点群データを高速配信するためのフォーマット，
点群PNGのご紹介

西岡芳晴（国立研究開発法人 産業技術総合研究所）

自己紹介
 所属 国立研究開発法人 産業技術総合研究所 地質調査総合センター
地質情報研究部門 シームレス地質情報研究グループ
 氏名

西岡芳晴

 仕事


地質図幅（紙）作成



20万分の1日本シームレス地質図開発（ウェブ）

地図情報ウェブ配信技術の研究

国土地理院の標高タイル（PNG形式）考案

点群PNG概要
 二次元及び三次元のポイントデータを表現するためのフォーマット
 最新版は ver. 0.6 (2021-12-13)

無償で利用可能• https://gsj-seamless.jp/labs/pcpng/
 PNGによる可逆圧縮を利用してファイルサイズを縮小
 PNGはウェブラウザーが扱いやすいフォーマット
 ラインデータを扱うこともできる
 座標値以外の属性情報も扱える
二次元点群PNGサンプル
海洋磁気異常値(約570万点)

点群PNG利用事例(1)
軽石漂流シミュレーション結果の可視化「点群PNGを用いた軽石漂流シミュレーション結果の可視化：漂流軽石のハザード評
価システムの構築に向けて」（桑谷立ほか, 2023；情報地質第34巻, 61-68p）より



西表島北東部海底火山噴火後の50日後のシミュレーション
ソースのテキストファイル(約400MB)を点群PNG(約70MB)に変換して利用ポイント数：17,934,000点
識別子の取得ではGPGPUを利用

点群PNG利用事例(2)
台風経路可視化システム
https://kitao.net/works/typhoon/

22年間538件の台風の経路を表示
点の色は階級別と中心気圧で切り替え変え可能
WebGL 2.0のTransform feedbackを利用「二次元点群展開処理手法の改良」（北尾馨, 2023；第34回日本情報地質学会講演会 講演要旨集, p35-36 )より

点群PNGのベースはデータPNG
 データPNGは，点群PNGや標高タイルPNG形式(ここでは「数値PNG」)のベースとなる考え方

 基本: 数値データをピクセルに変換して画像ファイルとして利用

例）富士山の標高
3,776.24(m)→ R=5, G=195, B=24

( 377624 = 5 × 256 × 256 + 195 × 256 + 24 )

 特徴
 圧縮画像ファイル化，軽量化に成功
 軽量化により転送時間が短縮
 ユーザーPCのGPUを利用した高速並列処理と親和性が良い

データPNGの設計コンセプト


公開データは利用されなければ意味がない

データの最も有効な利用手段はウェブアプリ



データのウェブアプリには双方向性や高速性が求められる

データフォーマットはそのようなウェブアプリを作りやすいフォーマットにすべき

ファイルサイズを軽量化し，転送を高速化する

ウェブラウザ(JavaScript)で扱いやすい形式にする

1ピクセルで表現できる範囲(標高)急拡大する大量点群データ公開
都道府県単位で保有するデータを無償公開する動きが始まっている










静岡県 2019年


図郭

地図情報レベル500

ファイルフォーマット

400x300m

和歌山県

2023年3月1日開始



図郭地図情報レベル2500

ファイルフォーマット

長崎県

レコードフォーマット3

LAS 1.2

2x1.5kmテキスト

2023年3月14日開始



図郭

旧四次区画 1000x750m



ファイルフォーマット

LAS

1.2

レコードフォーマット2

東京都 2023年9月1日–

図郭

地図情報レベル500–

ファイルフォーマット

400x300m

LAS 1.2

兵庫県（ただしグリッドデータ）
図郭

地図情報レベル2500

レコードフォーマット3

2020年1月

2x1.5km既存の点群ファイルフォーマット
• LAS


広く普及した標準的な三次元点群フォーマット



バイナリー形式であり位置情報以外の様々な情報を保持できる• COPCLASを圧縮したLAZ 1.4ベースの三次元点群専用フォーマット



2021年にver.1.0の仕様が公開



内部に8分木構造を保有しており，効率的なデータ取得が可能• Potree形式
Potree(三次元点群データのブラウザ上ビューアー)が使用するフォーマット（仕様は公開されていない）



三次元ポイントデータ専用であり，圧縮機能は持たない• 3D Tiles

地図上の3Dコンテンツを表現するための国際標準規格（OGC）



ポイント以外の3Dオブジェクトデータを含み，圧縮機能は持たない

比較テスト(データソース)
 データソース 富士山山頂剣ヶ峰周辺
 ファイルサイズ 約1.5GB
 ポイント数 約4,700万点
 G空間情報セーターからダウンロード「VIRTUAL SHIZUOKA 静岡県 富士山および静岡東部
点群データ」
 データフォーマット LAS ver. 1.2
 テスト用に剣ヶ峰を含む4つのLASファイルを連結
データの範囲，背景は地理院地図（標準地図）

比較テスト(結果)ファイルサイズ
(MB)

ロード時間
(秒)

LAS

1529

71.0

Potree形式

1574

72.9

3D Tiles

678

40.2

COPC

505

23.5

点群PNG

214

12.3

点群PNGコンバーター(公開準備中)

LASファイルをドラッグ&ドロップで受け取り，点群PNGに変換するウェブアプリ
点群PNGを表示するためのサンプルウェブアプリも生成して同時に出力

点群PNGコンバーターが点群PNGファイルとともに出力するサンプルウェブアプリ

点群PNGタイル


点群PNGタイル: 地理院タイルと同様の仕組みでタイル分割された点群PNG
点群PNGタイルや標高タイルを含めて，大量点群データを公開する「点群公開ファイルセット」を提案

点群公開ファイルセットの生成モデル

点群公開ファイルセット
 点群公開ファイルセットとは，大量の点群データを公開するためにサーバーに設置するファイルセットです 高速なウェブアプリケーションが構築できるように設計されています 以下の4つのサブセットからなりますオリジナル点群データ

LAS形式

ダウンロード用

写真タイル

JPEG形式Web API用

標高タイル

数値PNG形式

Web API用

点群タイル

点群PNG形式

Web API用

点群公開ファイルセットサンプル

富士山山頂火口ｰ(1)概要
 紹介ページ https://gsj-seamless.jp/pointCloud/sample/crater/
 データ出典VIRTUAL SHIZUOKA 静岡県 富士山および静岡東部 点群データ

 範囲
 山頂火口周辺の東西1200m, 南北900m（データソースのLASファイル9枚分の範囲）
 ポイント数
 105,106,003（1m2あたり約97.3ポイント）

点群公開ファイルセットサンプル

富士山山頂火口ｰ(2)ファイルセット








オリジナル点群データ


ファイルフォーマット



合計ファイルサイズ 3.32GB

LAS

 ファイル数 9写真タイル


ファイルフォーマット JPEG



合計フェイファイルサイズ 53.6MB

 ファイル数 423
標高タイル

ファイルフォーマット 数値PNG



合計ファイルサイズ6.03MB

 ファイル数 122
点群タイル


ファイルフォーマット 点群PNG



合計ファイルサイズ



ファイル数 123584MB

点群公開ファイルセットサンプル

富士山山頂火口-(3)利用方法


写真タイルは地図ライブラリ（Leaflet,MapLibre GL JS等)を使って簡単に表示できます．

標高タイル・写真タイルは，3Dのに対応した地図ライブラリ（MapLibre GL JS等）や，MyMap3Dを用いて3D表示ページが作成できます．

点群タイルはJavaScriptプログラム作成して利用します．
例）https://gsj-seamless.jp/pointCloud/sample/crater/
viewer18_103514_232092/

今後について

点群PNG正規公開版(ver. 1.0)：近日公開

点群PNGコンバーター：公開準備中– 単体LASファイルから点群PNGファイルと表示システムを出力するウェブアプリ

点群PNGタイルジェネレーター: 開発中– 複数LASファイルから点群PNGタイルを生成す
るWindows版アプリ

点群PNGタイルビューアー: 開発準備中– 汎用の点群PNGタイル表示ウェブアプリ