4次元時空間情報基盤ガイドラインについて

2023年10月20日
独立行政法人情報処理推進機構（IPA）
デジタルアーキテクチャ・デザインセンター（DADC）

産官でめざすデータ連携に関する日本の取り組み

Ouranos Ecosystem（ウラノス・エコシステム）

日本のデータ連携に関する企業・業界を超えた取り組み• 個社による部分最適ではなく国として全体最適化をめざす
日本のデータ連携
イニシアチブ

データを競争力の源にするプラットフォーマーモデルに学ぶ• データの「量」より「連携」による価値創出をめざす
政府が政策・制度を立案しIPAが実装支援• 海外データ連携イニシアティブとの相互運用調整も視野に、民間企業の参加を広く推進

出典：経済産業省の2023年4月29日ニュースリリース掲載の図をもとにIPAが作成
https://www.meti.go.jp/press/2023/04/20230429002/20230429002.html
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自律移動ロボットに必要な仕組みとは？
自律移動ロボットが行き交う世界を実現するためには、時間情報を含む多様な空間情報を高速に統合・検索・処理可能な仕組みが必要となる。

マシンが直接理解可能なデジタル空間

検索や統合

軽量で高速

ドローン

自動運転
サービス
ロボット

現実空間
3次元情報の可視化

ビジュアル

人間による理解高い処理性能3

業務のデジタル完結・リモート完結
現実空間の位置や形状を再現したデジタル空間を構築されると、業務がデジタル完結・リモート完結できるようになる。
オンサイト

物理移動
現地操作

As-Is

紙

デジタル&リモート完結

To-Be

遠隔操作

システムで自動化
AIによる高度化

検索、統合
データ流通

現実空間

システムが直接理解可能なデジタル空間
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整備すべき空間情報基盤

要求事項

アプローチ方法

マシンやシステムが直接理解可能な
空間情報の整備

空間、時間を一意に特定可能な規格「空間ID」の整備

現実空間を正確に再現する
標準フォーマットによる3Dデータ整備

CityGMLによる3Dデータ整備

空間情報を活用する
様々なアプリケーションの創出

ユースケース実証による有用性確認5整備すべき空間情報基盤

要求事項

アプローチ方法

マシンやシステムが直接理解可能な空間情報の整備

空間、時間を一意に特定可能な規格「空間ID」の整備

現実空間を正確に再現する
標準フォーマットによる3Dデータ整備

CityGMLによる3Dデータ整備

空間情報を活用する
様々なアプリケーションの創出

ユースケース実証による有用性確認

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空間、時間を一意に特定可能な規格 「空間ID」
地球上の特定の空間領域を一意に識別するための識別子であり、データの形態に縛られずに空間属性情報を流通させるための統一的な枠組みのこと。空間領域の単位には、3次元空間を直方格子状に分割した直方体である「ボクセル（voxel）」を用いる。

※時間軸のID化については現在検討中。
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空間、時間を一意に特定可能な規格 「空間ID」
規格の検討においては、高さ基準面、空間の分割方式、ID付与方式、空間属性情報の記述が主な検討事項。
①空間ボクセル空間ボクセルを配置する高さの基準面
空間ボクセルを配置する基準面はジオイド面とする。
（標高値が空間ボクセルの高さの値となる。）

空間の分割方式（鉛直方向）
空間の分割方式（水平方向）
地球のほぼ全体をカバーする領域をズームレベ
ル0とし、ズームレベルが1つ増えるごとに4分割を繰り返す。（XYZタイルと同様の分割方式）

標高0m～±33,554,432mをズームレベル0とし、ズームレベルが1つ増えるごとに2分割を繰り返す。

出典: https://www.gsi.go.jp/buturisokuchi/grageo_geoid.html②空間ID③空間属性情報

以下の構成要素をスラッシュ(/) で連結した配列とする。
{z} : ズームレベル{f} : 標高(鉛直方向)インデックス{x} : 経度(東西方向)インデックス{y} : 緯度(南北方向)インデックス

データをやり取りするための記述方法であり、gRPCおよびREST のAPIの引数（構造体）として仮定義。
具体的データ項目の仕様はユースケース領域ごとに整理。
必要となるデータ項目/データの更新頻度/粒度/有効時間帯 等{z}/{f}/{x}/{y}実証等を踏まえて、整理・拡張を進める。
8空間、時間を一意に特定可能な規格 「空間ID」
今、目の前にある空間にも「空間ID」が付与されている。

幕張メッセホール 「20/0/932168/413029」
北緯約35.64度、東経140.03度、標高約3.0m、ズームレベル20（ボクセルサイズ約38m）

8分割空間ID
20/0/932168/413029

統合空間ID
21/0/1864336/826059

9整備すべき空間情報基盤

要求事項

アプローチ方法

マシンやシステムが直接理解可能な
空間情報の整備

空間、時間を一意に特定可能な規格「空間ID」の整備

現実空間を正確に再現する
標準フォーマットによる3Dデータ整備

CityGMLによる3Dデータ整備

空間情報を活用する
様々なアプリケーションの創出

ユースケース実証による有用性確認10CityGMLによる3Dデータ整備
地上、地下の構造物の詳細な3Dモデルを標準フォーマットCityGMLで整備し、3Dモデルに対応したボクセルに必要な属性のみを持たせることで軽量で検索可能なインデックスとしての利用が可能となる。

3D都市モデル（CityGML)

空間ID
生成ツール

空間ID
[CSV]

CityGMLを採用したPLATEAUの3DモデルをGISツール（ArcGIS）で表示

3Dモデルに対応したボクセルを属性ごとに色分け表示したもの*国交省が主導する3D都市モデル「PLATEAU」https://www.mlit.go.jp/plateau/

11整備すべき空間情報基盤

要求事項

アプローチ方法

マシンやシステムが直接理解可能な
空間情報の整備

空間、時間を一意に特定可能な規格「空間ID」の整備

現実空間を正確に再現する
標準フォーマットによる3Dデータ整備

CityGMLによる3Dデータ整備

空間情報を活用する
様々なアプリケーションの創出

ユースケース実証による有用性確認12ユースケース実証
適用空間を全てカバーする20種以上のユースケース実証で有用性を評価中。

適用領域

適用空間

上空
産業
用途

公共用途
エンターテインメント

交通・物流

都市環境計画・管理

警備・監視

地上

建物/屋内

地下
生活支援

建築・土木

教育

災害対策

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上空

ユースケース実証① ドローン領域（NEDO実証）「送電設備点検」「橋梁点検」「物資輸送」の3つのユースケースを実証中。

実証の概要

実証のイメージ(1)

送電設備点検

橋梁点検

ユー
ス
ケース
実証

物資輸送
住民居住地域上空を飛行

同一機体

薬局(店舗)

薬局利用者
ドローンポート

(2)
３
次元の空研
間究
情開
報発
基盤等

３次元空間情報基盤

ドローン運行管理システム

有人機情報システム

空間ID

ドローン事業のリスク管理

気象観測システム

他社運行管理システム＋• リスクアセスメント手法の研究• リスクアセスメントによる地権者等の懸念の軽減• 事故による損失を補填する
保険スキームの検討…

• 各ユースケースにおけるドローン運航における4次元時空間情報基盤適用の有効性等を検証• 4次元時空間情報基盤を構築、ドローン運行管理システムと連接して有効性を検証• ドローン事業の「リスクアセスメント手法の開発」及び「事故後の対処方法の整備」により、ドローン事業の社会受容性に与える影響を検証

(3)
リス
ク
アセス
メン
ト・
保険

出所: 3次元空間情報基盤活用による自律移動ロボット普及に向けた実証実験（株式会社日立製作所、損害保険ジャパン株式会社）

会場内でも下記のブースで展示をしております
NEDOブース ホール7 アドバンスドテクノロジーエリア A003
株式会社トラジェクトリ―ドローンや空飛ぶクルマを支える3次元空間情報基盤を整備

宇宙サービスイノベーションラボ事業協同組合 等
3次元空間情報基盤によるデジタルツインへのパラダイムシフト
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ユースケース実証② 防災領域（デジタル庁実証）

地上空間IDを用いて異なる分解能を有する空間情報の統合や、災害情報の3次元可視化に取り組み、自治体が時間軸横断で災害情報を効率的に管理・更新可能な仕組み（衛星データとSNSから得られる災害時の浸水情報を空間IDで管理し三次元表示するシステム）について実証。
実証の概要

実証のイメージ• 空間IDに複数の情報ソースを統合した推定
浸水域・浸水深情報を紐づけ、時間軸情報（履歴）で災害を視覚化し、動態及び履歴の把握や分析が可能なサービスを提供

衛星画像に基づく浸水情報
SNS情報基づく浸水情報• 過去の衛星データとSNS情報による推定浸水域・浸水深情報を用いて実証• 想定ユーザー・顧客：自治体行政、GISサービス事業者、防災情報提供サービス事業者、インフラ事業者、保険事業者など幅広いユーザーを想定• 今後は建物や道路など被災した地物と、空間IDで管理された浸水情報を紐付け、被災情報を把握することを検討
出所：一般財団法人リモート・センシング技術センター（RESTEC）、株式会社Spectee（スペクティ）
15ユースケース実証③ 地下埋設物管理（デジタル庁実証）

地下

地下埋設物情報を空間IDに紐づけ、地下埋設物照会業務における業務の効率化および建設機械マシンガイ
ダンスによる開削時間の短縮や安全性の向上について実証。
実証の概要

実証のイメージ

・地下埋設物空間ID整備
各事業者の地下埋設物情報を収集し、位置基準による設備位置の統合、フォーマットの統一を行った上で、空間IDによる情報標準化における有効性等を検証
・地下埋設物照会
地下埋設物空間IDにより、既存の地下埋設物照会業務プロセスに対して、どの程度の削減効果を得られるかについて有効性等を検証
・建設機械MG
地下埋設物空間IDにより、従来のMGに地下埋設物の埋設位置を表示させ、建機オペレータへの安全施工への補助について有効性・掘削範囲情報の可視化による工事計画検討における効果を検証
出所：株式会社EARTHBRAIN、株式会社NTTData、NTTインフラネット株式会社
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ユースケース実証④ 屋内ナビゲーション（デジタル庁実証）

屋内本実証では空間IDに紐つけて整備した共有データを、配送ロボットとARナビサービスが共有し、複雑な建物内においても効率的な配送が行えることを検証。
実証の概要

実証のイメージ• 自立移動モビリティによる屋内外のシームレ
ス移動の実現を見据え、今年度は空間IDを活用した屋内移動支援を実証• 空間IDを活用したロボット配送
空間IDの空間座標および、空間ID・基盤システムに紐づけた建物情報、その他屋内POIを元に最適化されたルート設計を行い、ロボットによる効率的な配送• 空間IDを活用した人のナビゲーション
ロボット用に整備した屋内POIやテナント情報をARアプリで表示し、複雑な建物内の配送を支援

デモ画面

出所：ダイナミックマッププラットフォーム株式会社、ソフトバンク株式会社、株式会社ビーブリッジ17

4次元時空間情報基盤アーキテクチャガイドラインの公開
これまでの検討、検証成果を4次元時空間情報基盤アーキテクチャガイドライン(β版)として公開。
共通ライブラリやAPI仕様をOSSとしてGitHubに公開中。今後も拡充予定。
4次元時空間情報基盤のGitHubリポジトリ

4次元時空間情報基盤ガイドライン
本編

API仕様書
実証事例集

開発者向け
ライブラリやAPI仕様を公開中
ガイドラインサイト
4次元時空間情報基盤 ガイドラインURL
https://www.ipa.go.jp/digital/architecture/guidelines/4dspatiotemporal-guideline.html

GitHubリポジトリ
https://github.com/ouranos-gex

18デジタルアーキテクチャデザインセンター

https://www.ipa.go.jp/dadc