JP2006011760A - 三次元地形表示システム - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は三次元地形表示システムに関し、特にサーバ側でデータを一括管理でき、データの更新処理等をクライアントのパソコンに影響されることなく行うことができる三次元表示システムを提供するものである。
【解決手段】 本発明はクライアント２から供給される二次元座標情報をサーバ１に供給し、サーバ１によって地中構造物の設置位置も含む三次元地形表示を行う。この際、サーバアプリケーション４は地形データテーブルから三次元地形データを読み出し、埋設構造物データテーブルから埋設構造物のデータを読み出し、三次元地形表示データを作成し、クライアント２の端末機器に送信し、ディスプレイに表示させる。
【選択図】図１

Description

本発明は三次元地形表示システムに関する。

今日、地図情報を三次元で表示し、景観等を分かり易く表示する三次元景観表示ソフトが市販されている。例えば、特許文献１には様々な精度の地図データを適応的に用い、複雑な景観撮像画像を高精度に解析処理するプログラムの発明が開示されている。

すなわち、景観撮像画像と地図を呼び出し、それらの属性情報を用いて画像に対する地図の精度を判定し、上記判定結果が高精度の場合には詳細形状解析処理を行い、上記判定結果が低精度の場合には概略形状解析処理を行い、上記解析処理結果を出力することによって、地図と画像の精度やそれらの差異に応じて最適な解析を行い、精度のよい三次元景観表示システムを実現するものである。
特開２００３−３０２８９８号公報

しかしながら、従来の方法では高性能のパーソナルコンピュータ（以下、単にパソコンで示す）に専用のソフトウエアとデータをセットし、スタンドアロンで稼動させている。したがって、従来の三次元地形表示システムでは高価なパソコンを必要とする。また、インターネット等のネットワークを使用して三次元地形表示処理を行うことで安価かつ効率のよい三次元地形処理を行うことができる。

そこで、本発明は上記課題を解決し、サーバ側でデータを一括管理でき、データの更新処理等をクライアントのパソコンに影響させることなく行うことができる三次元地形表示システムを提供するものである。

上記課題は本発明によれば、サーバとクライアントがネットワークを介して接続された三次元地形表示システムにおいて、前記サーバは、クライアントから供給される二次元領域の指定情報を入力する入力手段と、該二次元領域の指定情報に基づいて、表示エリアのテクスチャマッピングを行うマッピング手段と、該マッピングに従って三次元地形表示データを作成する三次元地形表示データ作成手段と、該三次元地形表示データをネットワークを介して前記クライアントに出力する出力手段とを有する三次元地形表示システムを提供することによって達成される。

このように構成することにより、クライアント側では三次元地形表示を必要とするエリアを二次元領域で指定することによって、対応する領域の三次元地形表示データがサーバから送られ、高性能なパーソナルコンピュータを使用することなく、三次元地形表示情報を取得することができる。

また、クライアントは、上記サーバから出力された三次元地形表示データに基づいてディスプレイに三次元地形表示を行うことができる。
また、上記三次元地形表示には、トンネル管を含む地中構造物表示も行うことができ、例えば山岳に建設されたトンネルの設備位置が立体的に表示され、視覚的に優れた表示システムとなる。

また、上記三次元地形表示データの作成手段は、例えば予め元画像の分解能を変えた複数の画像データを登録しておき、三次元地形表示画像を生成する際、適宜選択して合成する。
また、本システムは三次元地形表示方法によっても可能であり、更に三次元地形表示プログラムによっても実現可能である。

上記課題は本発明によれば、クライアント側では二次元領域でエリアを指定するだけで、対応する領域の三次元地形表示データが得られ、高性能なパーソナルコンピュータを使用することなく、三次元地形表示情報を取得することができる。

また、三次元地形表示プログラムによって三次元地形表示情報を取得することができ、例えば当該アプリケーションをパッケージソフトやネットワークを介して供給することによって容易に希望するエリアの三次元地形表示が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１は本実施形態の構成を説明する図である。同図に示すように、本システムはインターネット等のネットワークを介して接続されたサーバ１とクライアント２で構成されたシステムによって実現される。

サーバ１は、ウェブ（Ｗｅｂ）サーバ３、サーバアプリケーション４、データベースエンジン５、精密オゾル画像ファイル群６、埋設構造物データテーブル９、地形データテーブル１０、精密オルソ画像管理データテーブル１１で構成されている。一方、クライアント２は、ウェブ（Ｗｅｂ）ブラウザ７、及び三次元モデル表示処理部８で構成されている。

ウェブ（Ｗｅｂ）サーバ３は、クライアント２との間でＨＴＴＰ（Hypertext Transfer Protocol）で作成されたデータの授受を行い、クライアント２から送信される地図選択範囲の情報を入力し、後述する三次元モデルデータ、テクスチャマッピングデータをクライアント２に出力する。また、サーバアプリケーション４は表示エリアテクスチャマッピング画像作成アプリケーション４ａ、三次元地形データ作成アプリケーション４ｂ、三次元地中構造物データ作成アプリケーション４ｃで構成されている。

上記各アプリケーションの処理を行う際、データベースエンジン５を駆動し、対応するテーブルから必要な情報を読み出す。データベースエンジン５に接続されたテーブルとして、上記地中構造物データテーブル９、地形データテーブル１０、精密オルソ画像管理データテーブル１１が構築されている。また、サーバアプリケーション４には精密オルソ画像ファイルのファイル群６が接続され、各アプリケーションは、精密オルソ画像ファイル群６を検索して必要な情報を読み出す。

ここで、図２（ａ）〜（ｄ）は上記精密オルソ画像管理データテーブル１１の構成を説明する図である。本例の精密オルソ画像管理データテーブル１１は標準化図郭として、２，５００分の１の国土基本図を有する。図２（ａ）はこの基本図の構成を示し、例えば平面直角座標系の原点（北緯３６°００′、東経１３９°５０′００″）から東西にそれぞれ１６０ｋｍをとり、これを４０ｋｍ毎に区切る。また、南北に３００ｋｍをとり、これを３０ｋｍ毎に区切る。このように区切ることによって、同図（ａ）に示す東西４０ｋｍ、南北３０ｋｍのブロックが形成され、このブロックにＡ、Ｂ、Ｃ、・・・の符号を付けて特定する。例えば、同図（ａ）に示すように、テーブルの左上から「ＡＡ」、「ＡＢ」、「ＡＣ」、・・・と指定する。尚、国土基本図の他の系についても同様に作成される。

さらに、同図（ｂ）は上記東西４０ｋｍ、南北３０ｋｍで構成される各ブロックを、東西、南北それぞれを１０等分し、１００分割した東西４ｋｍ、南北３ｋｍの細ブロックとした構成を示す。この細ブロックには左上から順に数値０、１、２、・・・が付加されている。例えば、図２（ａ）に示すブロック「ＧＥ」の場合、「ＧＥ−００」、「ＧＥ−０１」、「ＧＥ−０２」、・・・として記述する。

また、同図（ｃ）は、更に上記東西４ｋｍ、南北３ｋｍの細ブロックを東西方向、南北方向に２等分し、細ブロックを４分割した構成であり、北西図郭に１、北東図郭に２、南西図郭に３、南東図郭に４の符号を付したものである。例えば、同図（ｂ）に示す「ＧＥ−７７」の場合、「ＧＥ−７７−１」、「ＧＥ−７７−２」、「ＧＥ−７７−３」、「ＧＥ−７７−４」となる。

さらに、上記同図（ｃ）に示す状態で５００ｍ毎に東西方向に４分割し、南北方向に３分割し、同図（ｄ）に示す構成とする。そして、同図（ｄ）の左上から０、１、２、・・・の数値を付加する。したがって、同図（ｄ）に示すように、「ＧＥ−７７−１−００」、「ＧＥ−７７−１−０１」、「ＧＥ−７７−１−０２」、・・・として記述される。

以上の構成において、以下に本例の処理動作を説明する。
先ず、クライアント２はウェブ（Web）ブラウザ７を立上げ、サーバ１に接続する。そして、ディスプレイに地図情報を二次元表示し、三次元地形表示を希望する選択範囲を指定する（図１に示す「１」の処理）。

次に、ウェブ（Web）サーバ３は二次元座標値のデータとして入力したユーザの選択範囲の情報をサーバアプリケーション４に送る（図1に示す「２」の処理）。すなわち、図３に示すように、前述の精密オルソ画像管理データテーブル１１に登録された同図（ａ）の基本図と、ユーザが指定した地図の範囲（同図（ｂ）に示す範囲）が一致する場合は殆どありえず、該当する基本図から対応する指定範囲を抽出する。

サーバアプリケーション４を構成する表示エリアテクスチャマッピング画像作成アプリケーション４ａはこの処理を行う。すなわち、図３（a）に示す３×３のブロックから選択画像に対応するエリアを読み出し、同図（ｂ）に示す画像情報とする。例えば、同図（a）に示す９個のブロックが前述の図２（ａ）のブロック「ＡＡ」、「ＡＢ」、「ＡＣ」、・・・「ＣＣ」に対応する場合、各ブロックから対応するデータを読み出す。

例えば、図３（ａ）に示すように、ブロック「ＡＡ」からエリアａａのデータを読み出し、ブロック「ＡＢ」からエリアａｂのデータを読み出し、ブロック「ＡＣ」からエリアａｃのデータを読み出し、以下同様に対応するエリアのデータを読み出す。尚、ブロック「ＢＢ」については全てのデータが読み出される。

次に、サーバアプリケーション４は上記処理によって設定したエリアのデータをデータベースエンジン５を駆動して各テーブルから読み出す（図１に示す「３」の処理）。すなわち、サーバアプリケーション４はデータベースエンジン５を駆動して精密オルソ画像管理データテーブル１１から対応するデータを読み出す。例えば、上記図３に示す例では、前述の図２（ａ）のブロック「ＡＡ」〜「ＣＣ」が読み出され、更に各ブロックのエリアａａ、ａｂ、ａｃ、・・・情報が読み出される（図１に示す「４」の処理）。

次に、本例においてはサーバ１及びクライアント２の負荷、並びに通信負荷を考慮し、精密オルソ画像管理データテーブル１１に登録されたオリジナルのデータに対し、１画素当りの分解能を１／２、１／４、１／８とした、２倍、４倍、８倍の画像データを用意する。これらのデータは前述の精密オルソ画像ファイル群６に予め登録しておく。

図４は解像度を変えて記録したテーブルの構成を示す。同図（ａ）は画像設定テーブルであり、同図（ｂ）はオリジナルの画像管理テーブルを示し、同図（ｃ）は高解像度の画像管理テーブルを示し、同図（ｄ）は中解像度の画像管理テーブルを示し、同図（ｅ）は低解像度の画像管理テーブルを示す。

また、図５は上記処理を説明する図であり、ユーザが指定する画像データの広狭によって使用するファイルの大きさを決定する。すなわち、ユーザが広い範囲を指定した場合、前述の８倍の画像データや４倍の画像データを使用し、狭い範囲を指定した場合、例えばオリジナル画像や２倍の画像データを使用する（図１に示す「５」の処理）。また、この時色のデータも抽出される。

また、図６は三次元地形標高テーブルの例であり、三次元モデルを作成する広さに応じてアプリケーション内で使用する三次元地形データの精度を決定し、標高データを検索、抽出し、三次元地形モデルを作成します。例えば、同図（ａ）は標高を２ｍ毎に管理する場合を示し、同図（ｂ）は標高を４ｍ毎に管理する場合を示し、同図（ｃ）は標高を８ｍ毎に管理する場合を示し、同図（ｄ）は標高を１６ｍ毎に管理する場合を示す。

その後、対応するサイズの画像データが精密オルソ画像ファイル群６から読み出され、三次元モデルデータが作成される（図１に示す「６」、「７」の処理）。このデータは前述の表示範囲に対応して切り出したデータであり、このテクスチャマッピング画像データは、クライアント２の端末機器に出力される（図１に示す「８」の処理）。

このように構成することにより、サーバ１の負荷、クライアント２の負荷、及び通信負荷を軽減することができ、オリジナルデータに対してグリットを間引いた高度データを使用することができ、応答速度の低減を阻止することができる。すなわち、上記のようにオリジナルの三次元地形データの他に、縦横のグリッドと共にグリット精度を半減させた三次元地形データファイル、更にグリット精度を半減させた三次元地形データファイル、更に半減させた三次元地形データファイル、あわせて４つのデータ精度をもつ三次元地形データファイルを使用し、三次元地形モデルを作成することで処理速度の速い三次元地形表示システムを提供することができる。

以上のように、本例によれば上記構成によりユーザはクライアント２のコンピュータを使用し、ウェブ（Web）ブラウザ７と例えば無償のプラグインソフトウエアによって本システムを実行することができる。

また、サーバ１側でデータを一元管理でき、クライアント２側では必要に応じたデータ収集を行うことができる。また、データはサーバ１側にセットアップするだけで、クライアント２側にセットアップする必要がない。

さらに、サーバ１との通信プロトコルにＨＴＴＰのみを使用し、拠点間のファイヤーウオールによる通信遮断を回避できる。すなわち、拠点に設置されたファイヤーウオール越えの課題を回避することができる。

尚、図７はユーザが指定した地図上の範囲情報に対し、本例の三次元地形表示処理を行い、地形データを三次元景観表示した例であり、同図（ａ）に示すＤはユーザが指定した地図上の範囲を示し、同図（ｂ）はその三次元景観を表示したものである。

また、本例においては地下に建設する構造物についても同様に処理することによって、地下構造物についても三次元表示を行うことができる。この場合、三次元地下埋設構造物データ作成アプリケーション４ｃに従って処理を行い、データベースエンジン５は地下構造物データテーブル９から構造物の情報を取得し、上記三次元地形表示データに含める。

本実施形態の構成を説明する図である。 （ａ）〜（ｄ）は、上記精密オルソ画像管理データテーブルの構成を説明する図であり、（ａ）はこの基本図の構成を示し、（ｂ）は東西４０ｋｍ、南北３０ｋｍで構成される各ブロックの構成を示し、（ｃ）は更に上記東西４km、南北３kmの細ブロックを東西方向、南北方向に２等分し、細ブロックを４分割した構成を示し、（ｄ）は更に細分化した構成を示す図である。 （ａ）はユーザが指定する二次元領域に対する選択エリアを説明する図であり、（ｂ）は選択後の領域を示す図である。 （ａ）は画像設定テーブルの構成を示し、（ｂ）はオリジナルの画像管理テーブルを示し、（ｃ）は高解像度の画像管理テーブルを示し、（ｄ）は中解像度の画像管理テーブルを示し、（ｅ）は低解像度の画像管理テーブルを示す。 広域と狭域に対するオリジナル画像の分解能の関係を示す図である。 （ａ）〜（ｄ）は三次元地形標高テーブルの例であり、（ａ）は標高を２ｍ毎に管理する場合を示し、（ｂ）は標高を４ｍ毎に管理する場合を示し、（ｃ）は標高を８ｍ毎に管理する場合を示し、（ｄ）は標高を１６ｍ毎に管理する場合を示す。 （ａ）はユーザが指定した地図上の範囲を示し、（ｂ）はその三次元景観表示を示すものである。

符号の説明

１ サーバ
２ クライアント
３ ウェブ（Web）サーバ
４ サーバアプリケーション
４ａ 表示エリアテクスチャマッピング画像作成アプリケーション
４ｂ 三次元地形データ作成アプリケーション
４ｃ 三次元地中構造物データ作成アプリケーション
５ データベースエンジン
６ 精密オルソ画像ファイル群
９ 地中構造物データテーブル
１０ 地形データテーブル
１１ 精密オルソ画像管理データテーブル

Claims (6)

1. サーバとクライアントがネットワークを介して接続された三次元地形表示システムにおいて、
   前記サーバは、クライアントから供給される二次元領域の指定情報を入力する入力手段と、
   該二次元領域の指定情報に基づいて、表示エリアのテクスチャマッピングを行うマッピング手段と、
   該マッピングに従って三次元地形表示データを作成する三次元地形表示データ作成手段と、
   該三次元地形表示データをネットワークを介して前記クライアントに出力する出力手段と、
   を有することを特徴とする三次元地形表示システム。
2. 前記クライアントは、前記サーバから出力された三次元地形表示データに基づいて三次元地形表示を行う表示手段を有することを特徴とする請求項１記載の三次元地形表示システム。
3. 前記三次元地形表示には、トンネル管を含む地中構造物表示も行うことを特徴とする請求項１、又は２記載の三次元地形表示システム。
4. 予め元画像の分解能を変えた複数の画像データを記憶し、前記三次元地形表示データ作成手段が三次元地形表示画像を生成する際、適宜選択して合成することを特徴とする請求項１、２、又は３記載の三次元地形表示システム。
5. サーバとクライアントがネットワークを介して接続された三次元地形表示システムであって、
   前記クライアントから供給される二次元領域の指定情報を入力する処理と、
   該二次元領域の指定情報に基づいて、表示エリアのテクスチャマッピングを行う処理と、
   該マッピングに従って三次元地形表示データを作成する処理と、
   該三次元地形表示データをネットワークを介して前記クライアントに出力する処理と、
   を行うことを特徴とする三次元地形表示方法。
6. サーバとクライアントがネットワークを介して接続された三次元地形表示システムに使用されるプログラムであって、
   前記クライアントから供給される二次元領域の指定情報を入力する機能と、
   該二次元領域の指定情報に基づいて、表示エリアのテクスチャマッピングを行う機能と、
   該マッピングに従って三次元地形表示データを作成する機能と、
   該三次元地形表示データをネットワークを介して前記クライアントに出力する機能と、
   を少なくとも有し、コンピュータが実行可能な三次元地形表示プログラム。