JP2009015181A

JP2009015181A - ３次元形状形状データ入力方法

Info

Publication number: JP2009015181A
Application number: JP2007179190A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Iwamura; 岩村　　一昭
Original assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Software Engineering Co Ltd
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-22

Abstract

【課題】設計図面作成システムに記載された形状データや数値データを利用して立体的な形状データを生成し、かつ設計図面の枠を超えて地球上の空間を想定したデータ管理を可能とする形状データ作成をできるようにすること。
【解決手段】座標列によって表されるベクトル地図データにおいて、施設形状データを、設計図に記載された、部分的な平面図情報、縦断面図情報及び、位置指票情報に基づいて区間立体形状データとして生成し、生成した区間立体形状データを接続することによって施設形状データ全体として生成し、地理情報システムによって管理できるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、地理情報システム(GIS：Geographic Information System)に関し、設計図面に記載されているパイプラインや鉄道などの平面図形状データと縦断面図データを用い立体形状データとして生成して地図のデータとして登録する方式に係わる。

電子納品の図面関連データから地図の作成を行うことが示唆されている。例えば、
非特許文献１では、完成図書であるＣＡＤ（Computer Aided Design）システムによって作図された電子データに基づいてそれをＧＩＳのデータ向けに変換することが提案されている。ここでは、電子データのフォーマットの規定や工事発注からデータ更新の一連の流れが記載されているが、詳細な更新の方法については示されていない。また、データ表現が立体形状となった場合のデータ更新方法に係わる方式は示されていない。

電子納品を活用した道路地図データ更新の検討第３回ITSシンポジウム2004

パイプラインや道路のような長距離構造物のデータは、設計図作成システムにて作成される。この場合、形状データが作成されるが、平面図と縦断面図が作成される。これらの長距離構造物は、各図面には部分ごとに作成されるため、これらをひとつの施設データとして全体を参照することができない、また、設計図作成システムは基本的に作図目的で使用されるため、形状データに、構造や建設時間などの建設属性や、新たに腐食・防食などのデータを付加して参照することができない。このため、このような問題点を解決するためには、地理情報システムを利用できるようにする必要がある。

一方で、地理情報システムで使用できるデータは、設計図面の有無にかかわらず測量などによって取得される。しかし設計図面には地理情報システムにて使用できるデータが存在することから、設計図面作成システムからの形状データを利用して立体データや場合によっては時間変化を管理できるようにする。本発明では、設計図面作成システムに記載された形状データや数値データを利用して立体的な形状データを生成し、かつ設計図面の枠を超えて地球上の空間を想定したデータ管理を可能とする形状データ作成をできるようにすることが課題となる。

上記の課題を解決するために、設計図面に記載された平面形状データと高さデータを用いてパイプラインの立体形状を生成する。このとき、平面形状データの中に高低差からくる折れ曲がり位置点が記載されない場合があるため、立体形状の変化に対応する座標を生成し、かつ、平面形状データは設計図面で規定されるため、正確な位置座標を示すマーカー指標によりパイプライン形状の座標を変換し、地球表面を参照する絶対座標系に変換する。マーカーの位置はパイプライン上になくてもよい。この場合は、マーカー点から構造物までの距離を示すオフセット距離情報がマーカーに記載されたるため、このオフセット位置により座標を決定する。次に、各設計図面に記載された形状データを接続して一連のパイプライン形状データを生成する。

このとき、各部分形状はオーバーラップすることがあるが、オーバーラップした部分について位置誤差を含む場合には、その誤差を検出して誤差が最小となるようにパイプライン形状を修正し連続する形状を接続することによって、パイプライン形状を生成する。また、既存のパイプライン形状が存在する場合には、新しい形状は変更データとなるため、既存の形状データとの位置誤差が一定範囲内以上あれば新規形状を既存の形状の中に埋め込む。

設計図面から長距離構造物の形状データを取得することにより、測量などによる再計測を省くことができる。設計図面に書かれたデータから３次元の形状を生成し、地図データとすることにより、パイプラインの位置も把握できる。これにより、計測を行うために埋設管を掘り返す必要はない。従って、既存の図面情報から地理情報システムで扱う形状データの作成が容易となる。

実施例を石油や天然ガスを輸送するパイプラインを例に説明する。石油・天然ガスパイプラインの敷設・埋設工事においては設計図面が作成される。図２はパイプラインの設計図面の概要を示す。設計図面の図形部分として平面図２０１と縦断面図２０６が重要である。このような形状情報は長距離構造物の中の部分として生成されるため、地理情報システムにより広域の形状データを管理することには利用することができない。しかし、設計図面データを地理情報システムで管理・利用できるように変換し、パイプライン形状データを接続していくことによって利用できるようになる。さらに立体的な形状として管理できるようにしておけば利用範囲が広がる。これらの形状情報を用いて地図情報を生成するための方式について説明する。

設計図面から利用できる情報としては、平面形状、縦断面（パイプライン高さ）、
マーカー票（平面座標情報、または、平面座標情報＋オフセット距離情報）、建設時間、がある。

平面形状は座標列によって記載されるベクトル図形データである。なお、設計図面システムにおける記載範囲の制限により、平面図２０２に示すように部分的な記載となる。また、これらの図面を各設計図面から取り出して接続しようとする場合、整合性は必ずしも考慮されていない。そのため、接続を行うときに整合性処理を行う必要がある。

縦断面２０６については、平面形状と同じように部分的な記載となる。また、全体を図面中に記載できないこともあるため、高さのオフセット値２０８を入れることによって、形状２０７、２０９、２１０に示すように表示した形状にオフセットによる段差が発生することがある。さらに各高低差が発生する部位において高さ２１１が記載される。

位置の基準を示すマーカー票については次の二通りが考えられる。

(1)平面座標のみ記載されたマーカー票２０３、２０５
パイプラインの上に設置されているマーカーを示す。パイプライン上のマーカーとしてその位置の座標（緯度・経度座標）が記載される。また、パイプライン基点からの距離を表すこともある。マーカー票２０２にはマーカー番号（M30）と緯度(28.765876)と経度（-95.67854）が記載されている。

(2)オフセット値も記載されたマーカー票２０４
パイプライン上に記載されていないマーカーを示す。マーカーの位置座標とパイプラインへまでの距離であるオフセット値が記載される。マーカー票２０４にはマーカー番号（M31）と緯度(28.765575)と経度(-95.67849)、オフセット距離12.576が記載されている。時間情報は２１１に示すように、建設開始（Start）と終了時間（End）が記載される。どちらか一方の時間の場合もある。

設計図面は、上記した情報以外にも他の情報（たとえば、記載者、道路や鉄道などの周辺の設備形状情報）も記載されているが、基本的には図２に示す記載形態をとっている。そのため、図２の設計図面を前提に形状データ作成の方法を以下に示す。図１に機能構成を示す。

設計図面データベース（１０１）：平面図、縦断面図、マーカー票、時間情報などを記載した図面。図２に示すように、パイプラインは部分的に記載される。

パイプライン形状データベース（１０２）：３次元座標列によるパイプラインの形状データを格納した地図データベース。

設計図面データ解析部（１０３）：設計図面データのデータを直接解析して地理情報システムで利用する形状データの作成に必要な情報を取得する機能。平面形状データ取得部、マーカー票データ取得部、マーカー票データ取得部、パイプライン高さ取得部、時間データ取得部より構成される。

平面形状データ取得部（１０４）：平面図によるパイプライン形状データを取得する機能。

マーカー票データ取得部（１０５）：マーカー票データを取得する機能。

パイプライン高さ取得部（１０６）：パイプライン高さデータを取得する機能。
時間情報取得部（１０７）：パイプライン建設開始、終了時間に関するデータを取り出す機能。

座標データ生成部（１０８）：設計図面から取り出した平面形状データとパイプライン高さデータに基づいて、立体形状表現に必要な座標数を計算し、データ格納のための計算機メモリ確保を行う機能。

余剰判定・接続部（１０９）：平面図によるパイプライン形状を接続するときに形状が重複する部分、また接続部分が欠落する部分を判定して、接続方法を決定する機能。

マーカデータ判定部（１１０）：マーカーがパイプライン上か、パイプラインから離れた周辺にあるかどうかを判定する機能。

高さオフセット変化判定部（１１１）：高さ形状のオフセット値を取得し、高さ値を絶対値に変更する機能。

３次元形状データ生成部（１１２）：高さデータに基づいて既存の平面位置座標には高さ座標を付加する機能。

変化判定抽出部（１１３）：既存のパイプライン形状データがある場合には、新たに取得した変更形状と比較することによって形状の違いを判定し、変更形状を生成する機能。

形状データ抽出・変更部（１１４）：変化がある場合には、変化差分を抽出する機能。

形状データ補正部（１１５）：マーカーの位置座標に基づいてパイプライン形状の位置補正を行う機能。具体的には、設計図面システムで定義されている座標を地球表面での座標に適合するように、平行移動、形状変換を行って絶対座標系による形状表現を行う。

形状データ時間登録部（１１６）：パイプライン形状またはその変化差分に時間データを付加してパイプライン形状データベース１０２に格納する機能。

接続線生成部（１１７）：パイプライン部分形状に位置誤差がある場合、位置誤差を吸収するように接続線を生成する機能。

設計図面作成システムで作図した設計図面データを利用して地理情報システムで使用する形状データの入力を行うための全体システム構成を図３に示す。

設計図面作成システム（３０１）：設計図面を作図するシステムである。計画図面作成システム３０２、計画図面データベースシステム３０３、竣工図面作成システム３０４、施工図面データベースシステム３０５より構成される。設計図面作成システムの出力は図面認定システムや審査担当の人員により認定された竣工図面情報（設計図面情報）となる。地理情報システムに入力する形状データは認定された竣工図面データである。しかし以後、竣工図面データを設計図面データと呼ぶことにする。

計画図面作成システム（３０２）：計画図面の作図を行うシステムである。この計画図面は、パイプライン施設竣工時に変更が発生した場合、その変更が図面に追加される。こうして最終的には竣工図面となる。

計画図面データベースシステム（３０３）：パイプライン敷設の計画図面データを格納するデータベースシステムである。

施工図面作成システム（３０４）：実際の設備施工に伴って設計図面からの変更分を記入し、実際の形状を記載した図面データを作成していくシステムである。

施工図面データベースシステム（３０５）：設計図面と実際の施工結果との偏差がある場合、施工図面データを管理するシステムである。この変化を記入して完成図を作成するシステムである。これは設計図面作成システム３０１にて行うこともできる。

図面認定システム（３０６）：竣工図面を正式の図面として認定していくシステムである。具体的には、目視チェック、実際の写真、報告書図書による施工結果と比較が行われる。

地理情報システム（３０７）：パイプライン形状データを利用して属性データとの連携により、パイプライン形状データの表示や解析を行うシステム。

地図データベースシステム（３０８）：形状などの地図データを格納したデータベースシステムである。

属性データベースシステム（３０９）：パイプラインに関する建設や腐食、防食電位などのデータを管理するシステムである。

図３に示すシステムを用いて設計図面データを地理情報システムに入力するフローを図４に示す。

ステップ１（４０１）：計画図面の作成
設備敷設計画のための図面を計画図面作成システム３０２にて作成する。

ステップ２（４０２）：計画図面のデータベースへの登録
作成した計画図面データを計画図面データベースシステム３０３に格納する。

ステップ３（４０３）：竣工図面の作成
施設敷設工事に伴い計画図面データベースシステム３０３から取り出され、竣工図面作成システム３０４にて竣工図面が作成される。

ステップ４（４０４）：竣工図面のデータベースへの登録
作成した竣工図面データを竣工図面データベースシステム３０５に格納する。

ステップ５（４０５）：竣工図面の審査
図面認定システム３０６にて、作成された施工図面を現場報告書などと比較することにより組織内で認定されたデータであることを認証する。この認定はあらかじめ決められた手順に従って行われる。認定作業として、図面の記載があらかじめ決められた形式に合っているか、記載に漏れがないかなどが実施される。

ステップ６（４０６）：認定された竣工図面の登録
図面認定システム３０６にて、認定された竣工図面データを設計図面データとして、竣工図面データベースシステム３０５に格納する。

ステップ７（４０７）：施工図面データの地理情報システムの取り込み
施工図面データのうち、平面形状データ、高さデータ、マーカー票データ、時間データが取り出され、地理情報システム３０７に取り込まれる。

ステップ８（４０８）：地理情報としての形状データの作成と登録
認定された竣工図面データが立体パイプライン形状データに変換され、地図データベースシステム３０９に登録されていない場合は、新規形状データとして登録し、既に形状データとして存在する場合は変化部分を抽出し、時間情報を付加して変化部分を登録する。これらの形状データは属性データベースシステム３０８に格納した施設属性と組み合わせて利用する。

上記のステップ７（４０７）における形状関連データの取得と、その地理情報データへの変換手法について示す。

設計図面データからのデータ取得は以下のように行う。図６に示すように、平面図６０１の形状データ６０２は、座標によって取得される。例えば一般的によく知られているＸＭＬ（Exchange Markup Language）形式によれば、座標データは、
＜Planer shape＞
＜Coordinate＞
X1,Y1,X2,Y2,X3,Y3,・・・・・
＜/Coordinate＞
＜/Planer shape＞
のように記載することになる。

ここで、Planer shapeは平面座標であることを示し、Coordinateは座標を示すキーワードであり、＜Coordinate＞＜/Coordinate＞の中に座標が列挙される。Ｘ、ＹはＸ座標およびＹ座標である。実際は数値により記載される。Ｘ座標およびＹ座標の数によって座標数が決まることになる。また、縦断面図６０８のような高さデータは、
＜Height＞
＜Offset＞150＜/Offset>
L1,H1、L2,H2、・・・・・
＜/Height>
であらわされる。

ここで、Heightは高さ情報を示すデータであることを示し、Offsetは高さ値に加えるオフセット値を示す。銃断面図では、長さＬi(i=1,2,・・・）と高さＨｉ（ｉ＝１，２，・・・)の組み合わせにより形状が表現される。図２の縦断面図２０５に示すようにパイプラインの縦断面形状を示す場合、２０６、２０８、２０９に示すように高さに差をつけることがある。この場合は、オフセット値２０７を表記して高さ表示の方法を変えることになる。マーカー票データは、パイプライン上マーカーについては、
＜Marker＞
＜ID＞M30＜/ID＞
＜Drawing Coordinate>
X, Y
＜/Drawing Coordinate>
＜Coordinate＞
Lat,Lon
＜/Coordinate＞
＜/Marker＞
パイプライン周辺マーカーについては
＜Marker＞
＜ID＞M30＜/ID＞
＜Coordinate＞
Lat,Lon
＜/Coordinate＞
＜Offset＞12.576＜/Offset＞
＜/Marker＞
として表される。

ここで、Marker はマーカーを示すデータであることを示し、IDはマーカー固有番号であり、Drawing Coordinateは図面上でのマーカーの示す位置、Coordinateはマーカーの位置座標、Lat、Lonはそれぞれ緯度、経度を示す。

時間情報は、
＜Construction Time＞
＜Start Time＞ T1＜/Start Time＞
＜End Time＞ T2＜/End Time＞
＜/Construction Time＞
Construction Time は建設時間を示すデータであることを示し、Start Timeは建設開始時間、End Timeは建設終了時間を示す。

図１に示す平面形状データ取得部１０４、パイプライン高さデータ取得部１０６、マーカー票データ取得部１０５、時間データ取得部１０７によってPlaner shape、Height、Marker、Construction Timeのキーワードを検索することにより、平面形状データ、高さデータ、マーカー票データ、建設時間データを取得することができる。

平面形状が検索できた場合には、図５に示すように、マーカー票５０４、５０５からパイプライン位置の補正を行う。マーカー票は前記したように
・パイプライン上を示している場合５０４
・パイプラインの周辺にある場合５０５
がある。

パイプライン上にある場合は、座標値の補正を行う。変換後の位置座標はＧＰＳ(広域測位システム：Global Positioning System)でも採用されていてＷＧＳ-８４のような絶対座標になるとする。最初にマーカー票をひとつ選ぶ。そしてマーカー票に記載された座標によってパイプラインの絶対位置が規定される。なお、マーカーの示す位置については、キーワードCoordinateが示す図面座標に基づいてパイプライン平面形状のどこをさしているかを求めることができる。マーカー票がパイプライン上にあるときは、マーカーが示す位置にあわせて形状５０１全体の位置を移動させる。また、パイプライン上にあるマーカー票が複数あるときは、平行移動だけでなく形状変換も必要となる。

この変換式は、
Ｘ＝ａΧ＋ｂｙ＋ｃ
Ｙ＝ｄΧ＋ｅｙ＋ｆ
となる。

(ｘ,ｙ)は図面座標、（Ｘ，Ｙ）は変換後の絶対座標である。平行移動量ｃ、ｆはマーカーに合わせて決めることができる。また、ａ、ｂ、ｄ、ｅは２個のマーカー座標と、図面座標から求めることができる。さらに２個以上ある場合は、ａ、ｂ、ｄ、ｅの平均を取ることによって決定する。

マーカーがパイプラインの周辺に存在するときはそのマーカー位置座標を元にして、その位置からオフセット距離になるようにパイプラインの配置を行う。マーカー票の座標とオフセット値に合わせることによってすべてのパイプライン平面形状の位置座標が決まる。図５ではマーカー５０４が示す点５０６により、形状５０１が平行移動する。そして、マーカー５０５の点５０７とオフセットが示す値５０８によって形状５０２が形状５０３に変更する。これは、形状の部分変形を伴うが、別のマーカ（５０４など）によって位置が規定される部分線分を含まない範囲で行う。

立体形状データの生成方法について示す。図６において平面図６０１に示すようにパイプライン平面形状６０２は、５個の座標（（X1,Y1）６０３〜（X5,Y5）６０７）から構成される。一方で、縦断面図６０８では１１個の高低差が発生している（（L１,H1）６０９〜(L11, H11)６２０）。

このため、座標を新たに生成する必要がある。座標の生成方法は以下のようにして行う。絶対座標による２個の平面座標間の距離（平面投影での距離：チェイネージ距離）が求まるため、これを縦断面データの距離（同じくチェイネージ距離）と比較する。距離の求め方については、一般的に知られている測地線長の計算式により求める。

例えば、Lambert−Andoyer式がある。これは緯緯度座標Ｐ（X1、Y1）、Ｑ（X2,Y2）の長さを求める場合、
φ＝tan-1(Ｒ／ｒ・tanX) R:赤道半径、ｒ：極半径、X：測地緯度
Ｌ＝R・(cos-1[sinφ1・ｓｉｎφ２＋ｃｏｓφ１・ｃｏｓφ２・cos(Y1-Y2)]+Δ)
φ1：Ｐのφ値、φ2：Ｑのφ値
Δ＝F/8[(sinL-L)・(sinφ1＋sinφ2)²/cos2(L/2)
−(sinL+L)・(sinφ1−sinφ2)²/sin2(L/2) F：扁平率
である。

そして、ちょうど平面図形での２個の座標間の距離が高さ変化の距離と一致していない場合は、座標間で新たに高さを生成する座標を求める。これは(Ｌ6,Ｈ6)、(Ｌ7,Ｈ7)、 (Ｌ9,Ｈ9)、（Ｌ10,Ｈ10）、(Ｌ11,Ｈ11)、(Ｌ12,Ｈ12)、(Ｌ13,Ｈ13)の座標を求めることに相当する。この座標（Ｘ，Ｙ）は以下のようにして求める。

Ｘ＝Ｘi＋（Ｘj−Ｘi）・Ｌ／Ｌi
Ｙ＝Ｙi＋（Ｙj−Ｙi）・Ｌ／Ｌi
Ｌiは平面図形の折れ曲がり点間における距離、Ｌは高さデータに記載された２点間の距離値である。（Ｘi、Ｙｉ）、（Ｘｊ、Ｙj）は平面形状データでの隣接点の座標である。平面形状での折れ曲がり点が縦断面図の折れ曲がり点と一致していない場合、例えば、（Ｌ5，Ｈ5）６１３には新たにその場所の座標を生成する。

この座標は以下のようにして求めることができる。
Ｘ＝Ｘi＋（Ｘj−Ｘi）・Ｄ／Ｄi
Ｙ＝Ｙi＋（Ｙj−Ｙi）・Ｄ／Ｄi
（Ｘi、Ｙｉ）（Ｘｊ、Ｙj）は平面図形に記載された既存の座標、またはさきに高低差の発生から生成した座標であり、２個の隣接点の座標である。

ここで、Ｄは直前の隣接点から、求めたい平面座標上の点までの距離、Ｄiは（Ｘi、Ｙｉ）（Ｘｊ、Ｙj）間のチェイネージ距離である。このようにして新しい座標の生成を行う。以上により、図６に示す、平面図形と縦断面図データから１１個の座標が生成することができる。図６（c）の立体形状の生成結果６２２にパイプラインの立体形状６２３を示す。

設計図面に記載されたパイプライン形状は部分的なものであるため、これらを接続してひとつの形状データとする必要がある。次に、部分形状から全体形状を構成する方式について示す。
形状データが重畳する場合は重畳した部分の図形線分を消去し、２個の線分の端点を接続することにより形状データを生成する。しかし、図７の形状７０１、７０２に示すように形状の位置が誤差を含み一致しない場合がある。このような場合は、重畳する部分において整合性をとりながら接続線分を生成していく必要がある。

この場合は、ひとつの形状データの重畳区間の各座標からもう一方の形状データへの最短距離とその到達点を求め、２個の点を結んだ線分を想定する。そしてその線分の内分点を求め調停点とし、調停点間を接続していくことにより接続線を生成し、二つの形状データを接続する。たとえば、点７０４ともう一方の形状の点は７０５となる、点７０４と点７０５より線分７０６が決まる。その線分の内分点を求め、その位置に調停点を生成する。内分点の求め方は以下のようになる。いま、２個のマーカー７０３、７１１の位置座標（絶対座標）がわかっているとする。マーカーと調停点間（２個存在する）、２個の調停点間（１個以上存在する）の最短距離をそれぞれ求める。全体の距離の総和をＤＩＳＴとすると、そして、線分７０５の長さをＧ１とすると、内分点がＧ１：ＤＩＳＴの比となるように調停点７０６を生成する。また、マーカー７０３から調停点７０６を経由して線分７０７まで長さをＧ２とすると、Ｇ２：ＤＩＳＴ、Ｇ３：ＤＩＳＴの比となるように線分７０７上に調停点７０８を生成する。マーカー７０３、調停点７０６、７０８を経由して線分７０９までの長さをＧ３とすると、Ｇ２：ＤＩＳＴ、Ｇ３：ＤＩＳＴの比となるように調停点７１０を生成する。そしてマーカー点７０３、調停点７０６、調停点７０８、調停点７１０、マーカー点７１１を接続し線分７１４の接続線を生成して、２個の形状データ７０１と７０２を接続する。このとき、線分７１２と７１３（点線部分）は消去される。

なお、これらのパイプライン形状は重複ではなく欠落の場合もある。この場合は、二つの形状データの端の部分を結ぶことによって一個の形状データとする。

以上の方式に基づいて形状データを生成するフローを図８に示す。

ステップ１（８０１）：設計図面データに対する処理
すべての設計図面に対してステップ２（８０２）〜ステップ１１（８１１）を実行する。すべての設計図面に対して実行したらステップ１２（８１２）を実行する。

ステップ２（８０２）：平面形状データの取得
設計図面データから平面形状データ取得部１０４により平面形状データのデータを設計図面データベース１０１から取得する。これは上記したように、Planer shapeとCoordinateによるキーワードで囲まれた座標データとして記載されているので、このキーワードを検索し、キーワードCoordinateに続く平面座標データを選択する。

ステップ３（８０３）：高さデータの取得
設計図面データからパイプライン高さデータ取得部１０６により高さデータを取得する。これは上記したように、キーワードHeightで囲まれたデータとして記載されているので、このキーワードに基づいて高さデータを選択する。

ステップ４（８０４）：高さデータの生成
パイプライン高さデータ取得部１０６により取得したキーワードHeightで囲まれたデータの中でOffsetなどのキーワードに囲まれた数値に基づいて高さデータの生成を行う。従って、パイプラインの絶対高さ値Ｈは、Ｈ＝ｈ＋Offset、ｈ：オフセットを加える前の高さ値。Offset：オフセット値となる。

ステップ５（８０５）：マーカー票データの取得
設計図面データからマーカー票データ取得部１０５によりマーカー票データを取得する。これはキーワードMarkerによって囲まれたデータとして記載されている。

ステップ６（８０６）：マーカー票データの取得
パイプライン上にマーカーが存在する場合にはそれをすべて選択しステップ７を実行する。すべてのマーカーについてパイプライン形状の位置補正を行った後は、ステップ８（８０８）を行う。

ステップ７（８０７）：パイプライン位置座標の補正
形状データ補正部１１５にて、マーカー票の座標とオフセット距離に従って、マーカーの示す位置にパイプライン位置を移すことによりパイプラインの座標を変換する。このとき、マーカーデータ判定部１１０にてマーカーがパイプライン上にあるか、周辺にあるかを判定する。さらに複数のマーカーが存在する場合には、図５の例に基づき上記した方法で形状変換を行う。そしてステップ６（８０６）を繰り返す。

ステップ８（８０８）：座標の生成と座標数の計算
座標データ生成部１０８において、平面図形データと高さデータを参照し、高さデータの変化により座標を生成する場合には座標データを生成し、必要となる座標数を求める。生成した座標は３次元の座標が格納できるようにメモリ領域を確保しておく。

ステップ９（８０９）：座標ごとの計算
座標ごとに、３次元座標の生成を行うためステップ１０（８１０）以降を行う。すべての座標データについて生成処理を終了した場合には、ステップ１（８０１）以降を行う。

ステップ１０（８１０）：折れ曲がり点の状況判定
３次元データ判定部１１２では、平面の折れ曲がりと高低差変化が一致しているかいないかを判定する。一致している場合にはさらにステップ１１（８１１）を実行し、一致していない場合にはステップ１２（８１２）を行う。

ステップ１１（８１１）：平面の折れ曲がりと高低差変化が一致している点における３次元座標の生成
平面状の折れ曲がり点について、高低差が変化する場合には、対応する座標に平面座標と高さ座標を登録する。これをすべての座標について繰り返すため、ステップ９（８０９）を実行する。

ステップ１２（８１２）：平面の折れ曲がりと高低差変化が一致していない点における３次元座標の生成
図７を例に上記した距離に基づく比例配分法にて新たに生成した座標に立体座標を登録し３次元座標として生成する。終了後はステップ９（８０９）を実行する。

ステップ１３（８１３）：すべてのパイプライン部分形状データの接続
すべてのパイプライン形状を接続した場合にはステップ２０（８２０）を実行する。それ以外の場合にはステップ１４（８１４）を実行する。

ステップ１４（８１４）：パイプライン部分形状の判定
接続部・余剰判定部１０９では、パイプラインの重畳部分、または欠落部分を抽出し、ステップ１５（８１５）以降を行う。

ステップ１５（８１５）：重畳位置の一致判定
接続線生成部１１７では、二つのパイプライン部分形状が一致しているかどうかの判定を行う。一致している場合にはステップ１６（８１６）を行う。一致していない場合にはステップ１３（８１３）を実行する。

ステップ１６（８１６）：２個の部分形状の接続
二つのパイプライン部分形状が一致している場合には、一方のパイプラインにおける重畳区間を切断し、他方と接続する。そしてステップ１２（８１２）を実行する。

ステップ１７（８１７）：調停点の生成
二つのパイプライン部分形状が一致していない場合には、図７を例に上記したように、２個のマーカー点の示す点をはさむ範囲で、二つの形状の中間を決定する調停点を生成する。

ステップ１８（８１８）：接続線の生成
接続線生成部１１７にて、マーカー点と調停点を接続することにより接続線を生成するとともに、非重畳区間のパイプライン形状データと接続することによってパイプライン形状を生成する。重畳範囲を消去し、ステップ１３（８１３）を実行する。

ステップ１９（８１９）：時間データの取得
時間データ取得部１０７では、設計図面から建設時間データを取得する。

ステップ２０（８２０）：接続したパイプライン形状のデータベース格納
形状データ時間登録部１１６では、座標または、形状図形全体に時間情報を登録できる場合には、時間データとして建設開始時間、建設終了時間を付加する。そしてパイプライン形状全体をデータベースに格納する。

上記したステップ１（８０１）〜ステップ２０（８２０）は新規にパイプライン形状を格納するフローを示している。一方で、既にパイプライン形状がパイプライン形状データベース１０２に格納してある場合もある。そしてパイプラインの交換や修理によって図面が記載されることがあるため、これらのデータを反映していくことによって形状データが更新されることになる。この場合の形状データ更新方法について以下に示す。

図９はパイプ交換の結果パイプ形状データを重ねた結果を示す。重畳の結果として次の３通りが考えられる。
(1)位置偏差は発生していない。

交換前の形状データと交換後の部分形状データはほぼ一致する。
(2)位置に小さな誤差が発生している（図１１(a)）。

測位誤差によって誤差が発生している状態である。
(3)位置偏差に大きな誤差が発生している（図１１(b)）。

パイプラインの部分が従来とは異なる場所に設置されたか、深さに埋められた状況を示す。

(1)のような場合は、形状は一致していると考え、属性の時間変化によってデータを登録する。(2)の場合は、交換範囲を新しい形状データに置き換える。この場合、新しい部分形状データの端点は交換前の形状データに一致させることになる。これは以下のように行う。図１１(a)に示すように、変更前の形状１００１にパイプライン更新後の形状１００２の座標変換を行い重畳させる。そして、変更後の形状データの各点１００３、１００４、１００５、１００６から既存の形状データ１００１までの距離を求める。この距離が閾値範囲であれば、本質的な形状変化はないとみなす。その結果、形状データ１０１０が生成される。交換前の区間データは消去する。(３)の場合は、形状自体の変更が行われる。図１１(b)では、既存の形状データ１００８と変更後の形状データ１００７を比較した場合、点１００９で閾値以上の距離誤差が発生したとする。この場合は、変更後の形状データを差し込み変更前の形状データ区間は消去する。

データ更新の流れを図１１のフローに示す。

ステップ１（１１０１）：設計図面からのデータ取得
設計図面システムから交換・修理に対象となったパイプラインの立体形状データを取得する。これは前記したステップ１（８０１）〜ステップ１２（８１２）に相当する。

ステップ２（１１０２）：既存パイプライン形状データの取得
パイプライン形状データベース１０２から更新範囲の形状データを検索する。

ステップ３（１１０３）：変更形状と既存形状の比較
既存の形状データと変更後の形状データの関係を参照する。具体的には、変更後の形状データの座標点から既存形状データの座標点、または線分上に最短距離を求める。そして、その距離長があらかじめ決められた閾値範囲であれば、形状の変更なしとしてステップ４（１１０４）を実行し、閾値範囲になければ形状変更ありと判定しステップ５（１１０５）を実行する。

ステップ４（１１０４）：属性の登録
形状変更無しの場合属性の変更（建設時間や、材料など）を格納する。属性データを時間管理すれば時間変化の管理を行うこともできる。ステップ６（１００６）を実行する。

ステップ５（１１０５）：形状データの置き換え
形状に変更があったと判定される場合には、形状データの区間に対応する既存の形状データを検索し、その区間データを削除することにより、新しい変更後の形状データの埋め込みを行う。削除座標については、時間情報を付加することにより、また変更形状データの座標にも建設時間情報を付加することにより履歴管理を行うことができる。建設時の時間情報として建設開始、建設終了時間を付加する。

ステップ６（１１０６）：新しい形状データの格納
新たに変更し、生成した形状データをパイプライン形状データベース１０２に格納する。

なお、計画図面作成システム３０２に地図データベースシステム３０９からデータを渡すようにしておけば、地図の形状データをもとに修正を施すことができる。例えば、計画計図面作成システム３０２では、地図データベースシステム３０９に直接アクセスできるようにしておけば（３１０の流れ）、ここから必要とする地図データを取り出すこともできる。とくに必要とする範囲の形状はその形状を含む矩形領域範囲の座標を指定することによって形状データを検索することが可能である。

本方式は、同様の方式に基づいて鉄道や、河川護岸の長距離構造物の立体形状作成にも適用することは容易にできる。設計図面データには、平面形状、縦断面、マーカーまたは距離票、時間情報が付加されていれば、適用を行うことができる。

本発明はパイプラインや、鉄道、河川護岸設備などの地図作成に利用できる。パイプライン施設では設計図面から地図を作成して参照できるようにすることにより、長大なパイプラインの形状データを作成することができる。さらにその形状に属性情報や腐食分布、防食電位分布を関連付けることにより、パイプラインの情報を検索し参照することが可能となる。

機能構成を示す図である。設計図面の記載概要を示す図である。システム構成を示す図である。設計図面データの地理情報システムへの取り込みフローを示す図である。位置合わせ手法を示す図である。立体形状の生成を示す図である。部分形状データを示す図である。立体形状データ生成のフローを示す図である。立体形状データ生成のフローを示す図（続き）である。立体形状データ生成のフローを示す図（続３）である。変更形状データを既存形状データの重畳を示す図である。立体形状データ更新のフローを示す図である。

符号の説明

１０１・・・設計図面データベース、１０２・・・パイプライン形状データベース、１０３・・・設計図データ解析部、１０４・・・平面形状データ取得部、１０５・・・マーカー票データ取得機能、１０６・・・パイプライン高さデータ取得部、１０７・・・時間データ取得部、１０８・・・座標データ生成部、１０９・・・接続部・余剰判定部、１１０・・・マーカデータ判定部、１１１・・・高さオフセットデータ判定部、１１２・・・３次元形状データ生成部、１１３・・・変化判定抽出部、１１４・・・形状データ抽出・変更部、１１５・・・形状データ補正部、１１６・・・形状データ時間登録部、１１７・・・接続線生成部、３０１・・・設計図面作成システム、３０２・・・計画図面作成システム、３０３・・・計画図面データベースシステム、３０４・・・竣工図面作成システム、３０５・・・竣工図面データベースシステム、３０６・・・図面認定システム、３０７・・・地理情報システム、３０８・・・地図データベースシステム、３０９・・・属性データベースシステム。

Claims

座標列によって表されるベクトル地図データにおいて、施設形状データを、設計図に記載された、部分的な平面図情報、縦断面図情報及び、位置指票情報に基づいて区間立体形状データとして生成し、生成した区間立体形状データを接続することによって施設形状データ全体として生成し、地理情報システムによって管理できるようにしたことを特徴とする３次元形状データ入力方法。
座標列によって表されるベクトル地図データにおいて、施設形状データを、設計図に記載された、部分的な平面図情報、縦断面図情報及び、位置指票情報に基づいて立体形状データとして生成するときに、マーカー票のデータに基づいてパイプライン図形を形状変換し、地球表面上の形状データとした上で、区間形状データを接続して施設形状データ全体として生成し、地理情報システムによって管理できるようにしたことを特徴とする３次元形状データ入力方法。
座標列によって表されるベクトル地図データにおいて、施設形状データを、設計図に記載された、部分的な平面図情報、縦断面図情報及び、位置指票情報に基づいて立体形状データとして生成し、パイプライン部分形状の位置誤差が発生して直接接続できない場合、パイプライン間の位置誤差が最小になるように、重複する二つの形状データ間に調停点を生成して、その調停点を接続することによって接続線を生成し施設形状データ全体として生成することにより、地理情報システムによって管理できるようにすることを特徴とする３次元形状データ入力方法。
座標列によって表されるベクトル地図データにおいて、施設形状データを、設計図に記載された、部分的な平面図情報、縦断面図情報及び、位置指票情報に基づいて立体形状データとして生成し、パイプライン部分形状の誤差をパイプライン間の位置誤差が最小になるようにしてこれらを接続することによって施設形状データ全体として生成し、既存のパイプライン形状が存在する場合には、既存のパイプライン位置と比較して変更部分の形状データの位置誤差が大きければ、変更区間と交換し管理することにより、地理情報システムによって管理できるようにすることを特徴とする３次元形状データ入力方法。