スマートIoT推進フォーラムテストベッド分科会「第1回データ分析・可視化タスクフォース」 2020年7⽉14⽇

３次元および４次元WebGISのためのオープンツール紹介
情報通信研究機構
村⽥健史・⼭本和憲・川鍋友宏（理研・NICT協⼒研究員）
GEOソリューションズ
加賀⾕仁秀・揚野峰⼈

（iTowns可視化事例は理化学研究所・川鍋による）

発表概要
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地球科学分野（地球環境分野等）では緯度・経度・高度（3次元）と時間の4次元データを扱う。多くの2次元WebGISでは不十分。
• 3次元空間を扱うためには3次元可視化技術を基盤としたWebGISが求められる。
NICTサイエンスクラウドプロジェクトではオープンソー
ス3DWebGISツール「iTowns」と時間制御用JavaScript「Timeline」による4次元データ可視化を試みている
理化学研究所・九州大学による「ChOWDER」と連動することで大規模化可視化や分散協調型ツールへの拡張も可能。

都市空間可視化（例：大気汚染源の工場地帯特定）zoom in/out

気象衛星データリアルタイム可視化

4次元時空間スケーラブル可視化
宇宙から見た地球（環境衛星データ）↔都市空間（IoTセンシングデータ）の時空間同期可視化

データ3D可視化
時系列3Dデータ表示（DeckGL風）

大規模可視化
ChOWDERによるTDW上での3D可視化
様々なWebGISに組み込むことができるTimeline（JavaScript）

様々なWebGISに組み込むことができるTimeline基礎設計• コマ送り• （時間間隔はトグルで変更）• ループ再生ボタン• 一旦停止

• 再生

• 早送り

• 録画ボタンサンプルTimeline（JavaScript） http://k2go.jp/public/Timelineで公開

サンプルTimeline（JavaScript） http://k2go.jp/public/Timelineで公開
Video Controller

Standard Timeline
Bar Design

Irregular Era
MappingDaily Data

4D対応オープンソースWebGIS：iTowns
http://www.itowns-project.org/• Three.jsベース• バイナリベクタタイル画像対応• Timelineと組み合わせることで4D WebGISを実現

iTowns応用事例：地球規模可視化

ひまわり衛星データリアルタイム3D可視化（雲画像マッピング）

ひまわり衛星データ雲頂高度可視化（パーティクル）※理化学研究所・川鍋による

iTowns応用事例：地球規模可視化

ChOWDER（理研・九大）連携による大規模可視化（※理化学研究所・川鍋による）iTowns応用事例：地球規模可視化

分布データ3次元可視化（DeckGL風）（※理化学研究所・川鍋による）iTowns応用事例:都市空間可視化
福岡市中心地建物3次元可視化

iTowns応用事例：町丁目境界可視化

情報学研究所・北本による町丁目データ（バイナリベクタタイル画像）のオーバーレイ（日本全国の2015年の町丁目境界データがバイナリベクタタイル化されている）

iTowns応用事例：DEM（数値標高モデル）の3次元可視化

日本全国の国土地理院による10m解像度DEMをiTownsで3次元可視化（WMTSレイヤ）済み（2019年）

iTowns応用事例：360度カメラの3次元球面マッピング

iTownに360度カメラ画像（球面にマッピング）を配置した例

iTowns応用事例：ドームカメラの天球面マッピング

iTownsの空球面に全天カメラ（ドームカメラ、180度カメラ）画像を張り付けた事例（リアルタイム）

iTowns応用事例:映像IoTとWebGISオーバーレイ技術

筑波山設置カメラ画像とWeb GISツール（iTowns）の重ね合わせ：赤線はNICTがバイナリベクタタイル化した町丁目境界データ。火災発生位置がどの市区町村・町丁目であるかリアルタイムにオーバーレイ表示。

まとめ• 地球科学分野ではこれまでの（主として）2D空間を対象としたGIS（地理情報システム）と異なり3D空間（高さ方向情報を含む）の可視化が求められている。
• iTownsはthree.jsをベースとした3次元可視化用WebGISツールであり、これまでGoogleEarthで困難だった各種GIS系処理に適している。
• NICTではWebGISを時系列化するためのオープンソースJavaScriptであるTimelineを公開している（http://k2go.jp/public/Timeline）。
• 今後の計画• iTownsにTimelineを組み込み様々なデータの3次元時系列可視化（4次元可視化）を実現する。特に、ひまわり衛星雲画像のようにリアルタイムにも3D可視化を実現する。
• STARS同期機能を用いて複数のiTownsフレームを時空間同期する。
• 理研・九大開発のChOWDERとの連携により①TDWによる大規模4次元可視化と②遠隔協調分散可視化を実現する。

データ指向型テストベッド（Data-oriented TB）
次期中長期計画：4次元時空間データテストベッド
村田健史（総合テストベッド研究開発推進センター）
佐藤知紘（テラヘルツ研究センターテラヘルツ連携研究室）
川鍋友宏（理化学研究所：NICT協力研究員）
寺薗淳也（会津大学先端情報科学研究センター）

データ指向型テストベッド（Data-oriented TB）
次期中長期計画：4次元時空間データテストベッド• キャラバンテスト
ベッド等を通じて貸し出しも可• ユーザの4次元時空間アプリケーション
ユーザ独自アプリ

ユーザ独自アプリ

ユーザ独自アプリ

ユーザ独自データ

ユーザ独自データ

ユーザ独自データ• ユーザが独自に作成・収集するデータ• 標準化（GeoJSON等）により汎用GISアプリに展開可【DoTB提供】
汎用GISプラットフォーム【DoTB提供】
汎用GISプラットフォーム【DoTB提供】
汎用GISプラットフォーム• データやツールを利用してユーザが独自アプリを作るための汎用GISプラットフォーム(2D空間、3D空間）• TBクラウド上でも利用可能

IoTデバイス【DoTB提供】共通基盤データ用API／ツール【DoTB提供】共通基盤データ【DoTB提供】共通基盤データ【DoTB提供】共通基盤データ• 共通基盤データ利用のための多様なAPI/ツール群（DoTBが提供）• 誰もが利用できユーザアプリの基盤となる共通オープンデータ• 利便性が高い形式で提供（自己記述型、バイナリ
ベクタタイル、GeoTIFF、CC BYなど）• PostGIS等のDBMSからの提供

ユーザが一からシステムを構築するのではなくデータ指向型TBが提供する共通基盤データおよびＡＰＩ／ツールを使って独自の4次元時空間データアプリケーションを構築するサービス

4次元時空間アプリケーション事例（STARS/ChOWDER/iTowns連携）

CP空間融合可視化技術
映像IoTと都市空間のiTowns上でのオーバーレイ機能

環境衛星観測回折格子型分光器による”面”観測

エッジ画像処理
AI画像処理による大気汚染エリ特定

映像IoT技術
モバイル通信網（筑波山頂設置）
4G/5Gで30-60fps/4K映像伝送

IoTデバイス
遠隔PTZカメラ操作
リアルタイムAIにより対象の自動追跡可能

オープンソースツール提供
STARSによるWebGIS用多機能時間スライダ
LoRa通信自立センサー
ひまわりデータ活用した
ソーラー駆動型センサー

アウトリーチ
キッザニア風こども気象予報士イベント（科学館コラボ）

都市空間可視化（大気汚染源の工場地帯特定）

イラスト

環境衛星・気象衛星データをリアルタイム可視化

実データ
スマホアプリ（NPO連携）ユーザ独自アプリ

ユーザ独自データ【DoTB提供】
汎用GISプラットフォーム
高対候性Raspberry
Piキャリアボード

4次元時空間スケーラブル可視化
宇宙から見た地球（環境衛星データ）↔都市空間（IoTセンシングデータ）の時空間同期可視化
大規模可視化
ChOWDERによるTDW上での3D可視化【DoTB提供】共通基盤
データ用API／ツール【DoTB提供】共通基盤
データ

各種オープン気象データ（リアルタイム）
国機関～個人まで様々なデータ融合可視化・処理利便性が高いオープンデータ提供• 全国町丁目境界／歴史的市町村境界（バイナリベクタタイル）• 全国10m地理院DEMデータ（GeoTIFF形式）／Geoサーバから提供

データ3D可視化時系列3Dデータ表示（DeckGL風）

サイエンスクラウドとデータ指向型テストベッドの連携利用申請

テストベッド事務局

テストベッド
GW

アプリ

アプリ

デバイス

デバイス

データ

データ

データ指向型テストベッド（テストベッドクラウド）
テストベッドユーザに新規性と実用性を兼ねたデータ・デバイス・アプリの提供

魅力的なサンプルアプリ・コンテンツ・データを公開

アプリ

アプリ

アプリ

アプリ

デバイス

デバイス

デバイス

デバイス

データ

データ

データ

データ

有効なアプリ・デバイス・データ

良いものはどんどん移植

サイエンスクラウド（Nクラウド）チャレンジングなシステム開発と実証実験