第33回日本情報地質学会講演会 講演要旨集 043-044頁 2022年

点群 PNG のポリラインへの応用
西岡芳晴*・北尾馨**

Application of Point Cloud PNG to polylines
Yoshiharu NISHIOKA* and Kaoru KITAO**
国立研究開発法人 産業技術総合研究所 地質情報研究部門 Institute of Geology and Geoinformation,
AIST, Tsukuba Central 7, 1-1, Higashi 1, Tsukuba Ibaraki, 305-8567, Japan. E-mail: y-nishioka@aist.go.jp** 合 資 会 社 キ ュ ー ブ ワ ー ク ス CubeWorks Inc., 4-1, Mizukino 2, Moriya, Ibaraki, 302-0121, Japan. Email:kitao@cubeworks.co.jp*

キーワード： 点群 PNG，ポリライン，Web, 地図
Key words : Point cloud PNG, poplyline, Web, map

1．はじめに一般に地球科学に関する一次データは地図上の位置に関連付けれらたポイントデータであることが多い．そして，それらのポイントデータは一連の地質踏査，物理探査等で取得できる場合が多く，各ポイントデータを連結したポリラインデータとして管理，表現できると有用な場合も多い．
大量の地球科学的一次データを公開し，活用する場合，ポイントデータやポリラインデータはまず第一に検討すべき課題である．
一方，官民データ活用推進基本法の施行を受けて，様々な機関からオープンデータが提供され始めており，これらには地図上のデータも多く含まれている．我々はポイントデータやポリゴンデータをウェブアプリケーション上で高速に処理する手法を検討しており，今回は，西岡(2021)で提案した点群 PNG を利用してポリラインを表現する手法を考案したので紹介する．

データ PNG にはグリッド PNG とリスト PNG が含まれ，さらにグリッド PNG には数値 PNG とパレット PNG が含まれる．これらのうち数値 PNG は，標高データですでに用いられている PNG 標高タイル（西岡・長津，2015）を一般化し，標高データに限らず一般的な数値データに対応させたものである．また，リスト PNG は，西岡(2021)で示した点群 PNG のベースとなるフォーマットである．
データ PNG 及び派生フォーマットでは，個々の数値データを１つまたは複数のピクセルに変換して使用する．仕様上定義されるデータ型には以下の 5 種類があるほか，任意のデータ型を定義して使用することができる．

2．データ PNG とは
データ PNG とは，画像ファイルフォーマットであるPNG(Portable Network Graphics) を使ってデータを表現するプロトコルであり，インターネットを使って大量データを高速に扱うために考案されたものである． PNG は標準で可逆圧縮されており，展開はウェブブラウザが行うため，圧縮されているにもかかわらず開発の際展開を考慮する必要がない．このため，特にウェブアプリケーションでの利用に優れている．主に地図タイルとしての利用を想定しているが，地図以外の分野でも活用可能である．データPNG については以下のサイトで紹介されている．
https://gsj-seamless.jp/labs/datapng/

第1図

データ PNG に含まれるフォーマット

第 2 図 データ PNG 及びその派生フォーマットで使用できるデータ型

3．リスト PNG
リスト PNG は点群 PNG のベースとなる仕様であり，固定長レコードを表現する．通常は各フィールドは数値データのみを保持する．リスト PNG は数値データのみからなる大量データをウェブ上で扱う場合に有効である．なお，
リスト PNG 自身は地図データに限定されるものではない．
リスト PNG の構造はデータベースのテーブルと似た概念であるが，各レコードが順序を持つものとして扱われる点がデータベースのテーブルとは大きく異なる．リスト
PNG の各レコードはファイル内のその出現順序によって 0からはじまる連番が与えられているとして扱われ，これを位置インデックスと呼ぶことにする．
リスト PNG はその仕様上ヘッダー内にユーザー定義の任意の情報を持つことができる．また，ヘッダー情報でデータサイズが決定され，データサイズ以上の情報を含むことも許可されることから，一つのファイルのデータ本体の44

あとに任意のデータを記述することもできる．このことを利用して 1 つのリスト PNG ファイル内に複数のリストPNG を埋め込むことができる．ファイル内の各リストPNG をリストブロックと呼ぶことにする．リストブロッ
クは最初のリストブロックのヘッダーに埋め込んでも良い
し，後ろに埋め込んでも良い．

4．点群 PNG ver.0.6
西岡(2021)で提案した点群 PNG ver.0.4 に対し，いくつかの改良を行い ver. 0.6 作成，公開している．
最も大きな改良点はファイル内のポイント情報の配列をポイント毎からカラム毎に変更した点である．このことにより値の近いピクセルが隣接する可能性が高まり，ファイル圧縮効率が上がることが期待できる．

が順序を持っていることを利用する．特に一次データは時系列で扱うことが一般的であるからこの考え方と親和性が高い．
ポリラインの表現では，まず，点群 PNG 内に，ポリライン毎に，そして各ポリライン内のポイントは連結させる
順序に従って配置する．
次に，各ポリラインに含まれる点の数を別のデータとして用意する（このデータをラインリストと呼ぶことにする）．ラインリストは点群 PNG ファイルとは別ファイルとしても良いが，点群 PNG のヘッダーにリストブロックとして表現することも可能である．

第 3 図 点群 PNG ファイルの例「明治時代初期土地利用・被覆デジタルデータベース」（農研機構
農業環境変動研究センター）で公開されている迅速測図のGeoJSON ポイントデータ(Iwasaki, 2017)をもとに作成

迅速測図を利用したテストでは，点群 PNG ver. 0.4 の利
用 に よ り 元 の GeoJSON フ ァ イ ル に 比 べ て 約 0.49% の1,876KB にまでファイルサイズを縮小されたが（西岡 ,2021），ver. 0.6 の利用によりさらにその 44%の 833KBにまで圧縮された（第 4 図）．

第 5 図 ポリライン表現の概念図
赤い線を構成する 4 点と青い線を構成する 2 点のデータを表現する例を示した概念図

さらに，ラインリスト内の位置インデックスを利用することにより，各ラインに関する追加情報（描画スタイルなど）を別ファイルで指定することもできる．

6．おわりに

第4図

点群 PNG ver.0.6 による迅速測図ファイルサイズ

さらに，点群 PNG は本来地図データに限った仕様ではないが，ver.0.6 では地図投影法に関する情報をヘッダーに埋め込めるようになった．地図投影法にはウェブメルカト
ルと緯度経度を指定でき，またウェブメルカトルの場合は水平分解能を表す「ウェブメルカトル次数」(地球全体を表す地図の横幅の大きさを，2 を底とする対数で表したもの)も記述できる．この改良により，点群 PNG ファイル単体でも地図上に表示することが可能になった．

5．ポリラインの表現
ポリラインの表現のために新たなフォーマットを規定する必要はなく，点群 PNG をそのまま利用してポリラインを表現できる．ポリラインの表現には，点群 PNG の各点標高データから始まって点群データ，ポリラインと，地図データのウェブアプリケーションでの活用技術の開発を続けてきた．技術的にはかなり期待のできる成果が上がってきていると考えているが，まだ実用例が少ない．今後，多くの機関に働きかけ，データ公開とアプリケーションの開発を両輪で進めてゆき，成果の普及を図りたい．

文献

Iwasaki, N. (2017) wata909/habs_test: Test repository for
HABS point data. GitHub.
https://github.com/wata909/habs_test(確認:2022/05/23)
西岡芳晴・長津樹理 (2015) PNG 標高タイル－Web 利用に適した標
高ファイルフォーマットの考案と実装－．情報地質 , vol.26.
no.4, pp.155-163．
西岡芳晴 (2021) ウェブアプリケーションで点群を高速に扱うた
め の 仕 様 “ 点 群 PNG” の 考 案 ． 情 報 地 質 , vol.32. no.2,
pp.39-42．