GIS と BIM を用いた 3 次元評価に基づく景観計画に関する研究
最適化による多面的評価方法

A Study on Landscape Planning Based on 3D Assessment using GIS and BIM
Examination of assessment method by optimization￮ 湯田坂

美晴＊1，中澤公伯＊2

Miharu YUDASAKA*1, Kiminori NAKAZAWA*2＊1

日本大学大学院生産工学研究科建築工学専攻

Graduate Student, Graduate School of Industrial Technology, Nihon University.
＊2

日本大学生産工学部創生デザイン学科教授

博士（工学）

Professor, Department of Conceptual Design, College of Industrial Technology, Nihon University, Ph. D.

キーワード：GIS；BIM；Dynamo；城下町；景観；最適化
Keywords: GIS; BIM; Dynamo; castel-town; landscape; optimization

る都市の解析方法として鈴木ら５）の日照時間の最大化を

１． はじめに本論の目的は，3 次元ＧＩＳを用いて長野県松本市の松本城城下町の特性を分析し，歴史的景観である城下町の景観形成手法を再考することである。

目的とした研究では，中高層が立ち並ぶ都市部を想定したモデルを用いて解析を行っている。
本論では，地図データを基に実際の城下町の都市モデル

現在，複数の歴史的建造物が残る城下町の都市景観は日を用いて，各建物からの城郭の見え方についてジェネレー

本各地で見られる。しかし，その数は減少傾向で，かつてティブデザイン 6）による最適化を行い，２つの評価関数を

2 万 5,000 以上あった城郭も，現在一般見学で きるの目標とした複数の解決案の比較・検討を行う。加えて，自は 200 城ほどになっており，そのうち江戸時代以 前か治体が定める建物の高さ制限を条件に加え，実際に活用でらの天守が現存しているのはわずか 12 城である 1）。

きる都市の景観解析手法を検討する。城郭周辺の低層の建このような歴史的景観が失われつつある現状に加え，近物や新しい中高層の建物が混在する城下町を 3 次元的に年の都心回帰現象により，歴史的街並みを有している各捉え，高さ制限下における最適な建物の高さを検討するこ

地方都市においても中高層マンションや大型商業施設のとで，単に建物高さを抑えるのではなく，都市機能向上に建設が進み，価値ある歴史的景観の減少が加速している。

も繋がる都市景観を目指し，研究を行う。

歴史的景観の保全だけでなく，各都市の活性化が見込める都市機能の維持・改善も可能にしながら，城下町という

２． 目的

歴史的街並みの保全・活用ができる都市計画や景観形成手

本研究は城郭を有する歴史的観光都市を想定し，建築物法を探っていく必要があろう。既往研究としては，歴史的の階高を調整することで対象建物の各階層から城郭の天景観の保全に関して，城下町を対象にＧＩＳを利用した研守を望める視線の数を最大化させることを目的とする。

究

2），幕末の絵図をＧＩＳに対応させる研究などがある

3）。また，3 次元ＧＩＳを利用した研究においても，古墳からの景観に関する地理的な範囲の研究がある

4)

３． 研究方法。さら筆者らが行った既往研究「GIS と BIM を用いた城下町のにビジュアルプログラミングツールを用いた最適化によ

3 次元景観評価に関する研究」において‘壁面評価’と‘街

日本建築学会情報システム技術委員会
第 44 回情報･システム･利用･技術シンポジウム論文集， 419-422 ， 2021 年 12 月，京都
Proceedings of the 44th Symposium on Computer Technology of Information ，Systems and Applications ， AIJ ， 419-422 ， Dec. ， 2021 ， Kyoto－ 419 －

路評価’を行った。これらは現状の建築物の階高に対して3.1.

対象範囲評価を行ったものである。本解析では，これらを基に多角対象地域は国宝松本城を有する長野県松本市の城下町的な評価を行うため，ジェネレーティブデザインを活用しとし，解析に用いる建築物は松本城バッファ 1000ｍかつた最適化のグラフを Dynamo によって作成し，多数の結果都市機能誘導区域内の 5389 棟とした。松本城は現存１２を検討することで評価を行う。ここでのジェネレーティブ

天守の中で唯一の平城であるため，城下町から天守を確認デザインとは Revit2021 より利用開始されたツールであすることが困難な地域である。

り，コンピュータの処理能力を活用したデザイン問題に対する多数の解決案をすばやく生成し，検討することができ

また，今回の解析は松本市が定めている建物の区画ごとの高さ制限を拘束条件として用いる（図１，表１）
。

る。
3.2.

使用ソフト及びデータ

解析には BIM ソフトとして Autodesk 社の‘Revit’とそのプラグインである‘Dynamo’，および‘ジェネレーテ
ィブデザイン’を使用する。Dynamo 上でジェネレーティ
ブデザインを使用するためのグラフを作成する。
使用データは国土地理院が提供する基盤地図情報を使用し，ESRIArcMap10.6 によって建物の外周線を取得する。

3.3.

解析手法

対象建物の各フロアの壁面の中心点と城郭の天守閣とをつなぐベクトルを算出し，そのベクトルと周辺建物との交差が認められなければ，その壁面からは天守を望むことができると判断する。

3.4.
図１

対象範囲内建築物の高さ制限

解析の流れ

はじめに最も棟数が少ない重要区域 18m（53 棟）を対象に解析を行う。この解析を以下モデル１とする。

表1

高さ制
限区域

重要区
域

対象範囲内建築物の高さ制限
3.4.1.

最適化

区画名

棟数

29.4ｍ緩和有467

本解析ではジェネレーティブデザインを用いて最適化

29.4ｍ

1636を行う。評価関数１を「各建物壁面から天守への視線」，25ｍ1113

評価関数２を「対象建物の高さ合計値」とし，評価関数１20ｍ800は最大化，評価関数２は最小化を目指し最適化を行う。変

上記以下

475

数は「各建物の階高」であり，これらは条件下（重要区域

城内建物

2220ｍ

17818ｍ

5316ｍ

19715ｍ44818m の制限内）でランダムに調整されるよう設定する。
城下町としてまち全体の建物高さを上げることなく天守への視線を確保できる都市モデルを検討する。

3.4.2.

スタディグラフの作成ジェネレーティブデザインによって最適化を行うため

報告Ｈ52－ 420 －に，Dynamo 上でスタディグラフを作成する。

True：周辺建物に視線を遮られる壁面①：重要区 18m 区内の建物群 53 棟の建物外周線を読み込

False：壁面から天守を望めるベクトル

む。

⑨：Count False ノードで⑧で得られた判定内の False 項②：53 棟を別々の入力ノードに分割する。

目を数える。
（評価関数１）③：Number Slider ノードで各建物データに 18ｍ以下でラ

このとき，ノードの設定を‘出力’にする。

ンダムに階高を設定できるようにする。

⑩：Count ノードで⑤で壁面に配置したポイントを数え，このとき，ノードの設定を‘入力’にする。

対象建物全体の高さを求める。（評価関数２）※入力に設定したノードの値は最適化において‘変数’とこのとき，ノードの設定を‘出力’にする。

なる。

※出力に設定したノードの値は最適化において‘評価関数’④：上記のデータを基に，対象建物を立ち上げるとなる。

⑤：立ち上げたモデルの壁面に地上から２ｍ間隔でポイントを配置する

４． 結果及び考察⑥：天守に配置したポイントと⑤で配置したポイントを繋ぎ，各壁面から天守へのベクトルを取得する

最適化によって得られた都市モデルの結果を以下に示す（図２）。

⑦：得られたベクトルから天守方向と反対に面している壁解析によって得られた複数の最適化モデル分布図から面上のポイントを取り出し，有効なベクトルを抽出する

２つの評価関数の関係がわかる。X 軸が評価関数１，Y 軸⑧：Does Intersect ノードで有効なベクトルが周辺建物が評価関数２となっている。評価関数１の増加に伴い，最と交差しているかを判定する。

小化を目指している評価関数２も増加している。評価関数※この判定では，以下に注意する。

１の最高値は 694 であり，これは現状の建物モデルにおけ

図２

報告Ｈ52

最適化によって得られた複数の都市モデル（評価関数によるモデルの分布グラフ）－ 421 －

析を行うため，今回の方法ではより大きい都市モデルへの活用は困難であり，さらに多くの時間を要することは容易に考えられる。そのため，今後取り組むべき課題としては，変数を入力するグラフに Python Script ノードといったプログラミングノードを用い，より動かしやすいスタディグラフの作成を検討することである。
加えて，最適化における評価関数を増やすことでより多角的評価が可能になるよう，スタディを検討する。

図３ 評価関数１が最高値であった最適化モデル

る天守を望める建物壁面からの視線より 103 多い値となるモデルであった（図３）。しかし，どちらの評価関数も向上させるようなモデルは少なかった。

５． まとめ
最適化による解析結果より，松本市で定められている高さ制限内であっても大きく「各建物壁面から天守への視線」を増加させることができるということが分かった。また，いくつかの最適モデルの形状から，階高を高くすることで評価関数１を向上させようとする建物と，階高を低くすることで周囲の建物の評価関数１を向上させようとする建物とが存在すると分かった。
また，今回の解析では対象建物を細かく絞り，重要区域内の高さ制限が 18m の建物のみを対象に行ったが，最適化

参考文献
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現存天守はなぜ 12 城しか残ってないの？｣閲覧日 2021 年 9 月
https://shirobito.jp/article/3952)佐藤滋氏，久保勝祐，菅野圭祐，椎野亜紀夫：GIS を用いた城
下町都市における道路中心ラインと山頂の位置関係に関する研究-山形県鶴岡市を対象として-，日本都市計画学会都市計画
論文集 第 49 巻 第 1 号 pp71-pp76，2014 年
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日本建築学会九州支部研究報告集 第 58 号 pp509-pp512，2019
年3月6)Autodesk，Revit，サポートとラーニング，ジェネレーティブ
デザインについて，閲覧日 2021 年 9 月
https://knowledge.autodesk.com/ja/support/revit/learnexplore/caas/CloudHelp/cloudhelp/2021/JPN/RevitModel/files/GUID-22FE8E72-E791-4093-9517-7FA61F371AA7htm.htmlの収束に約 1 日を要した。建物数は 53 棟であり，変数の数も 53 必要だったことが時間を要する原因と考えられる（図４）。今後は対象範囲内の全 5389 棟を対象に同様の解×５３

図４ Dynamo によるグラフと変数ノードの数

報告Ｈ52－ 422 －