JP2006195032A - 地形図作成方法および地形図作成システム - Google Patents

Abstract

【課題】 低コストでしかも容易に要求精度を満たすデジタルオルソフォトを作成する地形図作成方法および地形図作成システムの提供。
【解決手段】 地形図作成方法１００は、デジタルオルソフォト作成部Ａの処理と、数値地形モデル作成部Ｂの処理で構成される。デジタルオルソフォト作成処理４は、数値地形モデル作成部Ｂの処理で得られた数値地形モデルを用いて、空中三角測量処理３がなされた航空写真をデジタルオルソフォトに変換する。デジタルオルソフォトに対して、検査（一次）５、修正６、色調補正７、検査（二次）８、最終調整９の処理を経て、成果品完成１０が得られる。修正６は、数値地形データ（ＴＩＮ）に高さを追加することにより要求精度を満たすものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、低コストでしかも容易に要求精度を満たすデジタルオルソフォトを作成する構成とした、地形図作成方法および地形図作成システムに関するものである。

撮影された航空写真を、デジタルオルソフォトに変換する手法が知られている。デジタルオルソフォトは、航空写真撮影時のカメラの光軸方向が鉛直方向に対してズレが生じているので、このズレをデジタルで補正するものである。例えば、特許文献１には、オクルージョン領域（正射投影図上における位置ずれで物体が見えなくなる領域）を補正した、オルソフォト画像生成方法が記載されている。

デジタルオルソフォトにより作成された地形図は、種々の用途に利用されている。例えば、国や自治体などの公共機関が発注する公共測量において、デジタルオルソフォトを作成する場合がある。この際には、原則として国土地理院が定めた公共測量作業規定に基づくものとされている。前記公共測量作業規定においては、デジタルオルソフォトを作成する際の使用機器や作業方法、標準値などが規定されている。

特開２００３−３３１２５９号公報

前記公共測量作業規定において、デジタルオルソの精度は表１に記載された数値が標準とされている。

表１において、例えば地図情報レベル５００（写真図縮尺１／５００に相当）では、水平位置精度が０．５ｍ以内、地上分解能０．１ｍ以内、撮影縮尺１／３、０００〜１／４、０００、数値地形モデルのグリッド間隔５ｍ以内、標高点精度０．５ｍ以内と規定されている。このような
デジタルオルソフォトの精度を保証するためには、公共測量を行う毎に
撮影位置、地上分解能、撮影縮尺、数値地形モデルの各項目について、前記公共測量作業規定で定義された基準に合致するようなデジタルオルソフォトを作成する作業が必要となる。

前記特許文献１に記載の技術を用いる場合でも、前述した公共測量作業規定で定義された基準に合致するような処理が必要であり、従来技術ではコストが嵩み煩雑な処理を要するという問題があった。

本発明は、上記課題を解決するものであって、公共測量を行う際などに必要なデジタルオルソフォトを、低コストでしかも容易に要求精度を満たすように作成できる地形図作成方法および地形図作成システムの提供を目的とする。

そのために本発明の地形図作成方法は、対象個所を撮影した航空写真をスキャニングして空中三角測量処理を行う段階と、当該対象個所の既存の地形図データに基づき数値地形モデルを作成する段階と、前記空中三角測量処理で得られた画像と数値地形モデルによりデジタルオルソフォトを作成する段階と、前記デジタルオルソフォトに当該対象個所の地形図を重ねてモニタに表示する段階と、前記モニタに表示されたデジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出する段階と、前記画像のずれが検出された際に前記数値地形モデルにおける数値地形データの高さを追加してデジタルオルソフォトを修正する段階と、からなることを特徴とする。

また、本発明の地形図作成方法は、前記デジタルオルソフォトと地形図とを重ねて表示したモニタに、チェック用のラインを表示して画像のずれを検出することを特徴とする。

また、本発明の地形図作成方法は、前記チェック用のラインを縦方向に等間隔で複数本モニタに表示することを特徴とする。

また、本発明の地形図作成方法は、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出する段階は、複数回設定されることを特徴とする。

また、本発明の地形図作成方法は、前記デジタルオルソフォトの修正は、色調のバラツキを修正する処理であることを特徴とする。

本発明の地形図作成システムは、対象個所を撮影した航空写真の読取部と、前記読取部で形成された画像が入力される演算処理部と、図化機と、表示部とを備え、前記図化機は、当該対象個所の既存の地形図データに基づき作成された数値地形モデルの画像を前記演算処理部に入力し、前記演算処理部は、前記航空写真の画像と前記数値地形モデルの画像に基づきデジタルオルソフォトを作成して前記表示部に地形図と重ねて表示し、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出した際には、前記図化機で数値地形モデルのデータに高さを追加して前記デジタルオルソフォトの画像を修正することを特徴とする。

また、本発明の地形図作成システムは、前記表示部にチェック用のラインを縦方向に複数本表示して、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出することを特徴とする。

また、本発明の地形図作成システムは、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを複数回検出することを特徴とする。

本発明によれば、デジタルオルソフォトを既存の地形図と表示部に重ねて表示し、画像のずれを検出した際には、数値地形モデルのデータに高さを追加するという簡単な処理でデジタルオルソフォトの画像を修正している。このため、低コストでしかも容易に所定の精度を満たす地形図を作成することができる。

また、表示部にチェック用のラインを表示して画像のずれを検出しているので、デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれの検出が、画像全体にわたり漏れなく正確に行える。さらに、画像のずれの検出を複数回行っているので、最終的な成果品の作成精度を高めることができる。なお、位置精度とともに色調の修正も行うので、最終的な成果品の品質を向上させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明にかかる地形図作成方法の概略構成を示す説明図である。図１において、地形図作成方法１００は、デジタルオルソフォト作成部Ａの処理と、数値地形モデル作成部Ｂの処理で構成される。なお、本発明の明細書、図面においては、簡単のために、デジタルオルソフォトを単にオルソフォト、またはオルソと略記することがある。

デジタルオルソフォト作成部Ａの処理は、先に対象位置の航空写真撮影処理１、撮影された航空写真のスキャニング処理２、空中三角測量処理３を行う。航空写真撮影処理１を行う際には、写真撮影個所に対空標識を設置するが、この処理は、三次元の座標がわかっている場所に写真で認識できるマークを設置するものである。

スキャニング処理２は、航空写真用スキャナにより航空写真（ロールフィルム）を数値化して、数値写真を形成する処理である。航空写真は、何枚にも分割されて撮影されていて、撮影時の航空機の姿勢によって様々に傾いて撮られている。このため、空中三角測量処理３により、これらの航空写真を、計算機の中であたかも１枚の写真になるように計算を行う。

前記１〜３の処理後にデジタルオルソフォト作成処理４を行う。この処理は、数値地形モデル作成部Ｂの処理で得られた数値地形モデルのデータを用いて、前記航空写真をデジタルオルソフォトに変換するものである。数値地形モデル作成部Ｂには、デジタルステレオ図化機が設けられている。

次に、数値地形モデル作成部Ｂの処理について説明する。地形図台帳などにより、航空撮影対象個所に対する既存の３次元地形図データの収集を行う（２２）。この３次元地形図データに基づき、既測図のコンター（等高線）を抽出し、または単点のＭＤ（マップデジタル、アナログからデジタルへの変換）を作成する（２３）。このように、２３の処理は、前記３次元地形図における標高の自動抽出、または数値図化を行うものである。

前記２３の処理に基づき、数値地形モデル（Triangulated Irregular Network、ＴＩＮモデル）を作成する（２４）。この数値地形モデルは、メッシュデータとして形成されており、必要に応じてブレイクライン図化データが追加される（２１）。本発明の実施形態においては、このように、既存の地形図を用いて数値地形モデルを作成している。

前記のようにして数値地形モデル作成部Ｂで作成された数値地形モデルのデータにより、デジタルオルソフォト作成処理４を行う。デジタルオルソフォト作成処理４は、正射変換ソフトウェアとモザイクソフトウェアを用いてデジタルオルソフォトを作成するものである。これらのソフトウェアは、図１６で説明する演算処理部３１を動作させて、所要の処理を実行させる。

正射変換ソフトウェアは、空中三角測量がなされた数値写真の外部評定要素と、数値地形モデルに基づき、数値写真を中心投影から正射投影に変換し、正射投影画像を形成する。また、モザイクソフトウェアは、隣接する各正射投影画像をデジタル処理により重ね合わせて結合し、連続した一連のモザイク画像を形成する。さらに、モザイク画像から任意の範囲で分割したデジタルオルソデータファイルを作成する。

以下、デジタルオルソフォト作成部Ａでは、検査（一次）５、修正６、色調補正７、検査（二次）８、最終調整９の処理を経て、成果品完成１０となる。これらの検査（一次）５〜最終調整９の各処理については、図７〜図１５の説明図に関連して後述する。

図２は、図１で説明した数値地形モデル作成部Ｂの処理の具体例を示す説明図である。図２（ａ）の３次元地形データは、例えば１／５００道路台帳図道路線データを用いる。図２（ｂ）は、例えば１／２５００３次元単点、コンターデータである。図２（ｃ）は、図２（ａ）の３次元地形データと、図２（ｂ）の３次元単点、コンターデータにより作成された数値地形モデル（ＴＩＮモデル）である。

図３〜図６は、メッシュデータの違いによるデジタルオルソフォトへの影響を説明する説明図である。図３〜図６各図の（ａ）は２０ｍメッシュ、（ｂ）は１０ｍメッシュの例を示している。図３〜図６各図の写真上に表示されている白丸がメッシュ間隔を示している。図３は、家屋が密集している平地の部分の航空写真である。この例では、メッシュ間隔の違いによるオルソ画像の差（位置精度、ゆがみ等）は検出できない。

図４は、橋梁など比高差がある部分における平地部分を示す航空写真である。この例では、メッシュ間隔の違いによるオルソ画像の差（位置精度、ゆがみ等）は検出できない。メッシュが細かいほど、逆に橋梁のゆがみが大きくなっている。図５は、山際部分を示す航空写真である。この例では、メッシュ間隔の違いによるオルソ画像の差（位置精度、ゆがみ等）は検出できない。図６は、山間地を示す航空写真である。この例でも、メッシュ間隔の違いによるオルソ画像の差（位置精度、ゆがみ等）は検出できない。

図７〜図９は、図１に示した検査（一次）５、検査（二次）８の処理例を示す説明図である。オルソ画像の検査を行う際には、図７（ａ）に示すように、航空写真画像データをＴＩＮモデルに整合させ、デジタルオルソを作成する。このデジタルオルソをモニタに表示し、図７（ｂ）に示すようにデジタルオルソに撮影対象個所の地形図を重ねて、モニタ（表示部）に表示する。このように、本発明の実施形態においては、地形図をデジタルオルソに重ねて表示することにより、デジタルオルソの歪みや位置ずれなどの有無を検出、判定するものである。

モニタの画面には、図８（ａ）に示すように適宜の間隔でラインを表示させる。このラインは緑色などのカラーで表示される。図８（ｂ）は、図８（ａ）の部分的な拡大図である。このように、本発明の実施形態においては、デジタルオルソフォトに地形図を重ねて表示したモニタ画面に、等間隔で縦方向に複数本形成したラインを表示して画像を区分しているので、デジタルオルソフォトの位置精度の検査が容易である。

また、ライン間の画像を順次チェックするので、モニタ画面全面の検査漏れを防止できるという利点がある。前記のようなモニタ画面をラインで区分する処理は、汎用のソフトを用いて簡単に行えるので、専用の特別なソフトは不要である。このラインは縦方向の他に横方向に形成することもできる。さらに、格子状に形成することもできる。

図９は、本発明の他の実施形態を示す説明図である。図９（ａ）に示すように、対象とする地域の道路台帳図と、当該地域のデジタルオルソフォトを、図９（ｂ）に示すように、モニタ上にラスター重ね状態で表示する。このような状態でモニタを観察することにより、デジタルオルソフォトの位置精度を検証する。なお、道路台帳図に代えて図７（ｂ）で説明したような既存の地形図を用いることができる。また、図９（ｂ）においても、図８で説明したような、モニタに検査用のラインを表示させることができる。

本発明の実施形態においては、デジタルオルソフォトの作成範囲全域にわたって、二回の検査（一次・二次検査）を行う。このように複数回の検査を行うため、検査精度を高めることができる。また、この検査においては、既存の道路台帳図や地形図等、既存図面（データ）を参照しての位置精度検証を行うので、位置精度検証を行うための新規なデータが不要であり、コストを低減することができる。なお、このような検査はオペレータの目視により行うが、適宜の撮像装置と演算処理装置を用いることにより、ハードウェアで行うことも可能である。

図１０〜図１３は、図１の修正処理６の例を示す説明図である。この修正処理は、画像データのゆがみ等、画像の品質に関する検証・修正を行うものである。図１０は、地形形状により発生する地形と画像のズレを修正
する例を示している。図１０（ａ）は、地形の起伏が激しい個所（破線部内）でデジタルオルソフォトと地形図にずれが生じている例である。図１０（ｂ）は、デジタルオルソフォトと地形図が整合した例を示している。

図１１は、写真間、図面間の接合部で発生する画像のズレを修正する例を示している。図１１（ａ）左側は、写真の接合部間（破線内の家屋間の部分）で画像がずれている例である。同図右側は、同じ位置の前記画像のズレを修正している。図１１（ｂ）左側は、写真の接合部である破線内の屋根の部分で画像がずれている。図１１（ｂ）右側は、かかる画像のずれが修正されている。

図１２は、３次元地形モデルの不具合で発生する画像の歪みの修正例を示している。図１２の左側破線内は、二本の道路が立体交差する橋の部分で画像がずれている。図１２右側は、かかる画像のずれが修正されている。図１３は、図１の色調補正７の処理に対応するものであり、色調（階調、濃度）等にバラつきがある画像の修正例を示している。

図１３の左側破線内は、画像の濃度にバラつきがある。このような画像濃度のバラつきは、撮影時間帯（早朝、夕暮れなど）や撮影時の天候（雨天、晴天）の相違などにより発生する。図１３右側は、かかる濃度のバラつきが修正されている。濃度のバラつきの修正は、例えば輝度に対する閾値を適宜設定することにより行う。このように、位置精度の修正とともに色調の修正を行うので、最終的な成果品の品質を向上させることができる。

図１４、図１５は、図１の修正処理６（数値地形モデルデータの修正）の例を示す説明図である。図１４の例は、左側図（ａ）で丸内の数値地形データの高さが不足していたため、右側図（ｂ）の作成したオルソ画像も歪んでいることを示している。図１５（ａ）で数値地形データ（ＴＩＮデータ）の高さを修正し、同図（ｂ）のようにオルソ画像を修正する。本発明の実施形態においては、数値地形データの高さを修正するという簡単な処理により、低コストでオルソ画像を修正することができる。

表２は、本発明の実施形態における画像修正の精度管理を行う際に用いる精度管理表を示している。

表２においては、各図面内でオルソ画像と数値地形データとを重ね合わせ表示して、図７〜図９に関連して前述した手法により３個所以上点検する。またオルソ画像全体のゆがみ等も点検する。表２は、撮影縮尺が１／１０００であり、平面位置（ｍ）、すなわち、表１の水平位置精度に対応する数値は、最小値で０．００、最大値で０．９１である。したがって、表１の水平位置精度１．０ｍ以内の要件を満たしている。このように、本発明の実施形態においては、前記国土地理院が定めた公共測量作業規定を満たす精度のデジタルオルソフォトを、簡便に作成することができる。

図１６は、本発明のシステム構成を示すブロック図である。図１６において、３０は本システムの構成部分であり、ＣＰＵなどが用いられる演算処理部３１、キーボードやマウスなどの入力部３２、読取部３３、表示部３４、記憶部３５、データや図形をプリントアウトする出力部３６が設けられている。記憶部３５には、処理プログラムなどが記憶されているＲＯＭ、各種データが記憶されているＲＡＭ、画像データが記憶される画像メモリなどが設けられている。図化機４０で作成された数値地形モデルは、演算処理部３１に入力される。

次に、図１６と図１の対応関係について説明する。演算処理部３１は、図１のデジタルオルソフォト作成部Ａに相当し、図化機４０は、図１の数値地形モデル作成部Ｂに相当する。さらに、航空写真４１は図１の航空写真撮影処理１で処理され、読取部３３は図１のスキャニング処理２に相当する。また、参照地図５０は図１の地形図デ−タの収集２２に相当する。なお、表示部３４は、デジタルオルソフォトと地形図を重ねて表示するモニタに相当する。図化機４０、演算処理部３１の処理については、図１で説明した通りである。

以上の説明は、公共測量を行う際の地形図作成方法およびそのシステムを対象としているが、本発明は、公共測量以外の一般的な地形図作成方法および地形図作成システムに適用することができる。

以上説明したように、本発明によれば、低コストでしかも容易に要求精度を満たすデジタルオルソフォトを作成する構成の、地形図作成方法および地形図作成システムを提供することができる。

本発明による地形図作成方法の概略構成を示す説明図である。 本発明を説明するための説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態を示す説明図である。 本発明の実施形態にかかるシステム構成を示すブロック図である。

符号の説明

１・・・航空写真撮影処理、２・・・撮影された航空写真のスキャニング処理、３・・・空中三角測量処理、４・・・デジタルオルソフォト作成処理、５・・・検査（一次）、６・・・修正処理、７・・・色調補正処理、８・・・検査（二次）、９・・・最終調整処理、１０・・・成果品作成、２１・・・ブレイクライン追加図化処理、２２・・・地形図データの収集処理、２３・・・既測図のコンター、単点のＭＤ作成、または抽出処理、２４・・・数値地形モデル作成処理、３０・・・システムの構成部分、３１・・・演算処理部、３２・・・入力部、３３・・・読取部、３４・・・表示部、３５・・・記憶部、３６・・・出力部、４０・・・図化機、１００・・・地形図作成方法の構成、Ａ・・・デジタルオルソフォト作成部、Ｂ・・・数値地形モデル作成部

Claims (8)

1. 対象個所を撮影した航空写真をスキャニングして空中三角測量処理を行う段階と、当該対象個所の既存の地形図データに基づき数値地形モデルを作成する段階と、前記空中三角測量処理で得られた画像と数値地形モデルによりデジタルオルソフォトを作成する段階と、前記デジタルオルソフォトに当該対象個所の地形図を重ねてモニタに表示する段階と、前記モニタに表示されたデジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出する段階と、前記画像のずれが検出された際に前記数値地形モデルにおける数値地形データの高さを追加してデジタルオルソフォトを修正する段階と、からなることを特徴とする、地形図作成方法。
2. 前記デジタルオルソフォトと地形図とを重ねて表示したモニタに、チェック用のラインを表示して画像のずれを検出することを特徴とする、請求項１に記載の地形図作成方法。
3. 前記チェック用のラインを縦方向に等間隔で複数本モニタに表示することを特徴とする、請求項２に記載の地形図作成方法。
4. 前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出する段階は、複数回設定されることを特徴とする、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の地形図作成方法。
5. 前記デジタルオルソフォトの修正は、色調のバラツキを修正する処理であることを特徴とする、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の地形図作成方法。
6. 対象個所を撮影した航空写真の読取部と、前記読取部で形成された画像が入力される演算処理部と、図化機と、表示部とを備え、前記図化機は、当該対象個所の既存の地形図データに基づき作成された数値地形モデルの画像を前記演算処理部に入力し、前記演算処理部は、前記航空写真の画像と前記数値地形モデルの画像に基づきデジタルオルソフォトを作成して前記表示部に地形図と重ねて表示し、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出した際には、前記図化機で数値地形モデルのデータに高さを追加して前記デジタルオルソフォトの画像を修正することを特徴とする、地形図作成システム。
7. 前記表示部にチェック用のラインを縦方向に複数本表示して、前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを検出することを特徴とする、請求項６に記載の地形図作成システム。
8. 前記デジタルオルソフォトと地形図との画像のずれを複数回検出することを特徴とする、請求項６または請求項７に記載の地形図作成システム。