JP2006064889A

JP2006064889A - 沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法

Info

Publication number: JP2006064889A
Application number: JP2004246009A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Sakuta; 昌昭佐久田; Yukiyoshi Hoshigami; 幸良星上
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2006-03-09

Abstract

【課題】海面下の座標データと地表面の座標データの混在する位置データから、表面積を算出すると共に、予め定められた分水嶺と、海岸線とから沿岸域を最終的に確定する等高線を定める沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法を提供する。
【解決手段】複数の区画に区分された３次元座標からなる地形図データと、前記地形図データから特定の区分を選択する選択機能ブロックと、選択された区分の４点の海抜高さからから海岸線を決定する機能ブロックと、決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックと、算出された面積を合計して予め定められた範囲内の区画の面積を算出する機能ブロックとを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、沿岸陸域と沿岸海域とからなる沿岸域を定量的に定めるシステム並びに方法に関するものである。

沿岸域とは海岸線をはさんだ陸域・海域のある一定の幅をもつ範囲を意味するものである。

しかしながら、沿岸域を示す複数の定義がなされており、具体的には、海域では領海内、大陸棚内、排他的経済水域（２００海里）、漁業権設定海域などを、また、陸域では、海岸から距離、流域、分水嶺、集水域、行政界などが境界として定められている。

領海並びに経済水域については、１９９４年に発効した国連海洋法条約で定められている。

領海は、沿岸国の海岸・低潮線（基線）から１２海里と定められている。領海上の上空から海底面及び海底面下まで沿岸国の主権が及び、他国はこの領海内では権利の主張ができない。

経済水域は、排他的経済水域とも呼ばれ、沿岸国の海岸から２００海里を越えない範囲では、沿岸国はこの水域内の天然資源を開発する主権的権利が認められている。

沿岸域における陸域と海域の相互関係は、古来、識者によって定性的に議論されてきた。しかし、定量的な定義づけは未だなされていない。

特に沿岸陸域の淡水である陸水が河川を経て海水中に溶け込み、半塩水である汽水として、その海域を河口域と称する。この河口域は多種多様な生産系の母体となる。この河口域についても定量的な物理化学、水産生産学の議論はおこなわれてきたが、この河口域と沿岸海域の関係は未だ論じられていない。

さらに、沿岸陸域の植生の状態が沿岸海域の水産系生産物と密接な関係にあることも指摘されている。しかし、陸域の表面積と沿岸海域への影響範囲の関係は定量的に論じられてきたことはない。

これらの定量的な関係を定めるためには、沿岸域以外への手法が既に提案されている。

沿岸域を定めるにあたり、沿岸域の面積を求めることが可能であるが、例えば、特許文献１において面積算出装置として図形データを読み込み任意の複数の閉領域の面積を算出する方法が既に提案されている。この場合は、円弧等を含む複雑な領域の面積算出が可能である。

また、沿岸域を定めるとは具体的には沿岸域の境界線を地図上に示すことを意味する。そこで、特許文献２では、地図を作成するに当たり区画わけして周囲長と面積とを求めて、地図データを作成する発明が提案されている。

特許第３３３３５７８号公報特許第３４５１３２９号公報

しかしながら、地図上のデータにおいて海面下の位置データは、負の値で鉛直座標は示されているという大きな特徴を有する。従って、海岸線をまたぐ区分の面積を求めるためには、正のデータと負のデータの混在する位置データを使用して表面積を求める必要性があった。このようなデータより地表や海底面の表面積を求めるものは提案されていない。

さらに、求められた表面積を使用して沿岸域を確定する提案は何れの特許文献においてもなされていなかった。

また、沿岸域を陸域と海域とについて定めるためには、分水嶺で定まる領域と、海岸線と、等高線とを求め、これらのデータから定めることができるが具体的に定めるシステムについてはいずれの文献にも開示されていない。

そこで、本発明の目的は、海面下の座標データと地表面の座標データの混在する位置データから、表面積を算出すると共に、予め定められた分水嶺と、海岸線とから沿岸域を最終的に確定する等高線を定める沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法を提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明に係る沿岸地域地形表面定量化システムは、複数の区画に区分された３次元座標からなる地形図データと、前記地形図データから特定の区分を選択する選択機能ブロックと、選択された区分の４点の海抜高さからから海岸線を決定する機能ブロックと、決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックと、算出された面積を合計して予め定められた範囲内の区画の面積を算出する機能ブロックとを有する。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、４点全てが地上または水面下にある場合は４点を隣接しないうち２点を結び２つの３角形として求積してもよい。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、１点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の３角形と、地表面の５角形とに分割して求積してもよい。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、２点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の４角形と、地表面の４角形とに分割して求積してもよい。

予め定められた分水嶺と海岸線とによって確定された地表面の面積を算出してもよい。

予め定められた分水嶺と海岸線と海底上の特定の深度の等高線によって確定された海底面の面積を算出して、前記地表面の面積と前記海底面の面積が略同一となるように等高線の深度を変更してもよい。

また、本発明に係る沿岸地域地形表面定量化方法は、複数の区画に区分された３次元座標からなる地形図データから特定の区分を選択する工程と、選択された区分の４点の海抜高さからから海岸線を決定する工程と、決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程と、算出された面積を合計して予め定められた範囲内の区画の面積を算出する工程とからなる。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、４点全てが地上または水面下にある場合は４点を隣接しないうち２点を結び２つの３角形として求積してもよい。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、１点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の３角形と、地表面の５角形とに分割して求積してもよい。

決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、２点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の４角形と、地表面の４角形とに分割して求積してもよい。

本発明に係る沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法によれば、海面下の座標データと地表面の座標データの混在する位置データから、表面積を算出すると共に、予め定められた分水嶺と、海岸線とから沿岸域を最終的に確定する等高線を定めることができる。

本発明に係る沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法を理解すべく、本発明の実施例による沿岸地域地形表面定量化システムの構成図を示す図１と、本発明の沿岸地域地形表面定量化方法に係るフローチャートを示す図２と、各座標データを定めるための構成図を示し、（ａ）は座標を示し、（ｂ）は全点が地表である場合の求積手法を示し、（ｃ）はそのＡＢ断面を示し、（ｄ）は１点が海底である場合の求積手法を示し、（ｅ）はそのＤＥ断面を示し、（ｆ）は２点が海底である場合の求積手法を示し、（ｇ）はそのＡＢ断面を示し、（ｈ）は全点が海底である場合の求積手法を示し、（ｉ）はそのＡＢ断面を示して説明する。

（実施の形態）
本実施例による沿岸地域地形表面定量化システム１は、沿岸地域面積算出部２と、キーボードやマウスなど、さらにはネットワークや外部インターフェースまでを含む入力部４と、各種データ並びに情報を記録する記憶装置６と、算出した結果を書面に印刷するプリンタ８と、算出した結果を映像として表示するＣＲＴ又は液晶ディスプレイに相当する表示部１０とを有する。

さらに、沿岸地域面積算出部２は、入力部から分水嶺と等高線と海岸線で確定される区域を予め等間隔に区分し、区分された総ての点の水平方向の位置座標であるｘ座標と、ｙ座標と、標高であるｚ座標とからなる点群であるメッシュ情報が入力され記憶装置６へ記憶させる区域図読み込みブロック１２と、これらの入力されたメッシュ情報から必要な算出すべき隣接する４点を選択する算出メッシュ選択ブロック１４と、前記４点の標高座標が海抜０ｍ以上であるか否かを判定し、４点のうち海抜以上の点の個数情報と海抜以下の点の個数情報を算出するメッシュ内座標海抜高判定ブロック１６と、前記メッシュ４点の海抜以下となる点の位置情報からメッシュ内４点内の面積を算出するために４点を分割する最適な３角形を判定する海抜高対応メッシュ分割ブロック１８と、前記分割されたメッシュとから３角形に分割した各分割メッシュの面積を算出する分割ブロック面積算出ブロック２０と、分割ブロックごとに算出された面積を総和して区域図全体の全面積を算出する全面積算出ブロック２２とから構成されている。これらの構成は例えばパーソナルコンピュータとソフトウェアによって構成される。

図２に前記の構成の沿岸地域地形表面定量化システム１を用いて沿岸地域地形表面定量化方法を実現化したフローチャートを示す。

図２に示されるフローチャートにおける第１のボックスＡ２は、メッシュデータの作成工程である。先ず、沿岸地域地形表面定量化する対象地域周辺の等高線と等深線情報を収集し（Ａ８）、分水嶺となる境界線を確定してその座標を定め（Ａ１０）て解析範囲を決定し、分水嶺を包括する範囲で数値メッシュ、すなわち、平面座標Ｘ，Ｙと標高であるＺ座標と分水嶺であるか否かを示すデータの数値メッシュを作成する（Ａ１２）。

ここで、Ａ８からＡ１２の工程は予め入力されたデータを他のフレキシブルディスク等の記憶媒体から入力することができる。また分水嶺データは、人が指示して入力することも出来るが、海岸線と平行で地表に対して鉛直な面で切断した際に頂上すなわち標高が周囲の標高と比較して極大となる点を分水嶺としてプログラムに検出させて決定することができる。

続いて沿岸陸域・沿岸海域の決定工程をＡ４に示す。上記Ａ８〜Ａ１２工程によって分水嶺または標高２００ｍ線と海岸線とに囲まれた区域Ａを決定し（Ａ１４）、Ａ６工程で沿岸地域地形表面定量化システム１の記憶装置にメッシュ座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを入力して、沿岸地域地形表面定量化システム１によって沿岸陸域表面積Ａが算出される（Ａ１６）。具体的には以下に図３並びに図３の説明において示される。

続いて海岸線から任意の等深線で囲まれた区域Ｂを設定して、再びＡ６工程で沿岸地域地形表面定量化システム１にメッシュ座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）データを入力して、沿岸地域地形表面定量化システム１によって沿岸陸域表面積Ｂが算出される（Ａ１８）。

ここで、面積Ａと面積Ｂとを比較し、Ａが大きい場合は等深線の深度を深め、Ａが小さい場合は等深線の深度を浅くし、面積Ａと面積Ｂの大きさが略等しくなるまで等深線の深度が変更される。略等しくなった際に沿岸海域表面積Ｂが決定される。このときの当該深度線と分水嶺を含む区画のうち、陸側が沿岸陸域Ａであり、海側が沿岸海域Ｂである。図４に確定した沿岸域を示す。

次に図３にメッシュ内座標海抜高判定ブロック１６と、海抜高対応メッシュ分割ブロック１８と、分割ブロック面積算出ブロック２０の機能ブロックの動作について各場合に分けて示す。

図３（ａ）に示すように記憶装置６に記憶されるデータは、各座標について横軸座標ｘ、縦軸座標ｙ、標高ｚからなり、点Ａ（Ｘａ、Ｙａ、ａ）、点Ｂ（Ｘｂ、Ｙｂ、ｂ）、点Ｄ（Ｘｄ、Ｙｄ、ｄ）、点Ｅ（Ｘｅ、Ｙｅ、ｅ）と記憶される。ここで、メッシュは地表面上の実距離でなく総て同一の標高面において座標間距離が図３（ａ）に示すように横軸間距離がＤＸ、縦軸間距離がＤＹとなる。

第一に隣接して４角形を構成する４点の標高が全て地表にある場合を図３（ｂ）、（ｃ）に示す。

メッシュ内座標海抜高判定ブロック１６が、総ての標高が正であることを検出する。

海抜高対応メッシュ分割ブロック１８は、４点の対角線上にある任意の点本実施例ではＢＤ間で分割して、分割された組の３点分Ａ，Ｂ，Ｄの座標を所定のレジスタに確保する。

ここで、３点Ａ，Ｂ，Ｄにおいて、隣接するＡＢの距離Ｌ_ＡＢについて算出法を示す。分割ブロック面積算出ブロック２０は、Ａ，Ｂの標高ａ，ｂとメッシュ間隔ＤＸによって次式のように示される。

同様にしてＡＤ間のＬ_ＡＤと、ＢＤ間のＬ_ＢＤと、Ｌ_ＡＢ、とから求まるＬ_ＡＤと、Ｌ_ＢＤとからＪ_ＡＢＤが求まり、よって三角形のＡＢＤの面積Ｓ_ＡＢＤが算出される。

同様に三角形ＢＤＥについても同様に算出される。

続いて、第二に隣接して４角形を構成する４点のうち、１点Ｅのみ標高が海面下となる場合を図３（ｄ）、（ｅ）に示す。この場合、メッシュ内座標海抜高判定ブロック１６が、１点Ｅのみ標高が海面下であり残り３点ＡＢＤの標高が正であることを検出する。

海抜高対応メッシュ分割ブロック１８は、点Ｅに隣接する点Ｂ，Ｄとの間に海岸線との交点Ｘ_０、Ｙ_０が存在することを求め、海面下の三角形ＡＸ_０Ｙ_０と、地上に露出する地表面５角形ＡＢＸ_０Ｙ_０Ｄとに分割する。

ここで、図３（ｅ）に示されるようにＸ_０、Ｙ_０の値は式（２）のように求められる。

従って分割ブロック面積算出ブロック２０は、水中に没する部分の面積である三角形ＡＸ_０Ｙ_０であり以下の式より求める。

上記の式にＸ_０Ｙ_０や、ＤＸ，ＤＹ，ｅを代入することで三角形ＡＸ_０Ｙ_０の表面積が算出される。さらに、三角形ＥＢＤを求め三角形ＡＸ_０Ｙ_０との差分を求めることで四角形ＢＤＸ_０Ｙ_０の面積が算出される。

また、第一の場合と同様に三角形ＡＢＤを算出することで地表面の面積も算出できる。

第三に隣接して４角形を構成する４点のうち、２点Ｂ、Ｅの標高が海面下となる場合を図３（ｆ）、（ｇ）に示す。この場合、メッシュ内座標海抜高判定ブロック１６が、２点Ｂ、Ｅの標高が海面下であり残り２点ＡＤの標高が正であることを検出する。この場合、海抜高対応メッシュ分割ブロック１８は、点Ｂに隣接する点Ａとの間に海岸線との交点Ｘ_０１を、点Ｅに隣接する点Ｄとの間に海岸線との交点Ｘ_０２が存在することを求める。ここで、点の位置は図（ｇ）に示されるように式（４）に示される。

海抜高対応メッシュ分割ブロック１８は、海面下の四角形ＢＥＸ_０１Ｘ_０２と、地上に露出する地表面４角形ＡＤＸ_０１Ｘ_０２とに分割する。

分割ブロック面積算出ブロック２０は、四角形ＢＥＸ_０１Ｘ_０２における各辺Ｌ_Ｘ０１Ｂ、Ｌ_Ｘ０２Ｅ、Ｌ_{Ｘ０１Ｘ０２}、Ｌ_ＢＥと対角線Ｌ_Ｘ０１Ｅの長さが次式（５）に示される。

第四に隣接して４角形を構成する４点の標高が全て海面下にある場合を図３（ｈ）、（ｉ）に示す。この場合、メッシュ内座標海抜高判定ブロック１６が、総ての標高が負であることを検出する。この場合、海抜高対応メッシュ分割ブロック１８は、４点の対角線上にある任意の点本実施例ではＢＤ間で分割して、分割された組の３点分Ａ，Ｂ，Ｄの座標を所定のレジスタに確保する。第一の場合同様に三角形ごとに面積も算出される。

（実施例１）
図４ならびに図５を用いて本発明の実施例について示す。

図４では、第一に海岸線の先端部をＢ点とし、隣接地の同様先端部をＢ’点とする。

第二に、Ｂ点Ａ点Ａ”点Ａ’点Ｂ’点で囲まれる陸域は、同一水系陸域と定められる。

第三にこの同一水系陸域の陸地表面積と同じ沿岸海域海底表面積を有する沿岸（拡張）海域とする。

第四に、Ｂ点から付近水深線の突出点Ｃ・Ｄ・Ｅ・Ｆの各点を結び沿岸（拡張）海域の辺部境界線とする。

第五に、同様、Ｂ’点から沿岸（拡張）海域の辺部境界線を定める。

以上で、沿岸域（沿岸陸域、沿岸海域に関する陸水系別沿岸陸域、沿岸基本海域が定義される。

また、汽水域は沿岸拡張海域内に包含される。

（実施例２）
一方、図５には、福井県敦賀市を中心とした標高２００ｍ以下の同一水系沿岸陸域表面積と、それと同じ沿岸基本海域を図示し、定量的な沿岸域（沿岸陸域、沿岸基本海域）の相互関係を示したものである。

本発明に係る沿岸地域地形表面定量化システム並びに沿岸地域地形表面定量化方法を用いることで、海面下の座標データと地表面の座標データの混在する位置データから、表面積を算出すると共に、予め定められた分水嶺と、海岸線とから沿岸域を最終的に確定する等高線を定めることができるので、沿岸域の定量化が量れる。

本発明の実施例による沿岸地域地形表面定量化システムの構成図を示す。本発明の沿岸地域地形表面定量化方法に係るフローチャートを示す。本発明に係るメッシュ内座標海抜高判定ブロック１６と、海抜高対応メッシュ分割ブロック１８と、分割ブロック面積算出ブロック２０の機能ブロックの分割方法を示す。本発明に係る沿岸地域地形表面定量化方法に係る実施例１の定量化実施図を示す。本発明に係る沿岸地域地形表面定量化方法に係る実施例１の定量化実施図を示す。

符号の説明

１沿岸地域地形表面定量化システム
２沿岸地域面積算出部
４入力部
６記憶装置
８プリンタ
１０表示部
１２区域図読み込みブロック
１４算出メッシュ選択ブロック
１６メッシュ内座標海抜高判定ブロック
１８海抜高対応メッシュ分割ブロック
２０分割ブロック面積算出ブロック
２２全面積算出ブロック

Claims

複数の区画に区分された３次元座標からなる地形図データと、前記地形図データから特定の区分を選択する選択機能ブロックと、選択された区分の４点の海抜高さからから海岸線を決定する機能ブロックと、決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックと、算出された面積を合計して予め定められた範囲内の区画の面積を算出する機能ブロックとを有する沿岸地域地形表面定量化システム。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、４点全てが地上または水面下にある場合は４点を隣接しないうち２点を結び２つの３角形として求積することを特徴とする請求項１記載の沿岸地域地形表面定量化システム。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、１点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の３角形と、地表面の５角形とに分割して求積することを特徴とする請求項１記載の沿岸地域地形表面定量化システム。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する機能ブロックは、２点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の４角形と、地表面の４角形とに分割して求積することを特徴とする請求項１記載の沿岸地域地形表面定量化システム。
予め定められた分水嶺と海岸線とによって確定された地表面の面積を算出する請求項１記載の沿岸地域地形表面定量化システム。
予め定められた分水嶺と海岸線と海底上の特定の深度の等高線によって確定された海底面の面積を算出して、前記地表面の面積と前記海底面の面積が略同一となるように等高線の深度を変更する請求項１記載の沿岸地域地形表面定量化システム。
複数の区画に区分された３次元座標からなる地形図データから特定の区分を選択する工程と、選択された区分の4点の海抜高さからから海岸線を決定する工程と、決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程と、算出された面積を合計して予め定められた範囲内の区画の面積を算出する工程とからなる沿岸地域地形表面定量化方法。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、４点全てが地上または水面下にある場合は４点を隣接しないうち２点を結び２つの３角形として求積することを特徴とする請求項７記載の沿岸地域地形表面定量化方法。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、１点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の３角形と、地表面の５角形とに分割して求積することを特徴とする請求項７記載の沿岸地域地形表面定量化方法。
決定された海岸線から区分内面積を地上面と海底面とを分割して面積を算出する工程は、２点のみが海抜下にある場合は区画と海岸線との交点を求め海面下の４角形と、地表面の４角形とに分割して求積することを特徴とする請求項７記載の沿岸地域地形表面定量化方法。
予め定められた分水嶺と海岸線とによって確定された地表面の面積を算出する請求項７記載の沿岸地域地形表面定量化方法。
予め定められた分水嶺と海岸線と海底上の特定の深度の等高線によって確定された海底面の面積を算出して、前記地表面の面積と前記海底面の面積が略同一となるように等高線の深度を変更する請求項７記載の沿岸地域地形表面定量化方法。