JP2889209B2 - パノラマ地図の表示方法及びその方法により表示された地図 - Google Patents

パノラマ地図の表示方法及びその方法により表示された地図

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地図及びその表示
方法に関し、特にパノラマ地図及びその表示方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】地形の奥行きを直観的に感じとることが
できるように表示された地図は、何ら訓練を受けていな
い者でも大まかな地形の把握が可能となるため非常に有
用である。このような地図の一つとしてパノラマ地図が
知られており、例えば観光地の案内地図や、地理の学習
教材等の用途に広く用いられている。
【0003】従来のパノラマ地図の表示方法としては、
例えば以下のようなものがある。図6に示すのは、「平
行投射法」と呼ばれる表示方法である。この方法では、
パノラマ地図にしようとする原地図の表面である原地図
面を立体的に再現し、その再現された原地表面を無限遠
に想定した観測点から観測し、その観測した原地図面上
の点に描かれていたテクスチャ図形を、観測点と原地表
面との間に設けられている平面上の投影面に投影するこ
とによりパノラマ地図を得る。この平行投射法は、投影
面が平面で且つ投射する視線が平行であるため、幾何学
的処理が簡単であり、従ってパノラマ地図を容易に作成
できるという利点がある。しかしながら、この方法によ
り表示されたパノラマ地図では、原地表面上の距離がそ
のまま投影面上の距離となってしまい、視準角が地図上
のどの位置でも一定となってしまう。この場合、原地表
面の遠近にかかわらず地図の縮尺が一定となり、その奥
行き感は十分なものにならない。
【0004】また、従来の表示方法として、図7に示す
ような「中心投影法」が知られている。この方法は、観
測点を無限遠ではなく原地表面の上方に想定し、そして
その観測点から原地表面を観測し、その原地表面上の点
に描かれていたテクスチャ図形を平面上の投影面に投影
することによってパノラマ地図を得る。この方法によれ
ば、投影面の中心部に近い部分ほど視準角が大きくな
り、実際に見える景観がパノラマ地図上に再現できると
いう利点がある。しかしながら、この方法は、カメラと
同様の幾何学的処理を行う必要があり、データ処理に多
くの時間が必要となる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、地形の遠近に応じてメリハリを効かせた奥行き表現
が可能であると共にその表示を簡単に行えるようなパノ
ラマ地図の表示方法と及びその方法により表示された地
図とを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明では、原地図面を立体的に再現した原地表面
と原地表面を鳥瞰できる位置に設けられた観測点との間
に投影面を設け、原地表面上の一点と観測点とを結ぶ直
線が投影面と交わる交差位置を求め、その投影面上の交
差位置に対応させてパノラマ地図として表示しようとす
る新地図面上での表示位置を決定し、原地表面上の該一
点に対応する原地図面に描かれていたテクスチャ図形を
新地図面の該表示位置に表示してなるパノラマ地図の表
示方法において、観測点は、原地図面と平行な直線上に
複数設けられており、投影面は、該直線と垂直な平面上
にあり且つ該平面上の観測点を焦点とする二次曲線の集
合からなる二次曲面であり、そして、それぞれの観測点
毎に、上記直線に垂直な平面と原地表面とが交わる交線
上で上記一点を複数設け、観測点を平行移動させながら
薄切りにした地表面を順次走査するようにして上記交差
位置を求めていくことによりパノラマ地図を表示するこ
ととした。
【0007】このように、本発明では、観測点を原地図
面と平行な直線上に複数設けることとしている。また、
投影面を、該直線と垂直な平面上にあり且つ該平面上の
観測点を焦点とする二次曲線の集合からなる二次曲面と
している。つまり、本発明では、上記直線に垂直な断面
で考えてみると、いずれの断面においても、二次曲線の
形状をした投影面の断面があり、そしてその二次曲線の
焦点としての観測点があることになる。これは、該二次
曲線上にある任意の2点に挟まれた二次曲線の線分長さ
を求める処理を簡単に行えるように考慮したものであ
る。つまり、このようにすれば、例えば該二次曲線上の
原地図面に最も近い点から、該二次曲線上の任意の点ま
での距離を容易に計算できるようになる。これは、湾曲
面である投影面を平面に引き延ばした場合に、地図の最
も手前の点から、観測点からその点を通って伸びる直線
の延長上にある任意の点までの長さを簡単に計算できる
ことを意味する。従って、本発明では、原地図面をパノ
ラマ地図に変換する処理が、容易且つ高速で行えること
となる。尚、本明細書でいう平面とは、十分に薄いとい
うことを意味するものであり、その厚さが0ということ
を意味するのではない。
【0008】本発明では、上述の説明のように、上記直
線と垂直な1の平面を考えて、その1の平面に含まれる
観測点から、その1の平面にも含まれる原地表面上の点
を順次観測し、原地表面上の一点と観測点とを結ぶ直線
が投影面と交わる交差位置を求めていくことにより原地
図面をパノラマ地図に変換する。この場合、1の平面内
における処理は、1の二次曲線に基づいて連続して行わ
れるので、その処理は更に高速になる。そして、この1
の平面内で行われる処理を、観測点の移動に従って連続
して行うことにより、原地図面がパノラマ地図に変換処
理される。
【0009】本明細書において、二次曲線とは、円、楕
円、放物線、及び双曲線を意味し、また二次曲面とは上
記二次曲面の集合を意味する。例えば、焦点の1つを上
記直線に乗せたまま、楕円の一部を該直線と平行に移動
させれば、二次曲面を得ることができる。この場合、原
地図面の中で観測点に近い位置にある点は、その部分の
視準角が大きくなっているのでパノラマ地図に変換した
ときに拡大して表示される。つまり、上記二次曲面を用
いれば、左右方向の遠近感は出ないものの十分な奥行き
感を持ったパノラマ地図を得ることができる。従って、
このような二次曲面を用いれば、左右方向よりも大きな
影響を持つ前後方向の奥行き感を残したままのパノラマ
地図を得られると共に、その処理を行う全ての平面にお
いて同一の二次曲線を使用することにより、極めて高速
にパノラマ地図への変換処理を行うことができる。ま
た、二次曲線を地図の両端に近づくほど曲率半径の小さ
なものとし、その集合を二次曲面とすることもできる。
このようにすると、全ての平面で同一の二次曲線を用い
ることにはならないので、処理の速度自体は上記方法よ
りも劣るが、左右方向についても遠近感を出すことが可
能となり、その奥行き感を人間の目で見た地形感覚に、
より一層近づけることができる。
【0010】また、観測点は、原地表面上の一点が最も
観測点に近い側ではその一点から観測点を臨む俯角がほ
ぼ90°となり、且つ最も観測点に遠い側ではその一点
から観測点を臨む俯角がほぼ0°となるようにされてい
るのが好ましい。このような位置に観測点を置く場合に
は、一般的に、原地図面の手前側に平野部が、奥側に山
岳部が配されることが多く、これによれば鳥瞰図的なパ
ノラマ地図を得ることができる。
【0011】また、原地表面を、原地図面の標高に1よ
り大きい定数を掛けてから立体的に再現することとして
もよい。こうすれば、地形の高低を強調して原地表面を
再現することができるため、これに基づいて得られるパ
ノラマ地図も地形変化が強調され直観的理解がよりしや
すいものとなる。
【0012】
【好ましい実施の形態】図1〜5を参考にして、本発明
に係わる地図の表示方法の実施の形態を説明する。
【0013】第1実施形態:この第1実施形態は、二次
曲線として楕円を用いて原地図面Aをパノラマ地図であ
る新地図面Bに変換する方法である。この方法を用いる
にあっては、まず、標高データとテクスチャ画像を含む
原地図面Aを用意し、それを格子状に区画する。この場
合1/50000の地図の場合には、実際の距離で概ね
5m四方程度の大きさの格子a0088に原地図面Aをを
区画する。この程度の大きさに区画すると地図上での各
格子a0088の大きさは約0.1mm四方となる。尚、
この程度まで細かく区画してしまうと、本発明の地図の
表示法を手作業で実現するのは最早不可能となる。従っ
て、この作業は、以下に説明する作業とともに、適切な
アルゴリズムを用いてコンピュータで処理することにな
ると考えられる。尚、この区画された原地図面Aの一部
を図1に示す。
【0014】次に、各格子a0088ごとに標高データに
基づいて原地表面Cを再現する。この実施形態では、原
地図面A中の地形の高低差を強調すべく、標高データの
値を2倍してから原地表面Cを再現する。
【0015】次に、観測点Kと及び投影面Tとを決定す
る。観測点Kと及び投影面Tとは、その原地図面Aに合
わせて定めるが、この場合、観測点Kは、y=0、z=
H(Hは原地図面A中の最高標高の2倍)で定められる
直線上に設けるものとし、投影面は、θのパラメータを
用いて表されるy=cosθ、z=10sinθの楕円
を、上記直線y=0、z=Hに対して平行に移動させて
なる湾曲面とする。この概念図を図2で示す。
【0016】次に、観測点Kを(1/2、0、0)、
(3/2、0、0)、(5/2、0、0)、(7/2、
0、0)、(9/2、0、0)……と直線y=0、z=
H上を移動させながら、各位置における観測点Kから、
その観測点Kと同じx座標を含む平面と交わる原地表面
Cについて、各格子毎に交差位置Pを求めていく。ここ
では、x=5/2の平面上に観測点Kがあり、またその
平面と交わる各格子a20、a21、a22、a23、a24……
についての原地表面Cを、観測点K(5/2、0、H)
から観測して順次各格子a20、a21、a22、a23、a24
……についての交差位置P20、P21、P22、P23、P24
……を求めていく。
【0017】ここで、P24の座標を例として求める。P
24は、観測点K(5/2、0、H)と格子24の原地表
面C24の座標(5/2、y、h)を結ぶ直線が、x=5
/2、y=cosθ、z=10sinθの楕円と交差す
る点の座標として求められる。簡単のためにx=5/2
における断面を図3で示す。観測点K(5/2、0、
H)と(5/2、0、0)とを結ぶ直線と、観測点K
(5/2、0、H)と原地表面C24(5/2、y、h)
とを結ぶ直線とがなす角をθ24とすると、θ24=tan
-1(y/H−h)と表される。
【0018】ここで、一般に知られているように、楕円
の弧の長さLは、L=(1/2)×αθ2 +rθ(但
し、rは楕円の短軸の長さの1/2、θは弧の中心から
両端へ引いた直線がなす角度、α=(k−1)r×(2
/π)、kは楕円係数)と表せる。上記のように、θ24
=tan-1(y/H−h)、r=1なので、この楕円上
のy=0の点からP24までの長さは、上記式より容易に
求められる。これをy’とする。
【0019】この長さy’は、湾曲した投影面Tを平面
に引き延ばした場合における投影面Tの手前の部分から
交差点P24までの距離と一致する。そして、この実施形
態において、P24のx座標は原地表面a24のx座標から
変化させられないので、投影面T上のy座標(y’)を
求めることは、原地表面C24と観測点K(5/2、0、
H)との交点の投影面T上の位置を求めるのと同義であ
る。
【0020】このような処理を、観測点K(5/2、
0、H)についてP20、P21、P22、P23、P24……が
終わるまで連続的に繰り返す。この処理は、同一の二次
曲線に基づくため高速に処理される。そして、この処理
が終わったら、観測点Kを(7/2、0、H)、(9/
2、0、H)、(11/2、0、H)、(13/2、0、
H)……と移動させながら同様の処理を続けていく。全
ての格子a0088について交差位置P0088を求めた
ら、その座標に基づいて新地図面Bにパノラマ地図の表
示を行う。
【0021】パノラマ地図の表示は、以下のようにして
行う。まず、新地図面Bにおけるx座標は、原地表面a
24のx座標と同一とする。一方、新地図面Bにおけるy
座標y''は、交差位置Pのy座標y’を用いて求められ
る。このとき、y''=(y’/y’max )×yの式によ
り、y’を更に変換し、パノラマ地図の縮尺を調整す
る。この作業は、必ずしも必用ではないが行うことが好
ましい。尚、上記y’ma x は、Pのy座標y’の最大値
である。
【0022】そして、上記説明のように求められたx座
標、y座標(y'')に対応する位置に順次、原地図面A
各格子0088に描かれていたテクスチャ図形が書き込ま
れる。このとき、手前にあるテクスチャ画像がその後ろ
にあるテクスチャ画像に重なり、鳥瞰図となる。このよ
うにして、パノラマ地図が新地図面Bに表示される。以
上のような方法を用いて表示したパノラマ地図の一例を
図5に示す。
【0023】第2実施形態:次に、図4に基づいて第2
実施形態について説明する。尚、第2実施形態の説明に
おいて第1実施形態と重複する部分については同一の符
号を付し、重複説明は省略する。第2実施形態は、ほと
んどの部分で第1実施形態と共通するが、投影面Cは、
その中心に観測点Kを持つ円弧を平行移動させてなるも
のである点で第1実施形態と相違する。尚、この場合、
θのパラメータで表されるy=rcosθ、z=rsi
nθで表せる円を、直線y=0、z=Hの上に中心があ
るようにして平行移動させたものとする。
【0024】この場合、図4から明らかなとおり、θ=
=tan-1(y/H−h)であり、さらにz−y平面上
の点からPまで延びる円弧の長さLはL=rθにより求
められる。そして、このように求められたy’に従っ
て、新図面B上の原地図面のテクスチャに書き込まれて
いた図形が移動し、その結果パノラマ地図が表示され
る。
【0025】
【発明の効果】本発明のパノラマ地図の表示方法は、観
測点を原地図面と平行な直線上に複数設け、また、投影
面を、該直線と垂直な平面上にあり且つ該平面上の観測
点を焦点とする二次曲線の集合からなる二次曲面として
いるので原地図面をパノラマ地図に変換する処理を、容
易且つ高速で行える。また1の平面内における処理は、
1の二次曲線に基づいて連続して行われるので、その処
理は更に高速になる。そして、この方法により表示され
たパノラマ地図は、地形の遠近に応じてメリハリを効か
せた奥行き表現がなされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態において原地図面を格
子上に区画した状態を表した斜視図。
【図2】本発明の第1の実施形態において原地図面中の
地形を立体的に再現したものを表す斜視図。
【図3】図2をx=5/2において切断したものを表す
断面図。
【図4】本発明の第2の実施形態をx軸に垂直な平面で
切断したものを表す断面図。
【図5】本発明の方法により表示された地図の一例を表
す平面図。
【図6】従来技術を示す概念図。
【図7】従来技術を示す概念図。
【符号の説明】
A 原地図面 B 新地図面 C 原地表面 T 投影面

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 原地図面を立体的に再現した原地表面と
    原地表面を鳥瞰できる位置に設けられた観測点との間に
    投影面を設け、原地表面上の一点と観測点とを結ぶ直線
    が投影面と交わる交差位置を求め、その投影面上の交差
    位置に対応させてパノラマ地図として表示しようとする
    新地図面上での表示位置を決定し、原地表面上の該一点
    に対応する原地図面に描かれていたテクスチャ図形を新
    地図面の該表示位置に表示してなるパノラマ地図の表示
    方法において、 観測点は、原地図面と平行な直線上に複数設けられてお
    り、 投影面は、該直線と垂直な平面上にあり且つ該平面上の
    観測点を焦点とする二次曲線の集合からなる二次曲面で
    あり、 そして、それぞれの観測点毎に、上記直線に垂直な平面
    と原地表面とが交わる交線上で上記一点を複数設け、 観測点を平行移動させながら薄切りにした地表面を順次
    走査するようにして上記交差位置を求めていくことを特
    徴とするパノラマ地図の表示方法。
  2. 【請求項2】 二次曲面は、上記直線と垂直な平面上に
    あり且つ該平面上の観測点を焦点とする二次曲線を、該
    直線と平行に移動させてなるものである請求項1記載の
    パノラマ地図の表示方法。
  3. 【請求項3】 観測点は、原地表面上の一点が最も観測
    点に近い側ではその一点から観測点を臨む俯角がほぼ9
    0°となり、且つ最も観測点に遠い側ではその一点から
    観測点を臨む俯角がほぼ0°となるようにされている請
    求項1又は請求項2記載のパノラマ地図の表示方法。
  4. 【請求項4】 原地表面は、原地図面の標高に1より大
    きい定数を掛けてから再現される請求項1又は請求項2
    に記載のパノラマ地図の表示方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4のいずれかに記載の
    パノラマ地図の表示方法を用いて表示された地図。
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