JP2022119040A - Road area identification device, road area identification method, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、道路領域特定装置、道路領域特定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a road area identification device, a road area identification method, and a program.
近年、戦後に造成された人工林の多くが利用期を迎えており、森林資源循環のために人工林の伐採を促進することが求められている。効率的な伐採のためには林道の路網を整備することが有効である。しかしながら、人工林によっては、路網の設計に必要となる既存路網の情報が更新されていない場合もある。この場合、新規路網の設計に先立ち既存路網の情報を把握してデータ化する必要が生じ、そのための工数が問題となっていた。 In recent years, many of the artificial forests created after the war have reached the end of their useful life, and there is a need to promote the logging of artificial forests for forest resource recycling. It is effective to develop a network of forest roads for efficient logging. However, depending on the planted forest, information on the existing road network, which is necessary for designing the road network, may not be updated. In this case, prior to designing a new road network, it is necessary to grasp information on the existing road network and convert it into data, and the number of man-hours required for this has become a problem.
特許文献1には、衛星や航空機から撮影された撮影画像に基づいて土地が道路として用いられているか否かを示す土地利用状況を推定し、土地利用状況に基づいて始点から終点までの経路を作成する経路作成システムが記載されている。特許文献1の経路作成システムによれば、土地利用状況が不明な場合でも適切な経路が作成される。
In
しかしながら、特許文献1の経路作成システムは撮影画像に基づいて土地利用状況を推定するため、撮影画像に含まれる雲、日射等のノイズにより経路の精度が十分でなくなる場合があるという問題があった。したがって、特許文献1の経路作成システムによって高精度に道路領域を推定することはできなかった。
However, since the route creation system of
また、地表の標高を示す数値標高モデル及び地物表面の標高を示す数値表層モデルから地物の高さを求め、地物の高さに基づいて、撮影画像を用いることなく道路領域を推定することができる。しかし、この場合、谷沿いの河川、施設周辺の敷地は、地物の高さが道路領域とほぼ同じであるため、道路領域を誤抽出する原因となっていた。したがって、この手法により高精度に道路領域を推定することはできなかった。 Also, the height of the feature is obtained from the digital elevation model that indicates the elevation of the ground surface and the digital surface layer model that indicates the elevation of the surface of the feature, and based on the height of the feature, the road area is estimated without using the photographed image. be able to. However, in this case, rivers along valleys and premises around facilities have the same height as the road area, which causes erroneous extraction of the road area. Therefore, it was not possible to estimate the road area with high accuracy by this method.
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、高精度に道路領域を特定することを可能とする道路領域特定装置、道路領域特定方法及びプログラムを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a road area identification device, a road area identification method, and a program capable of identifying a road area with high accuracy. .
本発明に係る道路領域特定装置は、所定の地理的領域の地表の標高を示す数値標高モデル及び地理的領域の地物表面の標高を示す数値表層モデルを取得する第1取得部と、地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得する第2取得部と、数値標高モデル及び数値表層モデルに基づいて、地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出する算出部と、傾斜分布及び高さ分布に基づいて、地理的領域から道路候補領域を抽出する抽出部と、道路候補領域から尾根谷線データに示される尾根線及び谷線にそれぞれ対応する領域を除外した領域を道路領域として特定する特定部と、道路領域に関する情報を出力する出力部と、を有することを特徴とする。 A road area identification device according to the present invention comprises: a first acquisition unit for acquiring a digital elevation model indicating the elevation of the ground surface in a predetermined geographical area; A second acquisition unit that acquires ridge valley line data indicating the ridge lines and valley lines of the region, and a calculation that calculates the slope distribution and the height distribution of the geographical feature based on the digital elevation model and the digital surface layer model. an extraction unit for extracting a road candidate area from the geographical area based on the slope distribution and the height distribution; and an extraction unit for excluding areas corresponding to the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data from the road candidate area. and an output unit for outputting information about the road area.
また、本発明に係る道路領域特定装置において、抽出部は、傾斜分布に基づいて地理的領域を平坦領域と非平坦領域とに分割し、高さ分布に基づいて地理的領域を被覆領域と非被覆領域とに分割し、平坦領域及び非被覆領域の両方に含まれる領域を道路候補領域として抽出する、ことが好ましい。
Further, in the road area identification device according to the present invention, the extraction unit divides the geographical area into a flat area and a non-flat area based on the gradient distribution, and divides the geographical area into a covering area and a non-flat area based on the height distribution. It is preferable to divide the area into a covered area and to extract an area included in both the flat area and the uncovered area as the road candidate area.
また、本発明に係る道路領域特定装置は、地理的領域において施設が設けられている施設領域を取得する第3取得部をさらに有し、特定部は、道路候補領域から施設領域をさらに除外した領域を道路領域として特定する、ことが好ましい。 In addition, the road area identification device according to the present invention further includes a third acquisition unit that acquires facility areas in which facilities are provided in the geographical area, and the identification unit further excludes the facility areas from the road candidate areas. Preferably, the area is identified as a road area.
本発明に係る道路領域特定方法は、道路領域特定装置によって実行される道路領域特定方法であって、所定の地理的領域の地表の標高を示す数値標高モデル及び地理的領域の地物表面の標高を示す数値表層モデルを取得し、地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得し、数値標高モデル及び数値表層モデルに基づいて、地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出し、傾斜分布及び高さ分布に基づいて、地理的領域から道路候補領域を抽出し、道路候補領域から尾根谷線データに示される尾根線及び谷線に対応する領域を除外した領域を道路領域として特定し、道路領域に関する情報を出力する、ことを含むことを特徴とする。 A road area identification method according to the present invention is a road area identification method executed by a road area identification device, and includes a digital elevation model indicating the elevation of the ground surface in a predetermined geographical area and the elevation of the surface of a feature in the geographical area. obtain a digital surface layer model that indicates the ridge line and valley line of the geographical area, obtain ridge valley line data that indicates the ridge line and valley line of the geographical area, and based on the digital elevation model and the digital surface layer model, determine the slope distribution of the geographical area and the height of the feature We calculated the height distribution, extracted the road candidate area from the geographical area based on the slope distribution and the height distribution, and excluded the area corresponding to the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data from the road candidate area. identifying the area as a road area and outputting information about the road area.
本発明に係るプログラムは、所定の地理的領域の地表の標高を示す数値標高モデル及び地理的領域の地物表面の標高を示す数値表層モデルを取得し、地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得し、数値標高モデル及び数値表層モデルに基づいて、地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出し、傾斜分布及び高さ分布に基づいて、地理的領域から道路候補領域を抽出し、道路候補領域から尾根谷線データに示される尾根線及び谷線に対応する領域を除外した領域を道路領域として特定し、道路領域に関する情報を出力する、ことをコンピュータに実行させることを特徴とする。 A program according to the present invention acquires a digital elevation model indicating the elevation of the ground surface in a predetermined geographical area and a digital surface layer model indicating the elevation of the surface of a feature in the geographical area, and calculates ridge lines and valley lines in the geographical area. Obtain the ridge valley line data shown, calculate the slope distribution of the geographical area and the height distribution of features based on the digital elevation model and the digital surface layer model, and calculate the geographical area based on the slope distribution and height distribution a road candidate area is extracted from the road candidate area, areas corresponding to the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data are excluded from the road candidate area, and the road area is specified as the road area, and information about the road area is output. It is characterized by executing
本発明に係る道路領域特定装置、道路領域特定方法及びプログラムは、高精度に林道の路網を特定することを可能とする。 INDUSTRIAL APPLICABILITY A road area identification device, a road area identification method, and a program according to the present invention make it possible to identify a road network of forest roads with high accuracy.
以下、図面を参照しつつ本発明の様々な実施形態について説明する。本発明の技術的範囲はそれらの実施形態には限定されず、特許請求の範囲及びその均等物に及ぶ点に留意されたい。 Various embodiments of the present invention will now be described with reference to the drawings. It should be noted that the scope of the invention is not limited to those embodiments, but rather extends to the claims and their equivalents.
図1は、本発明の概要を説明するための模式図である。本発明に係る道路領域特定装置は、道路領域を特定する対象となる地理的領域である対象領域の数値標高モデル及び数値表層モデルを取得する。数値標高モデルは、対象領域の地表S1の標高を示すデータである。数値表層モデルは、対象領域の地物表面S2の標高を示すデータである。数値標高モデル及び数値表層モデルは、対象領域を分割した矩形状の小領域である複数のメッシュと、各メッシュ内の代表点の標高値とが関連付けられたデータである。数値標高モデル及び数値表層モデルは、上空からのリモートセンシングや測量によりあらかじめ生成され、道路領域特定装置に記憶されている。 FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the outline of the present invention. A road area identification device according to the present invention acquires a digital elevation model and a digital surface layer model of a target area, which is a geographical area to be identified as a road area. The digital elevation model is data representing the elevation of the ground surface S1 of the target area. The numerical surface layer model is data indicating the elevation of the feature surface S2 of the target area. The digital elevation model and the digital surface model are data in which a plurality of meshes, which are small rectangular regions obtained by dividing the target region, are associated with the elevation value of the representative point in each mesh. A digital elevation model and a digital surface model are generated in advance by remote sensing and surveying from the sky, and are stored in the road area identification device.
また、道路領域特定装置は、対象領域の尾根谷線データを取得する。尾根谷線データは、対象領域に含まれる尾根線及び谷線を示すデータであり、例えば尾根線及び谷線の形状を折れ線(polyline)により示すポリゴンデータである。尾根谷線データは、数値標高モデルを用いて公知の水文解析処理を実行することによりあらかじめ生成され、道路領域特定装置に記憶されている。 Also, the road area identification device acquires the ridge valley line data of the target area. The ridge valley line data is data indicating ridge lines and valley lines included in the target area, and is, for example, polygon data indicating the shapes of the ridge lines and valley lines with polylines. Ridge valley line data is generated in advance by executing a known hydrological analysis process using a digital elevation model, and is stored in the road area identification device.
道路領域特定装置は、数値標高モデル及び数値表層モデルに基づいて、対象領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出する。傾斜分布は対象領域の地表の傾斜を示すデータであり、例えば、数値標高モデルの隣接するメッシュの標高値の差分をとることにより算出される。高さ分布は対象領域の地物の高さを示すデータであり、メッシュごとに数値表層モデルの標高値と数値標高モデルの標高値との差分をとることにより算出される。対象領域が林地である場合、高さ分布は樹冠高分布を示す。 The road area identification device calculates the gradient distribution and the height distribution of the feature in the target area based on the digital elevation model and the digital surface layer model. The slope distribution is data indicating the slope of the ground surface of the target area, and is calculated, for example, by taking the difference between the altitude values of adjacent meshes of the digital elevation model. The height distribution is data indicating the height of features in the target area, and is calculated by taking the difference between the elevation value of the digital surface model and the elevation value of the digital elevation model for each mesh. When the target area is forest land, the height distribution indicates the crown height distribution.
道路領域特定装置は、傾斜分布及び高さ分布に基づいて、対象領域から道路候補領域を抽出する。一般に、林道は車両の通行が容易となるように傾斜が小さい領域に設けられる。また、一般に、林道が存在する領域には樹木が植えられていないため、地物の高さはゼロ又は小さい値をとる。したがって、道路領域特定装置は、傾斜分布及び高さ分布に基づいて道路候補領域を抽出することができる。 The road area identification device extracts road candidate areas from the target area based on the gradient distribution and the height distribution. In general, forest roads are provided in areas with small slopes so that vehicles can easily pass through them. In general, trees are not planted in areas where forest roads exist, so the height of the feature takes a value of zero or a small value. Therefore, the road area identification device can extract road candidate areas based on the gradient distribution and the height distribution.
例えば、道路領域特定装置は、傾斜分布に基づいて対象領域を平坦領域Fと非平坦領域NFとに分割する。平坦領域Fは傾斜が小さい領域であり、非平坦領域NFは傾斜が大きい領域である。また、道路領域特定装置は、高さ分布に基づいて対象領域を被覆領域Cと非被覆領域NCとに分割する。被覆領域Cは地物の高さが大きい領域であり、非被覆領域NCは地物の高さが小さい領域である。道路領域特定装置は、平坦領域F及び非被覆領域NCの両方に含まれる領域を道路候補領域として抽出する。 For example, the road area identification device divides the target area into a flat area F and a non-flat area NF based on the gradient distribution. The flat region F is a region with a small slope, and the non-flat region NF is a region with a large slope. Further, the road area identification device divides the target area into a covered area C and a non-covered area NC based on the height distribution. The covered area C is an area where the height of the feature is large, and the non-covered area NC is an area where the height of the feature is small. The road area identification device extracts an area included in both the flat area F and the uncovered area NC as a road candidate area.
道路領域特定装置は、道路候補領域から尾根谷線データに示される尾根線及び谷線の近傍領域Nを除外した領域を道路領域Rとして特定する。近傍領域Nは、尾根線及び谷線からの距離が所定距離以下である領域である。一般に、林道が尾根の近傍に設けられることはない。また、一般に、谷の近傍は河川であるため、林道として用いられることはない。道路領域特定装置は、これらの近傍領域Nを道路候補領域から除外した領域を道路領域Rとして特定することにより、高精度に林道の路網を特定することを可能とする。 The road area specifying device specifies, as a road area R, an area obtained by excluding the neighboring area N of the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data from the road candidate area. The neighboring area N is an area whose distance from the ridge line and the valley line is equal to or less than a predetermined distance. In general, forest roads are not built near ridges. In general, the vicinity of the valley is a river, so it is not used as a forest road. The road area identification device identifies an area obtained by excluding these neighboring areas N from the road candidate areas as the road area R, thereby making it possible to identify the road network of forest roads with high accuracy.
上述した説明は、本発明への理解を深めるためのものである。本発明は、具体的には次に述べる実施形態及び様々な変形例により実施される。 The above description is for a better understanding of the invention. The present invention is implemented specifically by the following embodiments and various modifications.
図2は、本発明に係る道路領域特定装置1の概略構成の一例を示す図である。道路領域特定装置1は、記憶部11、通信部12、表示部13及び処理部14を有する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of a schematic configuration of the road
記憶部11は、データ及びプログラムを記憶するための構成であり、例えば半導体メモリを備える。記憶部11は、処理部14による処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。プログラムは、CD(Compact Disc)-ROM(Read Only Memory)等のコンピュータ読み取り可能且つ非一時的な可搬型記憶媒体からセットアッププログラムによりインストールされる。
The
通信部12は、道路領域特定装置1を他の装置と通信可能にする構成であり、通信インタフェース回路を備える。通信部12が備える通信インタフェース回路は、有線LAN(Local Area Network)、無線LAN又はLTE(Long Term Evolution)等の通信インタフェース回路である。通信部12は、他の装置から受信したデータを処理部14に供給するとともに、処理部14から供給されたデータを他の装置に送信する。
The
表示部13は、画像を表示するための構成であり、例えば液晶ディスプレイ又は有機EL(Electro-Luminescence)ディスプレイを備える。表示部13は、処理部14から供給された表示データに基づいて画像を表示する。
The display unit 13 is configured to display an image, and includes, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electro-Luminescence) display. The display unit 13 displays images based on the display data supplied from the
処理部14は、道路領域特定装置1の動作を統括的に制御する構成であり、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を備える。処理部14は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、LSI(Large Scale Integration)又はASIC(Application Specific Integrated Circuit)を備える。処理部14は、GPU(Graphics Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、FPGA(Field Programmable Gate Array)等を備えてもよい。処理部14は、記憶部11に記憶されているプログラムに基づいて、道路領域特定装置1の各種処理が適切に実行されるように道路領域特定装置1の各構成の動作を制御するとともに、各種の処理を実行する。
The
処理部14は、第1取得部141、第2取得部142、第3取得部143、算出部144、抽出部145、特定部146及び出力部147を有する。これらの各部は、処理部14によって実行されるプログラムによって実現される機能モジュールである。これらの各部は、ファームウェアとして道路領域特定装置1に実装されてもよい。
The
図3は、記憶部11にあらかじめ記憶される数値標高モデルT1のデータ構造の一例を示す図である。数値標高モデルT1は、対象領域を分割した小領域である複数のメッシュごとに、メッシュID、メッシュ位置及び標高値を相互に関連付けて記憶する。
FIG. 3 is a diagram showing an example of the data structure of the digital elevation model T1 pre-stored in the
メッシュIDは、複数のメッシュのそれぞれを識別するための情報である。メッシュ位置は、対象領域におけるメッシュの位置を特定するための情報である。図3に示す例では各メッシュは矩形状であり、4つの頂点の二次元座標値(例えば、緯度及び経度)により特定されている。標高値は、各メッシュの代表点(例えば、メッシュの重心点)における地表の標高値である。 A mesh ID is information for identifying each of a plurality of meshes. The mesh position is information for specifying the position of the mesh in the target area. In the example shown in FIG. 3, each mesh is rectangular and specified by two-dimensional coordinate values (for example, latitude and longitude) of four vertices. The altitude value is the altitude value of the ground surface at the representative point of each mesh (for example, the center of gravity of the mesh).
数値表層モデルは、標高値として各メッシュの代表点における地物表面の標高値が記憶される点を除き、数値標高モデルT1と同様のデータ構造を有する。数値表層モデルは、記憶部11にあらかじめ記憶される。
The digital surface layer model has the same data structure as the digital elevation model T1, except that the elevation value of the feature surface at the representative point of each mesh is stored as the elevation value. The numerical surface model is pre-stored in the
図4は、記憶部11にあらかじめ記憶される尾根谷線データT2のデータ構造の一例を示す図である。尾根谷線データT2は、尾根線又は谷線に対応するポリゴンごとに、ポリゴンID、頂点位置及び属性を相互に関連付けて記憶する。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the data structure of ridge valley line data T2 pre-stored in the
ポリゴンIDは、尾根線又は谷線に対応するポリゴンのそれぞれを識別するための情報である。頂点位置は、各ポリゴンを構成する頂点の二次元座標値である。頂点位置が記憶された各頂点を順に線分で結ぶことにより尾根線又は谷線を示す折れ線が形成される。属性は、各ポリゴンの属性であり、各ポリゴンが尾根線及び谷線の何れに対応するかを示す値が記憶される。 A polygon ID is information for identifying each polygon corresponding to a ridge line or a valley line. A vertex position is a two-dimensional coordinate value of a vertex forming each polygon. A polygonal line indicating a ridge line or a valley line is formed by sequentially connecting the vertices whose vertex positions are stored with line segments. The attribute is an attribute of each polygon, and stores a value indicating whether each polygon corresponds to a ridge line or a valley line.
尾根谷線データT2は、例えば次のように生成される。数値標高モデルに基づいて、対象領域に含まれる各メッシュにおける傾斜方向が算出される。傾斜方向が相互に近似し且つ隣接するメッシュをグループ化することにより、傾斜方向が略一様である斜面を示す複数のメッシュグループが算出される。傾斜方向が相互に近似するとは、例えば、2つのメッシュの傾斜方向のなす角が所定角度以下であることをいう。各メッシュグループが示す斜面に基づいて公知の水文解析処理を実行することにより、対象領域に含まれる河川ごとに集水域が算出される。相互に隣接する河川の集水域の境界線が尾根線として抽出される。また、各メッシュの標高値に負の符号を付して上述の処理を実行することにより、谷線が抽出される。抽出された尾根線及び谷線の形状を示すポリゴンデータを生成することにより、尾根谷線データT2が生成される。 The ridge valley line data T2 is generated, for example, as follows. Based on the digital elevation model, the slope direction for each mesh included in the target area is calculated. By grouping adjacent meshes whose tilt directions are similar to each other, a plurality of mesh groups representing slopes whose tilt directions are substantially uniform are calculated. That the tilt directions are close to each other means, for example, that the angle formed by the tilt directions of the two meshes is less than or equal to a predetermined angle. By executing a known hydrological analysis process based on the slope indicated by each mesh group, a catchment area is calculated for each river included in the target area. Boundaries of catchments of mutually adjacent rivers are extracted as ridge lines. Further, valley lines are extracted by assigning a negative sign to the altitude value of each mesh and executing the above-described processing. By generating polygon data representing the shapes of the extracted ridge line and valley line, ridge valley line data T2 is generated.
図5は、施設領域データのデータ構造T3の一例を示す図である。施設領域データT3は、上空からのリモートセンシング又は測量によりあらかじめ生成され、記憶部11に記憶される。施設領域データは、施設領域に対応するポリゴンごとに、ポリゴンID及び頂点位置を相互に関連付けて記憶する。
FIG. 5 is a diagram showing an example of the data structure T3 of facility area data. The facility area data T3 is generated in advance by remote sensing or surveying from the sky and stored in the
ポリゴンIDは、施設領域に対応するポリゴンのそれぞれを識別するための情報である。施設領域は、対象領域内において施設が設けられている領域をいい、例えば建造物の外周を示す領域である。頂点位置は、各ポリゴンを構成する頂点の二次元座標値である。 The polygon ID is information for identifying each polygon corresponding to the facility area. The facility area refers to an area in which facilities are provided within the target area, such as an area indicating the outer circumference of a building. A vertex position is a two-dimensional coordinate value of a vertex forming each polygon.
図6は、道路領域特定装置1によって実行される道路領域特定処理の流れの一例を示すフロー図である。道路領域特定処理は、記憶部11に記憶されたプログラムに基づいて、道路領域特定装置1の各構成が協働することにより実現される。
FIG. 6 is a flow diagram showing an example of the flow of road area identification processing executed by the road
まず、第1取得部141は、対象領域の地表の標高を示す数値標高モデル及び対象領域の地物表面の標高を示す数値表層モデルを取得する(S101)。第1取得部141は、記憶部11から数値標高モデル及び数値表層モデルを取得する。第1取得部141は、数値標高モデル及び数値表層モデルをあらかじめ記憶した地理情報サーバから通信部12を介して数値標高モデル及び数値表層モデルを取得してもよい。
First, the
続いて、第2取得部142は、対象領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得する(S102)。第2取得部142は、記憶部11から尾根谷線データを取得する。第2取得部142は、第1取得部によって取得された数値標高モデルに基づいて尾根谷線データを生成し、これを取得してもよい。
Subsequently, the second acquiring
続いて、第3取得部143は、対象領域において施設が設けられている施設領域を取得する(S103)。第3取得部143は、記憶部11から施設領域データを取得する。
Subsequently, the
続いて、算出部144は、数値標高モデル及び数値表層モデルに基づいて、対象領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出する(S104)。傾斜分布は、各メッシュの傾斜の大きさを示すデータである。算出部144は、数値標高モデルの各メッシュの標高値と、各メッシュに第1方向(例えば、南側)に隣接するメッシュの標高値との差分をとることにより、各メッシュの第1方向における傾斜の大きさを算出する。また、算出部144は、各メッシュの標高値と、各メッシュに第1方向と直交する第2方向(例えば、東側)に隣接するメッシュの標高値との差分をとることにより、各メッシュの第2方向における傾斜の大きさを算出する。算出部144は、各メッシュの第1方向における傾斜の大きさと第2方向における傾斜の大きさとの二乗和平方根を算出することにより、各メッシュの傾斜の大きさを算出する。 Subsequently, the calculation unit 144 calculates the gradient distribution of the target area and the height distribution of the features based on the digital elevation model and the digital surface layer model (S104). The gradient distribution is data indicating the magnitude of the gradient of each mesh. The calculation unit 144 calculates the slope of each mesh in the first direction by taking the difference between the altitude value of each mesh of the digital elevation model and the altitude value of the mesh adjacent to each mesh in the first direction (for example, south side). Calculate the size of Further, the calculation unit 144 obtains the difference between the altitude value of each mesh and the altitude value of the mesh adjacent to each mesh in a second direction (for example, east side) perpendicular to the first direction, thereby calculating the Calculate the magnitude of the tilt in two directions. The calculation unit 144 calculates the magnitude of the gradient of each mesh by calculating the square root of the sum of the squares of the magnitude of the gradient in the first direction and the magnitude of the gradient in the second direction of each mesh.
地物の高さ分布は、各メッシュに配置された地物の高さを示すデータである。算出部144は、数値表層モデルの各メッシュの標高値と、数値標高モデルの各メッシュの標高値との差分をとることにより、各メッシュに配置された地物の高さを算出する。 The feature height distribution is data indicating the height of features arranged in each mesh. The calculation unit 144 calculates the height of the feature placed on each mesh by taking the difference between the altitude value of each mesh of the digital surface model and the altitude value of each mesh of the digital altitude model.
続いて、抽出部145は、抽出処理を実行する(S105)。抽出処理は、傾斜分布及び高さ分布に基づいて、対象領域から道路候補領域を抽出する処理である。抽出処理の詳細は後述する。
Subsequently, the
続いて、特定部146は、道路候補領域から尾根谷線データに示される尾根線及び谷線の近傍領域及び施設領域を除外した領域を道路領域として特定する(S106)。特定部146は、尾根谷線データに基づいて近傍領域を設定する。近傍領域は、例えば、尾根谷線データに示される尾根線又は谷線からの距離が所定距離(例えば、10m)以下である地点の集合である領域を示すポリゴンデータとして生成される。特定部146は、道路候補領域に含まれるメッシュのうち、近傍領域及び施設領域の何れにも含まれないメッシュの集合を道路領域として特定する。なお、近傍領域及び施設領域の何れにも含まれないメッシュとは、例えば、その中心点が近傍領域及び施設領域の何れにも含まれないメッシュのことをいう。 Subsequently, the specifying unit 146 specifies, as a road area, an area obtained by excluding areas near ridge lines and valley lines and facility areas shown in the ridge valley line data from the road candidate area (S106). The specifying unit 146 sets a neighboring area based on the ridge valley line data. The neighboring area is generated, for example, as polygon data indicating an area that is a set of points whose distance from the ridge line or valley line indicated by the ridge valley line data is a predetermined distance (for example, 10 m) or less. The specifying unit 146 specifies, as a road region, a set of meshes that are included in neither the neighborhood region nor the facility region among the meshes included in the road candidate region. A mesh not included in either the neighborhood area or the facility area is, for example, a mesh whose center point is not included in either the neighborhood area or the facility area.
続いて、出力部147は、道路領域に関する情報を出力し(S107)、道路領域特定処理を終了する。例えば、出力部147は、各メッシュが道路領域であるか否かを示す情報を付したラスターデータを生成し、通信部12を介して他の装置に送信することにより出力する。出力部147は、あらかじめ記憶された地図画像に重畳して道路領域を表示するための表示データを生成し、表示部13に表示することにより出力してもよい。
Subsequently, the output unit 147 outputs information about the road area (S107), and terminates the road area identification process. For example, the output unit 147 generates raster data with information indicating whether or not each mesh is a road area, and outputs by transmitting to another device via the
図7は、抽出処理の流れの一例を示すフロー図である。抽出処理は、道路領域特定処理のS105において実行される。 FIG. 7 is a flow diagram showing an example of the flow of extraction processing. The extraction process is executed in S105 of the road area specifying process.
まず、抽出部145は、傾斜分布に基づいて、対象領域内で傾斜が近似するメッシュをグループ化する(S201)。グループ化は、単一のグループに属する各メッシュの傾斜の大きさが相互に近似するように、次に述べるとおりISODATA法を用いて実行される。
First, the
まず、抽出部145は、対象領域の各メッシュを所定数(例えば、20個)のグループの何れかにランダムに分類する。続いて、抽出部145は、各グループに含まれるメッシュの数を計数する。抽出部145は、メッシュの数が下限値以下であるグループを他のグループと結合させ、メッシュの数が上限値以上であるグループを2つのグループに分割する。続いて、抽出部145は、各グループに属するメッシュの傾斜の大きさの平均値を算出し、各メッシュを、各メッシュの傾斜の大きさに最も近い平均値を有するグループに再分類する。抽出部145は、所定の終了条件を満たすまで上述した結合及び分割処理と再分類処理とを反復する。このようにして、抽出部145は、単一のグループに属する各メッシュの傾斜の大きさが相互に近似するようにメッシュをグループ化する。終了条件は、反復回数が所定数以上となること、又は、再分類の前後において異なるグループに属しているメッシュの数が所定値以下であること等である。
First, the
グループ化は、上述したISODATA法に限られず、k-平均法やMean-shiftクラスタリング等の他のクラスタリング手法を用いて実行されてもよい。また、抽出部145は、相互に隣接し且つ傾斜の大きさの差が所定値以下であるメッシュが同一のグループに属するように各メッシュをグループ化してもよい。
Grouping is not limited to the ISODATA method described above, and may be performed using other clustering methods such as the k-means method and mean-shift clustering. Further, the
続いて、抽出部145は、グループ化された各領域を平坦領域及び非平坦領域の何れか一方に分類する(S202)。抽出部145は、各グループについて傾斜の代表値を算出する。傾斜の代表値は、各グループに含まれるメッシュの傾斜の相加平均値であるが、これに限られず、相乗平均値や中央値等でもよい。抽出部145は、傾斜の代表値が所定値未満であるグループを平坦領域に分類し、代表値が所定値以上であるグループを非平坦領域に分類する。このようにして、抽出部145は傾斜分布に基づいて対象領域を平坦領域及び非平坦領域に分割する。また、あらかじめ傾斜分布と平坦領域と非平坦領域とを含んだ教師データを作成し、教師データをもとに学習済みモデルを作成し、作成した学習済みモデルを用いて、傾斜分布に基づいて対象領域を平坦領域及び非平坦領域に分割しても良い。学習済みモデルに用いられるアルゴリズムは、例えば、ディープラーニングにおけるセマンティックセグメンテーションとすることができる。
Subsequently, the
続いて、抽出部145は、高さ分布に基づいて、対象領域内で高さが近似するメッシュをグループ化する(S203)。グループ化は、単一のグループに属する各メッシュが相互に近接し且つ地物の高さが相互に近似するように、上述したような手法を用いて実行される。
Subsequently, the
続いて、抽出部145は、グループ化された各領域を被覆領域及び非被覆領域の何れか一方に分類する(S204)。抽出部145は、各グループについて地物の高さの代表値を算出する。抽出部145は、地物の高さの代表値が所定値以上であるグループを被覆領域に分類し、代表値が所定値未満であるグループを非被覆領域に分類する。このようにして、抽出部145は高さ分布に基づいて対象領域を被覆領域及び非被覆領域に分割する。
また、あらかじめ地物の高さ分布と被覆領域と非被覆領域とを含んだ教師データを作成し、教師データをもとに学習済みモデルを作成し、作成した学習済みモデルを用いて、高さ分布に基づいて対象領域を被覆領域及び非被覆領域に分割しても良い。学習済みモデルに用いられるアルゴリズムは、例えば、ディープラーニングにおけるセマンティックセグメンテーションとすることができる。
Subsequently, the
In addition, we create teacher data that includes the height distribution of features, covered areas, and uncovered areas in advance, create a trained model based on the teacher data, and use the created trained model to calculate the height A region of interest may be divided into covered and uncovered regions based on the distribution. Algorithms used in trained models can be, for example, semantic segmentation in deep learning.
続いて、抽出部145は、平坦領域及び非被覆領域の両方に含まれる領域を道路候補領域として抽出し(S205)、抽出処理を終了する。抽出部145は、各メッシュが平坦領域に含まれ且つ非被覆領域に含まれるか否かを判定する。抽出部145は、平坦領域に含まれ且つ非被覆領域に含まれると判定されたメッシュの集合からなる領域を道路候補領域として抽出する。
Subsequently, the
以上説明したように、道路領域特定装置1は、対象領域の傾斜分布及び高さ分布に基づいて道路候補領域を抽出し、道路候補領域から尾根線及び谷線の対応する領域である近傍領域を除外することにより道路領域を特定する。これにより、道路領域特定装置1は、撮影画像を用いることなく、高精度に道路領域を特定することを可能とする。
As described above, the road
また、道路領域特定装置1は、傾斜分布に基づいて対象領域内のメッシュをグループ化し、グループ化された各領域を平坦領域及び非平坦領域のうちの何れかに分類することにより、対象領域を平坦領域及び非平坦領域に分割する。グループ化は、単一のグループに属する各メッシュが相互に近接し且つ傾斜の大きさが相互に近似するようになされる。このように、対象領域の分割に先立ち各メッシュの位置関係に基づくグループ化をすることにより、対象領域が傾斜の変化量が大きい領域である場合も、高精度に分割がなされる。
In addition, the road
また、道路領域特定装置1は、高さ分布に基づいて対象領域内のメッシュをグループ化し、グループ化された各領域を被覆領域及び非被覆領域のうちの何れかに分類することにより、対象領域を被覆領域及び非被覆領域に分割する。グループ化は、単一のグループに属する各メッシュが相互に近接し且つ地物の高さが相互に近似するようになされる。このように、対象領域の分割に先立ち各メッシュの位置関係に基づくグループ化をすることにより、対象領域が高さの変化量が大きい領域である場合も、高精度に分割がなされる。
In addition, the road
上述した説明では、道路領域特定装置1は、対象領域において施設が設けられている施設領域を取得するものとしたが、このような例に限られない。例えば、施設の位置座標(例えば、緯度及び経度)は明らかであるが、施設領域のデータが存在しない場合がある。この場合、道路領域特定処理のS103において、第3取得部143は、施設の位置座標を取得し、施設の位置座標に基づいて施設領域のデータを生成して取得してもよい。このとき、施設領域は、例えば、施設の位置座標を重心点とする円形または矩形状の領域として設定される。
In the above description, the road
上述した説明では、対象領域を分割した小領域は矩形状のメッシュであるものとしたが、このような例に限られない。小領域は、三角形又は五角形以上の多角形等の任意の形状であってもよい。また、各小領域の大きさ及び形状が相互に異なってもよい。 In the above description, the small areas obtained by dividing the target area are rectangular meshes, but the present invention is not limited to this example. The subregions may be of any shape, such as triangles or polygons with pentagons or more. Also, the size and shape of each small region may be different from each other.
道路領域特定装置1によって実行される処理の一部は他の装置によって実現されてもよい。
A part of the processing executed by the road
当業者は、本発明の精神および範囲から外れることなく、様々な変更、置換及び修正をこれに加えることが可能であることを理解されたい。例えば、上述した各部の処理は、本発明の範囲において、適宜に異なる順序で実行されてもよい。また、上述した実施形態及び変形例は、本発明の範囲において、適宜に組み合わせて実施されてもよい。 It should be understood by those skilled in the art that various changes, substitutions and modifications can be made thereto without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the processing of each unit described above may be performed in a different order as appropriate within the scope of the present invention. Also, the above-described embodiments and modifications may be implemented in appropriate combinations within the scope of the present invention.
1 道路領域特定装置
11 記憶部
12 通信部
13 表示部
141 第1取得部
142 第2取得部
143 第3取得部
144 算出部
145 抽出部
146 特定部
147 出力部
1 road
Claims (5)
前記地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得する第2取得部と、
前記数値標高モデル及び前記数値表層モデルに基づいて、前記地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出する算出部と、
前記傾斜分布及び前記高さ分布に基づいて、前記地理的領域から道路候補領域を抽出する抽出部と、
前記道路候補領域から前記尾根谷線データに示される尾根線及び谷線にそれぞれ対応する領域を除外した領域を道路領域として特定する特定部と、
前記道路領域に関する情報を出力する出力部と、
を有することを特徴とする道路領域特定装置。 a first acquisition unit that acquires a digital elevation model indicating the elevation of the ground surface in a predetermined geographical area and a digital surface layer model indicating the elevation of the surface of the feature in the geographical area;
a second acquiring unit for acquiring ridge and valley line data indicating ridge lines and valley lines of the geographical area;
a calculation unit that calculates the slope distribution and the height distribution of the feature in the geographical area based on the digital elevation model and the digital surface model;
an extraction unit that extracts a road candidate area from the geographical area based on the gradient distribution and the height distribution;
an identifying unit that identifies, as a road area, an area obtained by excluding areas corresponding to the ridge line and the valley line indicated in the ridge valley line data from the road candidate area;
an output unit that outputs information about the road area;
A road area identification device characterized by comprising:
前記傾斜分布に基づいて前記地理的領域を平坦領域と非平坦領域とに分割し、
前記高さ分布に基づいて前記地理的領域を被覆領域と非被覆領域とに分割し、
前記平坦領域及び前記非被覆領域の両方に含まれる領域を前記道路候補領域として抽出する、
請求項1に記載の道路領域特定装置。 The extractor is
dividing the geographical area into a flat area and a non-flat area based on the slope distribution;
dividing the geographical area into a covered area and an uncovered area based on the height distribution;
extracting an area included in both the flat area and the uncovered area as the road candidate area;
The road area specifying device according to claim 1.
前記特定部は、前記道路候補領域から前記施設領域をさらに除外した領域を前記道路領域として特定する、
請求項1又は2に記載の道路領域特定装置。 further comprising a third acquiring unit that acquires a facility area in which facilities are provided in the geographical area;
The identifying unit identifies, as the road area, an area obtained by excluding the facility area from the road candidate area.
3. The road area identification device according to claim 1 or 2.
所定の地理的領域の地表の標高を示す数値標高モデル及び前記地理的領域の地物表面の標高を示す数値表層モデルを取得し、
前記地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得し、
前記数値標高モデル及び前記数値表層モデルに基づいて、前記地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出し、
前記傾斜分布及び前記高さ分布に基づいて、前記地理的領域から道路候補領域を抽出し、
前記道路候補領域から前記尾根谷線データに示される尾根線及び谷線にそれぞれ対応する領域を除外した領域を道路領域として特定し、
前記道路領域に関する情報を出力する、
ことを含むことを特徴とする道路領域特定方法。 A road area identification method executed by a road area identification device, comprising:
obtaining a digital elevation model indicating the elevation of the surface of a given geographic area and a digital surface model indicating the elevation of the surface of a feature in said geographic area;
obtaining ridge and valley line data indicating ridge and valley lines of the geographic region;
Based on the digital elevation model and the digital surface layer model, calculate the slope distribution and the height distribution of the feature in the geographical area,
extracting a road candidate area from the geographical area based on the slope distribution and the height distribution;
specifying, as a road area, an area obtained by excluding areas corresponding to the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data from the road candidate area;
outputting information about the road area;
A road area identification method characterized by comprising:
前記地理的領域の尾根線及び谷線を示す尾根谷線データを取得し、
前記数値標高モデル及び前記数値表層モデルに基づいて、前記地理的領域の傾斜分布及び地物の高さ分布を算出し、
前記傾斜分布及び前記高さ分布に基づいて、前記地理的領域から道路候補領域を抽出し、
前記道路候補領域から前記尾根谷線データに示される尾根線及び谷線にそれぞれ対応する領域を除外した領域を道路領域として特定し、
前記道路領域に関する情報を出力する、
ことをコンピュータに実行させることを特徴とするプログラム。 obtaining a digital elevation model indicating the elevation of the surface of a given geographic area and a digital surface model indicating the elevation of the surface of a feature in said geographic area;
obtaining ridge and valley line data indicating ridge and valley lines of the geographic region;
Based on the digital elevation model and the digital surface layer model, calculate the slope distribution and the height distribution of the feature in the geographical area,
extracting a road candidate area from the geographical area based on the slope distribution and the height distribution;
specifying, as a road area, an area obtained by excluding areas corresponding to the ridge line and the valley line shown in the ridge valley line data from the road candidate area;
outputting information about the road area;
A program that causes a computer to do something.
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