社会基盤データベースの構築とその運営
高木

１． 研究概要
社会基盤に関する地理的な情報は，特に COEプログラムにおいても各研究分野で様々な分析のための基盤データとして活用できる．道路・橋方隆

２．成果目標2.1 社会基盤データベースの整備目標となる社会基盤データの項目は，以下の通りである．

梁などの社会資本アセットマネジメント，地域基図（道路，家屋，施設，標高等）

ITS，災害被害最小化マネジメント等のテーマは，各種指定区域（都市計画，防災区域等）

社会基盤データベースの整備が必要とされる．

社会経済データ（人口，事業所等）

ところで，地方自治体においては，地理情報シ

自然環境データ（植生，土地被覆等）ステム（GIS）として社会基盤データベースの構

これらデータのうち，新しいものは既にデジタル築が，求められているものの，あまり導入されて化されているデータもあるが，全てのデータを重いない状況である．その理由の多くは，現実の業ね合わせるためには，データの測地系・座標系を務において必要性を感じていなかったり，GISあわせるための座標変換が必要となる．また，過導入の効果が判らないと言うものである．しかし去のデータなど，デジタル化されていないデータながら GIS は，地方自治体において各部局間にについては，紙地図をスキャナによってデジタルおけるデータの共有において効果を発揮する．
さ化し，ラスター／ベクトル変換を行う．紙地図もらにデータが公開されることによって，民間企業整備されていない場合は，衛星リモートセンシン

においてはマーケティングに，教育研究機関におグを活用し，時系列的なデータを整備する．

いては地理状況の定量的な分析に有効に活用さ

2.2 データサーバの構築れると期待される．

整備された社会基盤データを閲覧し，解析を実したがって，COE プログラムの研究テーマを行するためのソフトウェアを構築する．汎用的なサポートするだけでなく，自治体業務や民間企業利用が求められるため，Web ベースで利用できにおけるマーケティングなど，多種多様な目的のるマップサーバを立ち上げる．

ために社会基盤データベースを実験的に構築し，2.3 運用実験継続的な運用が可能かどうか検討しなければな

ある地方自治体を対象に，社会基盤データベらない．そのために，社会基盤データベースとしースを構築する．防災システムとリンクさせ，運て必要なデータ項目を決定し，その要求精度とと用コストを調査しながら，実利用に向けた実験をもにデータ仕様を作成する．また構築費用・更新行う．また，教育機関，民間企業での運用実験も費用を概算し，持続的な運用の可能性について検行う．最終的に社会基盤データベース整備とサー討する．

バー構築・運用における採算性の見通しについて検討する．

３．研究成果

衛星画像を用いて，空間分解能の高い標高データ

3.1 社会基盤データベースの整備を整備した．今回利用した衛星データは，ASTER

まず社会基盤データの骨格となる標高，水系，（ Advanced Spaceborne Thermal Emission and道路，家屋，施設のデータを購入した．詳細は，Reflection Radiometer）である．ASTER は，衛以下の通りである．

星 Terra に搭載され，可視〜熱赤外域までの 14標高（国土地理院 50m メッシュ標高）

バンドのスペクトルデータを観測することが出水系（国土地理院空間データ基盤 25000）

来る．空間分解能は，可視〜近赤外の 3 バンドに道路（国土地理院空間データ基盤 25000）

おいては，15m である．そして，近赤外バンドは，家屋（NTT ネオメイト Geo Space）直下視と後方視のステレオ視ができるため，ステ施設（国土地理院空間データ基盤 2500）

レオマッチングにより高さ情報を求めることがこれらデータは，それぞれ異なる測地系と座標系出来る．これにより，15m 分解能の標高データをで整備されているため，座標変換を施し，統一し作成した．なお，ASTER による標高データの検証た座標系にした．このとき採用した測地系はを行うため，航空機レーザーによる高さ情報とのWGS84，座標系は平面直角座標系 IV 系デある．図

比較を行った．航空機レーザーは，その名の通り

１に現在整備中の社会基盤データの例を示す。

航空機より地上へレーザー光を照射し，反射して現在，全国的に整備されている標高データは，くるレーザーを受信して高さ情報を求めるもの

前述の国土地理院 50m メッシュ標高が一般的でである．地上に照射されるレーザー光のポイントあるが，分解能が低いという欠点がある．そこでは，等間隔ではなくランダムポイントとなるが，図１ 整備中の社会基盤データ

ポイント間隔は 1m 未満と非常に高分解能である．

ンドは，可視〜近赤外域までの 4 バンドであり，このデータを等間隔のメッシュ型に変換し，スペクトル分解能は余りない．IKONOS 画像は 1

ASTER による高さ情報と比較したところ，相関係シーン（11km×11km）が約 70 万円から 110 万円

数 0.99 という高い相関が得られた．そこで 2 次と非常に高額なため時系列データによる解析に式を持って ASTER による標高データのキャリブは向かない．しかし，高分解能の利点を活かし，レーションを行った．

位置合わせのための画像としては非常に有用な

次に社会経済データとして人口データの整備データとなり得る．一方 ASTER は，１シーン（60kmを行った．人口データは国勢調査により 5 年ごと×60km）が約 9 千円と非常に安価である．したがに集計されているが，その集計の単位は，各市町って，空間分解能は 15m と劣るものの時系列分析

村における町丁目字界ごとである．通常，町丁目に向く．したがって，ASTER の時系列データを用

字の大きさは，人口密集地ほど小さく，山間部ほいて土地被覆の分類を試みた．

ど大きい，特に山間部においては，人の住んでい土地被覆分類に用いた ASTER 画像は，2000 年

る部分は，ごく限られている状況である．したが10 月，2001 年 1 月，3 月の 3 シーンである．こって細かなメッシュに変換して地図上に表現しれら 3 シーンを用いて，土地の変化の状況を評価た方が定量的な解析に向く．そこで家屋にのみ人することによって土地被覆分類を行うためには，が住んでおり，その家屋数或いは家屋面積に人口以下の処理が必要となる．

が比例すると仮定し，家屋情報を用いて人口デー

1. 高精度幾何補正

タをメッシュ化する手法を考案した．この手法は，

2. 画像濃度の正規化

他の社会経済データにも適用できると考えられ，

3. ミクセル解析現在検討中である．

4. 固定グリッドを用いた変化抽出

植生・土地被覆分類図に関しては，衛星画像の高精度幾何補正においては，まず空間分解能が利用を検討した．利用した衛星データは，前述の80cm の IKONOS 画像を利用し，画像相関を用いてASTER と新たに IKONOS を用いた．IKONOS は，ア高精度の画像基準点を 7 点求めた（図２）．そのメリカの商用衛星で，約 80cm という非常に高い後アフィン変換により幾何補正を行い，15m の空分解能の衛星画像を供給する．尚，スペクトルバ間分解能の ASTER 画像を約 4m という高精度で幾ASTER 画像IKONOS 画像
図２

相関結果

画像マッチングによる基準点取得例

による誤差を最小限に抑えるため，変化抽出のた何補正を実現することができた．
画像濃度の正規化については，画像濃度の最大めのグリッドをあらかじめ用意し，各シーンにお値・最小値を利用した線形変換を適用した．最大

ける画素の位置を変化抽出のためのグリッドに値・最小値の決定は，各シーンとも同じ画素にお精密にオーバーレイし，面積配分により変化抽出ける値を利用しなければならない．
そのためには，のためのグリッドへミクセル解析した結果を再少なくとも一辺が 50m 以上の 3 画素以上で構成さ配列させた．これにより，従来の変化抽出法に比れる均質で変化のない物が必要となる．今回，最べて 50%以上の精度向上を期待することが出来

大値には山間部にある岩石掘削現場を用い，最小る（図３）．この変化抽出手法により，信頼性の値には海面を用いた．

高い土地被覆分類を行った（図４）．

次に正規化された画像よりミクセル解析を行

3.2 データサーバ

った．ミクセル解析は，一つの画素を構成してい今回整備された社会基盤データ，今後整備さる幾つかの要素の割合を求めるもので，今回は植れる社会基盤データを公開し，社会マネジメント

物，土（構造物を含む），水（影を含む）の 3 要システム構築のため実施される数々のサブプロ素で一つの画素が構成しているものと仮定した．

ジェクトにおいて活用される仕組みを構築する．

トレーニングデータとして，植物のみの要素で構整備中の社会基データのほとんどは，位置情報と成されている画素，土の要素のみで構成されていともに線分や面の図形情報も含んでいるため，通る画素，水の要素のみで構成されている画素を抽

常のデータベースサーバでは対応できない．した出し，可視・近赤外の 3 バンドのデータを用いてがって，地理情報のデータサーバを構築しなけれミクセルモデル式を最小二乗法により導いた．
そばならない．の後，画像全体においてミクセル解析を施した．

現在，地理情報のためのデータサーバとして固定グリッドによる変化抽出は，今回我々が提様々な製品が利用されている．ローカルエリア内

案する新しい変化抽出法である．従来，変化抽出でのデータ共有でれば，市販の GIS ソフトウェアのためにシーン間における画素同士を直接比較を利用するのが簡単であるが，ワイドエリアとなしてきた．しかし，シーン毎で画素の位置は地上ると，クライアントに特殊な GIS ソフトウェアがにおいて微妙に違うため，直接比較すると位置ずインストールされていることは期待できないた

れによる誤差を含んでしまう．そこで，位置ずれめ，Web ブラウザを活用したいわゆる Web GIS が従来手法

提案手法
図３

今回提案した変化抽出結果画像

IKONOS 画像

図４

多時期 ASTER 画像による分類結果有効である．そこで様々な製品を比較・検討した

４．教育成果

結果，今回 Web GIS 構築のため，オープンソース

4.1 関連する博士論文テーマの Mapserver を選定した．この Mapserver は，ミ「An Adapted Change Detection Method usi

ネソタ大学で開発され，Linux 上で運用できるもng Remotely Sensed Data」のである．ライセンスフリーのため商用ベースで4.2 関連する学士論文テーマの活用も期待できるため，現在社会マネジメント「デジタルカメラの地図スキャナとしての利用システムセンターにおいて運用準備を行ってい可能性」

る．

「地表面情報のボクセルモデル構築」

3.3 運用実験「人工衛星 TerraASTER による標高データの精

今回，高知県梼原町，宿毛市，土佐山田町を対度検証とその応用」

象に，社会基盤データベースの構築を試みる．山「ハンディ GPS を用いた衛星画像幾何補正のた間部，海岸部，中間部という地理的条件の市町をめの基準点座標の取得」

選定した．

第 6 回ワークショップ「三次元 GIS の活用」

５．その他成果5.1 高知 GIS 活用研究会の発足と活動

2005 年 2 月 24 日

於：高知工科大学

高知県においては，平成 12〜14 年に国交省主

三次元 GIS の活用について，どの程度必要なも導で GIS 実証実験が実施され，地域においてのか議論を行った．表面の三次元情報と伴に付随GIS 関係機関のコミュニティが形成された．GISする属性データの整備も重要であることが確認

実証実験終了後は，高知県主導で GIS ワーキンされた．

ググループが発足した．活動期間は，平成 14〜15 年であった．この活動において，データ共有

5.3 発表論文のための GIS データハウスの設立と運用についJong Hyeok JEONG and Masataka TAKAGI,て検討がなされたが，自治体の賛同が得られず，

Reducing Change Detection Errors due to Different

15 年度で修了した．そこで，社会マネジメント

Pointing Direction of Time Seriese Data, Proceedings

システムセンターにおいて，GIS データハウスof the 25th Asian Conference on Remote Sensing,に関して引き続き検討をすることとした．一方，Chiangmai THAILAND, pp.1551-1556, 2004

GIS 関係機関のコミュニティについては，任意

Takesi MIYATA and Masataka TAKAGI, Acquisition

団体として高知 GIS 活用研究会を設立した．こMethod of High Accuracy Ground Control Points forの高知 GIS 活用研究会の事務局は，地域におけHigh Resolution Satellite Imagery, Proceedings of theる GIS の普及と GIS 関係機関の連携による GIS

25th

技術レベルの向上を目的とするもので，社会シス

Chiangmai THAILAND, pp.471-476, 2004

テムマネジメントセンター内に置くこととした．
以下に今年度の活用概要を示す．
第１回

平成 16 年 11 月 4 日

事務分担と今後の活動について
第2回

平成 16 年 11 月 29 日

梼原町における GIS について
第3回

平成 17 年 1 月 17 日

民間での GIS 活用について
第4回

平成 17 年 2 月 24 日

梼原町における GIS の進捗について
第5回

平成 17 年 3 月 25 日

民間での GIS 活用の進捗について
今後も本研究会活動を継続し，GIS の普及，技術力の向上に努める．
5.2 ワークショップの開催
第 3 回ワークショップ「GIS 構築の推進」
2004 年 10 月 22 日

於：高知工科大学

社会基盤情報となる GIS データの整備手法について議論を行った．政策決定やマーケティングのための汎用性の高いデータを整備し，その有用性を検証することを確認した．

AsianConferenceon

RemoteSensing,

Jong Hyeok JEONG・高木方隆, Accuracy Evaluationof Change Detection using ASTER and IKONOSImage, 日本写真測量学会平成 16 年度年次学術講演会発
表論文集, pp.119-121, 2004