JP2018004479A - 現在位置推定装置、地図調査支援装置、方法、及びプログラム - Google Patents

現在位置推定装置、地図調査支援装置、方法、及びプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】調査員が調査する際に現在位置を精度良く推定することができる。【解決手段】現在位置候補決定手段22が、GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する。滞在点抽出手段26が、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された調査情報に基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出する。現在位置決定手段28が、前記滞在点抽出手段によって抽出された前記最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する。【選択図】図4

Description

本発明は、現在位置を推定する現在位置推定装置、地図調査支援装置、方法、及びプログラムに関する。
従来より、道上や道に接している調査対象として指定された種類の地物の位置を、GPSを持って調査員が経路を移動しながら発見して登録する方法が知られている。
安田明生,"GPSの現状と展望",電子情報通信学会誌Vol.82 No.12 pp.1207-1215
しかしながら、GPSで位置を計測する際、GPSでは、衛星からの電波受信を要するため、建物の影など、上空の見通しが悪い場所の位置の推定精度が悪い。調査員は、GPSが出力する位置を参照して得られる自分の位置を使って調査対象物の位置を特定することが難しかった。
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであり、調査員が調査する際に現在位置を精度良く推定することができる現在位置推定装置、地図調査支援装置、方法、及びプログラムを提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、第1の発明に係る現在位置推定装置は、GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する現在位置候補決定手段と、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報に基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出する滞在点抽出手段と、前記滞在点抽出手段によって抽出された前記最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する現在位置決定手段と、を含んで構成されている。
また、第2の発明に係る現在位置推定方法は、現在位置候補決定手段が、GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定し、滞在点抽出手段が、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報に基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出し、現在位置決定手段が、前記滞在点抽出手段によって抽出された前記最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する。
第3の発明に係る現在位置推定装置は、GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する現在位置候補決定手段と、前記GPSにより測定された位置の軌跡と前記地理ネットワークとをマッチングさせることにより、移動経路を推定し、前記推定された移動経路と、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報とに基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点のうちの、前記移動経路上の端点を抽出する滞在点抽出手段と、前記滞在点抽出手段によって抽出された前記移動経路上の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する現在位置決定手段と、を含んで構成されている。
第4の発明に係る地図調査支援装置は、上記第1の発明又は第3の発明に係る現在位置推定装置と、地図データ及び前記地理ネットワークを記憶した地図情報データベースと、前記地図情報データベースに記憶された前記地図データ及び前記地理ネットワークを取得する地図情報参照手段と、前記現在位置推定装置によって決定された現在位置、及び前記地図情報参照手段によって取得された前記地図データ及び前記地理ネットワークを表示する地図情報出力手段と、前記地図情報出力手段によって表示された現在位置に基づいて、前記遠方観察又は前記近接観察により得られた前記調査情報を入力するための調査情報入力手段と、を含んで構成されている。
第5の発明に係る地図調査支援方法は、地図データ及び地理ネットワークを記憶した地図情報データベースを含む地図調査支援装置における地図調査支援方法であって、地図情報参照手段が、前記地図情報データベースに記憶された前記地図データ及び前記地理ネットワークを取得し、上記第2の発明に係る現在位置推定方法の各ステップを実行し、地図情報出力手段が、前記現在位置推定方法によって決定された現在位置、及び前記地図情報参照手段によって取得された前記地図データ及び前記地理ネットワークを表示し、調査情報入力手段が、前記地図情報出力手段によって表示された現在位置に基づいて、前記遠方観察又は前記近接観察により得られた前記調査情報の入力を受け付ける。
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、上記の現在位置推定装置又は地図調査支援装置を構成する各手段として機能させるためのプログラムである。
以上説明したように、本発明の現在位置推定装置、地図調査支援装置、方法、及びプログラムによれば、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出し、最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、現在位置候補を、現在位置として決定することにより、調査員が調査する際に現在位置を精度良く推定することができる、という効果が得られる。
本発明の実施の形態における地図調査支援装置のブロック図である。 調査点の種類の例を示す図である。 調査点情報の一例を示す図である。 本発明の実施の形態における地図調査支援装置の現在位置推定手段のブロック図である。 現在位置候補を決定する方法を説明するための図である。 調査員の移動経路を推定する方法を説明するための図である。 最終滞在点を抽出する方法を説明するための図である。 現在位置を決定する方法を説明するための図である。 現在位置を決定する方法を説明するための図である。 本発明の実施の形態における地図調査支援装置の地図調査支援処理ルーチンを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態における地図調査支援装置の現在位置推定処理ルーチンを示すフローチャートである。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
<概要>
本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置は、調査員により、地図上の特定位置情報に紐づく地物に関する情報を調査するためのものである。地図情報調査支援装置とは、調査員が移動しながら地図上の地物、経路等地図上の点または長さをもった経路について調査を行ない、位置情報と紐づけて記録可能にすることで、地図情報調査を支援するものである。
また、地図調査支援装置では、調査員の現在位置を特定し地図上で示すことで、調査地点の入力を支援する。調査員の現在位置を特定する手法として全地球測位システム(GPS: Global Positioning System)を用いた現在位置抽出手法を用いる。このとき、GPSが測定した現在地点を地理ネットワーク上へ射影した地点の中で、現在の観察対象の近くで調査した最後の地点から現実的に移動可能で最も移動コスト(距離)が少ない地点を現在地点と推定する。これにより、GPSを持つ調査員の現在位置の推定精度が向上し、調査員が、自分の位置を使って調査対象物の位置を特定することが容易になる。また、地図調査員が現在位置に迷うことを抑制できるようになり、調査効率が向上する。
また、本発明の実施の形態では、調査員が調査を行った地点(以下、調査点)とGPSより取得される調査員の移動軌跡を用いて調査員の現在位置を推定する。調査点を用いることで、調査員が特定の時間に滞在した地点を取得することが可能になり、これを用いてGPS誤差を補完することで調査員の位置を正確に推定することが可能になる。
<本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置の構成>
次に、本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置の構成について説明する。図1に示すように、本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置100は、CPUと、RAMと、後述する各処理ルーチンを実行するためのプログラムや各種データを記憶したROMと、を含むコンピュータで構成することが出来る。地図調査支援装置100は、調査員による地図情報調査を支援する装置であり、調査対象として、地理ネットワークを用い、ノード及びリンクの調査対象物に対して、情報を登録可能な装置である。調査員は、移動しながら調査を行い、調査結果を地図調査支援装置100で記録していく。この地図調査支援装置100は、機能的には図1に示すように、地図情報データベース10と、調査情報データベース12と、現在位置推定手段14と、地図情報参照手段16と、地図情報出力手段18と、調査情報入力手段20とを備えている。
地図情報データベース10には、地図データと、地理上の論理的な点を表すノード、及び点と点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークとが記憶されている。
調査情報データベース12には、調査員により記録された、調査点における調査対象物の調査情報が記憶されている。
調査員によって記録される調査点は、ノードで表されるものと、ある程度長さのあるリンクで表されるものがあり、それぞれに、遠くから調査される遠方観察と近接した位置で調査がおこなわれる近接観察との計4種類がある。図2に調査点の4つの種類を示す。
取得した調査情報の例を図3に示す。各調査点は、リンクであればリンクの両端に2つの端点を持ち、ノードであれば1つの端点を持ち、調査入力が行われた調査時刻を持つ。
現在位置推定手段14は、GPS30により測定された位置、地図情報参照手段16から取得した地理ネットワーク、及び地図情報データベース10に記憶された地図情報を用いて、調査員の現在位置を推定する。
地図情報参照手段16では、地図情報データベース10から地図データと地理ネットワークとを取得する。
地図情報出力手段18は、地図情報参照手段16から取得した地図データ及び地理ネットワークの表示と、現在位置推定手段14によって推定された調査員の現在位置の表示を行なう。このように、調査員の現在位置を特定し地図上で示すことで、調査点の入力を支援する。
調査情報入力手段20は、表示された調査員の現在位置の表示を参照して調査員が入力した、調査点についての調査結果を表す調査情報を受け付け、調査情報データベース12に保存する。例えば、調査員が、地理ネットワークと共に表示された調査員の現在位置の表示を参照して、現在の調査点を指定し、当該調査点の調査情報を入力する。
現在位置推定手段14は、図4に示すように、現在位置候補決定手段22と、移動経路推定手段24と、滞在点抽出手段26と、現在位置決定手段28とを備えている。
現在位置候補決定手段22は、GPS30により測定された現在位置を、地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する。以下、GPS30により計測される調査員の現在位置を、GPS測定現在位置とも称する。現在位置候補は、例えば、GPS測定現在位置から近傍の地理ネットワークに垂線をおろしたときの各端点までの距離が閾値K以下のものとする。
図5に例を示す。図5では、GPS測定現在位置から、近傍の地理ネットワークに垂線を下ろした点であるS,T,Uの各々について、各点への距離X,Y,ZとKとを比較し、X<K、Y<K、Z>Kの時、S,Tを現在位置候補とする。
移動経路推定手段24は、GPS30により測定された位置の軌跡であるGPS移動軌跡と地理ネットワークとをマッチングさせることにより、調査員の移動経路を推定する。例えば、移動経路推定手段24は、GPS移動軌跡と、地理ネットワークと、調査情報データベース12に記憶された調査情報とを用いて、移動経路を推定する。具体的には、移動経路の推定において、図6に示すように、GPS移動軌跡と、地理ネットワークとのマップマッチングを行い、マップマッチングの際に、すべての調査点の各々の1つ以上の端点を含む経路を選択するように、調査員の移動経路を推定する。マップマッチングのアルゴリズムは、例えば、非特許文献2のcurve to curve map matchingアルゴリズムを用いて行う。
[非特許文献2]: Christopher E. White, David Bernstein, Alain L. Kornhauser, Some map matching algorithms for personal navigation assistants, Transportation Research Part C, Vol.8, pp.91-108, 2000
滞在点抽出手段26は、移動経路推定手段24によって推定された移動経路と、調査情報データベース12に記憶された調査情報とに基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点のうちの、移動経路上の端点を、調査員が最後に確実に滞在していたと推定される位置(以下、最終滞在点)として特定する。例えば、図7に示すように、推定された移動経路より、各調査点中から移動経路上に含まれる端点を抽出し、各端点の調査時刻および調査の種類を参照する。移動経路上に含まれる端点のうち、現在時刻からもっとも直近でかつ近接観察による調査が行われた端点を、調査員が直近で確かに滞在していた地点として最終滞在点とする。
なお、最終の近接観察した調査対象物が点の場合は、その点を最終滞在点とする。一方、最終の近接観察した調査対象物がリンクの場合は、出発地点から直線距離で遠い方の端点を最終滞在点とする。又は、現在の調査対象物の端点を地理ネットワークの上へ射影した2点の各々と、最終の近接観察した調査対象物の端点2点の各々とをつなぐ4つの経路の中で距離が最短となる経路を構成する、最終の近接観察した調査対象物の端点を、最終滞在点とする。
このように、GSP移動軌跡を地理ネットワークにマッピングして得られた移動経路を用いて、調査点のどちらの端点に調査員がいたのかを精度良く推定できるようになる。
現在位置決定手段28は、滞在点抽出手段26によって抽出された最終滞在点から移動可能な範囲内に含まれる現在位置候補を、現在位置として決定する。
例えば、最終滞在点に滞在していた時刻(Tn-1)と現在時刻(Tn+1)の差分と、予め定められた調査員の移動速度閾値Ukm/時とを用いて、最終滞在点にいた時刻から現在時刻までの間に移動可能な距離Sを求める。
次に、調査員が移動可能な範囲である、最終滞在点から半径S以内にない現在位置候補を、現在位置候補から除外する。図8に示すように、除外対象とならなかった現在位置候補と、最終滞在点との地理ネットワーク上の最短移動距離をそれぞれ求め、最短移動距離における移動コストが最も小さい現在位置候補を、現在位置として抽出する(図9参照)。
<本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置の作用>
次に、本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置100の作用について説明する。
地図調査支援装置100を携帯した調査員が、移動しながら、遠方観察又は近接観察により調査点における調査対象物の調査を行い、調査結果を地図調査支援装置100に入力するときに、地図調査支援装置100は、図10に示す地図調査支援処理ルーチンを実行する。
まず、ステップS100では、地図情報データベース10から地図データと地理ネットワークとを取得する。
ステップS102では、GPS30により測定された位置であるGPS測定現在位置を取得する。そして、ステップS104において、上記ステップS100で取得した地理ネットワーク及び地図情報と、上記ステップS102で取得したGPS測定現在位置とを用いて、調査員の現在位置を推定する。
ステップS106では、上記ステップS100で取得した地図データ及び地理ネットワークの表示と、上記ステップS104で推定された調査員の現在位置の表示を行なう。これにより、調査員は、地理ネットワーク及び現在位置の表示を参照して、現在の調査点を指定する。
ステップS108では、調査員が入力した調査点についての調査結果を表す調査情報を受け付けた否かを判定する。調査情報の入力を受け付けたと判定された場合にはステップS110へ進み、受け付けた調査情報を調査情報データベース12に保存して、地図調査支援処理ルーチンを終了する。
上記ステップS104は、図11に示す現在位置推定処理ルーチンによって実現される。
ステップS120では、上記ステップS102で取得したGPS測定現在位置を、地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する。
ステップS122では、GPS30により測定された位置の軌跡であるGPS移動軌跡と、調査情報データベース12に記憶された調査情報とを取得する。
そして、ステップS124において、上記ステップS122で取得したGPS移動軌跡と、地理ネットワークとをマップマッチングさせ、マップマッチングの際に、上記ステップS122で取得した調査情報のすべての調査点の各々の1つ以上の端点を含む経路を選択するように、調査員の移動経路を推定する。
ステップS126では、推定された移動経路と、調査情報データベース12に記憶された調査情報とに基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点のうちの、移動経路上の端点を、調査員が最後に確実に滞在していたと推定される最終滞在点として特定する。
そして、ステップS128では、調査情報データベース12に記憶された調査情報から得られる、最終滞在点に滞在していた時刻(Tn-1)と現在時刻(Tn+1)の差分と、予め定められた調査員の移動速度閾値Ukm/時を用いて、最終滞在点にいた時刻から現在時刻までの間に移動可能な距離Sを求める。
ステップS130では、上記ステップS128で求められた移動可能な距離Sを用いて、調査員が移動可能な範囲である、最終滞在点から半径S以内にない現在位置候補を、現在位置候補から除外し、除外対象とならなかった現在位置候補と、最終滞在点との地理ネットワーク上の最短移動距離をそれぞれ求め、最短移動距離における移動コストが最も小さい現在位置候補を、現在位置として抽出し、調査員の現在位置の推定結果とし、現在位置推定処理ルーチンを終了する。
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る地図調査支援装置によれば、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出し、最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、現在位置候補を、現在位置として決定することにより、調査員が調査する際に現在位置を精度良く推定することができる。
また、調査員が調査を行った調査点とGPSより取得される調査員の移動軌跡を用いて調査員の現在位置を推定する。調査点を用いることで、調査員が特定の時間に滞在した地点を取得することが可能になり、これを用いてGPS誤差を補完することで調査員の現在位置を正確に推定することが可能になる。
また、調査員が調査を行なった調査点の端点から移動経路を推定し、調査員の最終滞在点を特定することで、最終滞在点から移動可能な範囲で、移動している可能性がより高い現在位置を推定することが可能である。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
例えば、GPS移動軌跡と地理ネットワークとをマッチングさせることにより、移動経路を推定し、推定された移動経路と調査情報とに基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点のうちの、移動経路上の端点を抽出する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、移動経路を推定せずに、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出するようにしてもよい。この場合には、現在位置推定手段14は、移動経路推定手段24を省略して、現在位置候補決定手段22、滞在点抽出手段26、及び現在位置決定手段28を含んで構成される。
また、地図調査支援装置100が、調査員の現在位置を推定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、地図調査支援装置100とは別の現在位置推定装置が、調査員の現在位置を推定するようにしてもよい。この場合には、現在位置推定装置は、地図情報データベース10、調査情報データベース12、地図情報参照手段16、及び現在位置推定手段14を備えていればよい。
また、上述の地図調査支援装置100は、内部にコンピュータシステムを有しているが、「コンピュータシステム」は、WWWシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)も含むものとする。
また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能であるし、ネットワークを介して提供することも可能である。
10 地図情報データベース
12 調査情報データベース
14 現在位置推定手段
16 地図情報参照手段
18 地図情報出力手段
20 調査情報入力手段
22 現在位置候補決定手段
24 移動経路推定手段
26 滞在点抽出手段
28 現在位置決定手段
100 地図調査支援装置

Claims (7)

  1. GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する現在位置候補決定手段と、
    遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報に基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出する滞在点抽出手段と、
    前記滞在点抽出手段によって抽出された前記最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する現在位置決定手段と、
    を含む現在位置推定装置。
  2. GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定する現在位置候補決定手段と、
    前記GPSにより測定された位置の軌跡と前記地理ネットワークとをマッチングさせることにより、移動経路を推定し、前記推定された移動経路と、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報とに基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点のうちの、前記移動経路上の端点を抽出する滞在点抽出手段と、
    前記滞在点抽出手段によって抽出された前記移動経路上の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する現在位置決定手段と、
    を含む現在位置推定装置。
  3. 請求項1記載の現在位置推定装置と、
    地図データ及び前記地理ネットワークを記憶した地図情報データベースと、
    前記地図情報データベースに記憶された前記地図データ及び前記地理ネットワークを取得する地図情報参照手段と、
    前記現在位置推定装置によって決定された現在位置、及び前記地図情報参照手段によって取得された前記地図データ及び前記地理ネットワークを表示する地図情報出力手段と、
    前記地図情報出力手段によって表示された現在位置に基づいて、前記遠方観察又は前記近接観察により得られた前記調査情報を入力するための調査情報入力手段と、
    を含む地図調査支援装置。
  4. 請求項2記載の現在位置推定装置と、
    地図データ及び前記地理ネットワークを記憶した地図情報データベースと、
    前記地図情報データベースに記憶された前記地図データ及び前記地理ネットワークを取得する地図情報参照手段と、
    前記現在位置推定装置によって決定された現在位置、及び前記地図情報参照手段によって取得された前記地図データ及び前記地理ネットワークを表示する地図情報出力手段と、
    前記地図情報出力手段によって表示された現在位置に基づいて、前記遠方観察又は前記近接観察により得られた前記調査情報を入力するための調査情報入力手段と、
    を含む地図調査支援装置。
  5. 現在位置候補決定手段が、GPSにより測定された現在位置を、地理上の論理的な点を表すノード、及び前記点と前記点を結ぶリンクを表すエッジからなるネットワーク構造である地理ネットワークに射影した点を、現在位置候補として決定し、
    滞在点抽出手段が、遠方観察又は近接観察により得られた、調査対象物の調査情報を記憶する調査情報データベースに記憶された前記調査情報に基づいて、最終の近接観察における調査対象物の端点を抽出し、
    現在位置決定手段が、前記滞在点抽出手段によって抽出された前記最終の近接観察における調査対象物の端点から移動可能な範囲内に含まれる、前記現在位置候補を、現在位置として決定する
    現在位置推定方法。
  6. 地図データ及び地理ネットワークを記憶した地図情報データベースを含む地図調査支援装置における地図調査支援方法であって、
    地図情報参照手段が、前記地図情報データベースに記憶された前記地図データ及び前記地理ネットワークを取得し、
    請求項5記載の現在位置推定方法の各ステップを実行し、
    地図情報出力手段が、前記現在位置推定方法によって決定された現在位置、及び前記地図情報参照手段によって取得された前記地図データ及び前記地理ネットワークを表示し、
    調査情報入力手段が、前記地図情報出力手段によって表示された現在位置に基づいて、前記遠方観察又は前記近接観察により得られた前記調査情報の入力を受け付ける
    地図調査支援方法。
  7. コンピュータを、請求項1又は2に記載の現在位置推定装置、若しくは請求項3又は4記載の地図調査支援装置を構成する各手段として機能させるためのプログラム。
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