本システムの利用意義を向上させる

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発表内容
1. 序論
2. 研究の枠組みと方法
3. システム設計
4. システム構築
5. まとめと今後の研究計画
6. 利用実績・研究成果
6.1 利用実績
6.2 研究成果

326.1 利用実績
地理資料集「フォトグラフィア地理図説」（東京法令出版、刊行予定）での紹介
東京法令出版社が刊行する地理資料集（教科書の内容を補う副読本）「フォトグラフィア地理図説」で、GISの活用事例の一つとして本システムが紹介される

掲載想定図

6.1 利用実績
地理情報システム学会教育委員会編「地理空間情報を活かす授業のためのGIS教材」（古今書院）での紹介
地理情報システム学会
教育委員会が刊行した「地理空間情報を活かす授業のためのGIS教材」
において、本システムの学習系システムの一部の「江戸と東京のバーチャル比較」が、Web-GISの利用例として紹介された

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6.1 利用実績
本システムに関する意見

高等学校等の教員からは「実際に授業で紹介したい」という意見をいただき、実際の授業で既に利用していただいている
Geoアクティビティコンテスト2017では、国土地理院長から「新しい学びの形ですね、期待しています」という意見をいただいた
本システム内のコメント欄には、「発展性をとても感じます。これからもチャレンジください。期待しています。」という投稿があった
東京都調布市内の小学校において、本システムが江戸時代を扱っている点を評価していただき、6年生の社会科の歴史の授業との連携を行う予定がある

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受賞

6.2 研究成果

G空間EXPO2017 (Geospatial EXPO 2017 Japan）メインステージプログラム
国土交通省国土地理院主催Geoアクティビティコンテスト 教育効果賞「複合現実を用いた時空間情報システム」 2017年10月 日本科学未来館
G空間EXPO2017 地理空間情報高度活用社会（G空間社会）の実現へ向けて、産学官が連携し、地理空間情報と衛星測位の利活用を推進する場として、2010年から開催されている。教育に多大な貢献が期待できる応募者に授与される教育効果賞を受賞した（本審査16チーム）

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6.2 研究成果
受賞
UECものづくりコンテスト2017 優秀賞「複合現実を用いた時空間情報システムの構築」
2017年6月 電気通信大学
開発者の所属先で2017年に実施された「UECものづくりコンテスト」において、本システムの研究開発成果は優秀賞を受賞した（応募総数36チーム）。

地理情報システム学会・毎日新聞社・国土交通省・文部科学省共催
初等中等教育におけるGISを活用した授業に係る優良事例表彰 地理情報システム学会賞「初等中等教育における時空間情報システムの利活用」 2018年10月 首都大学東京376.2 研究成果
特許出願
時空間情報提示システム及びプログラム 2017年12月

新規性〇時空間情報として空間情報と歴史情報を統合してデジタル地図上に効果的に可視化すること〇異なるシステム間であっても関連部分同士を相互にリンク付けすることにより、他のシステム内の関連情報も容易に参照することができること

これらのことにより、本システムは、利用者に対して，地理・歴史や文化の学び、多様な地域情報の効率的な取得を支援することを目指すことが可能になる

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参考文献
[1] Jiawen,ZHOU. Kayoko,YAMAMOTO. (2016) ：Development of the System to Support Tourists’ Excursion
Behavior Using Augmented Reality, International Journal of Advanced Computer Science and Applications,Vol.7, No.7, pp.197-209.
[2] Shun,FUJITA. Kayoko,YAMAMOTO. (2016) ：Development of Dynamic Real-Time Navigation System,
International Journal of Advanced Computer Science and Applications, Vol.7, No.11, pp.116-130.
[3] 塚本章宏, 柴田祐, 来見田博基, 高橋徹, 鳴海邦匡 2013 「古地図とモバイル端末を用いた地域学習支援アプリケーション－近世後期の鳥取城下町を題材に－」『日本地理学会春季学術大会2013』 2013年度版：
13-18.
[4] 矢野桂司, 磯田弦, 中谷友樹, 河角龍典, 松岡恵悟, 高瀬裕, 河原大, 河原典史, 井上学, 塚本章宏,
桐村喬 2006 「歴史都市京都のバーチャル時・空間の構築」 『E-journal GEO』 第1巻：12-21.
[5] 内閣官房 地理空間情報活用推進会議/地理空間情報活用推進室： 地理空間情報活用推進基本計画（平成29年3月24日閣議決定）,URL：http://www.cas.go.jp/jp/seisaku/sokuitiri/290324/170324_masterplan.pdf（アクセス日時：2018.09.21）[6] NPO法人全国GIS技術研究会：高校地歴科教育における地理総合(仮称)必履修化の社会的意義,
NPOZGIS, URL：http://www.npo-zgis.or.jp/report/160519/438/ , （アクセス日時：2017-01-24）

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研究業績
審査付き国内学会論文
牧野隆平・山本佳世子（２０１８） 地理教育における利活用を考慮した時空間情報システム.
GIS－理論と応用，Vol.26，No.2（in press）

国内学会での発表論文
牧野隆平・山本佳世子（2016）時代の変遷を考慮した観光名所推薦システムの構築．
地理情報システム学会講演論文集，Vol.23，（CD-ROM）
山本佳世子・牧野隆平（2017）地理教育におけるバーチャル時空間情報システムの利活用．
地理情報システム学会講演論文集，Vol.24，（CD-ROM）
牧野隆平・山本佳世子（2017）複合現実を用いた時空間情報システムの構築．
地理情報システム学会講演論文集，Vol.24，（CD-ROM）
山本佳世子・牧野隆平（2017）Web-GISを用いた統計地理の授業支援システムの構築．
地理情報システム学会講演論文集，Vol.24，（CD-ROM）40