JP3535595B2 - 図形処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、２種類の地図のデータ
を統合してデータベース化して利用するマッピングシス
テムに用いられる図形処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般にマッピングシステムでは、地図デ
ータベースとして国家基準点を利用して作成した地図を
用いることが望まれる。

【０００３】しかしながら、任意図郭で測量した国道台
帳図等は精度の高い測量方法に基づいて作成されてお
り、部分的には国家基準点を利用して作成した地図より
も高い精度を有している。そのため、このような部分的
に高い精度を有する地図を、マッピングシステムに取り
入れることが考えられる。しかしながら、国道台帳図は
道路に沿って細長い形態であり、長手方向が必ずしも北
を指しておらず、かかる国道台帳図を国家基準点を利用
して作成した地図と整合させて、地図データベース化す
るためには、磁北を合わせた後、道路管理境界で地図同
志の整合を図る必要がある。

【０００４】また、一般に、地理情報システム、マッピ
ングシステム等を構築する場合には、１種類の地図を用
いて地図データベースを作成する他に、それぞれ異なっ
た基準点、測量時期、測量方法、精度、情報選択基準、
投影方法および表現方法等で作成された複数の地図の地
図情報を統合した地図データベースを作成することが行
なわれている。複数の地図の間では、測量から各地図を
完成させる複数の工程において各種の誤差が生じて集積
されるため、同一の地形情報や地理情報等の地図情報の
対象物が、異なった位置、大きさ、方向、表現で記載さ
れている場合が多い。

【０００５】複数の地図データを整合させて相互の地図
データ間でデータを補足的に使用するために、「図形処
理装置（特開平５−６１４０７）」、「図形処理装置
（特開平５−６２９２６）」、「図形処理装置（特開平
５−６２９２７）」、「地図データベース検定方法（特
開平５−６２９２８）」、「図形精度検定方法（特開平
５−９８７９９）」、「図形処理方法（特開平６−２５
１１２０）」、「図形処理方法（特開平６−２５１１２
１）」が、本出願人により出願されている。これらの方
法では、まず２つの地図のデータを重ねて比較し、
（ａ）各地図に含まれる互いに対応する線分の、ずれの
距離と方向、（ｂ）各地図に含まれる互いに対応する点
の、ずれの距離と方向、（ｃ）一方の地図に含まれる線
分と他方の地図に含まれる対応する線分上の点の、ずれ
の距離と方向を求める。こうして（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）の、いずれかの、ずれの距離と方向を多数の組に
ついて求め、そのデータを用いてアフィン変換用パラメ
ータを求めていた。

【０００６】また、２つの図面の対応する点の間の、Ｘ
方向およびＹ方向のずれ量の値を用いてアフィン変換用
パラメータを求める方法を含んだ「出図装置の精度調整
方法（特開平５−１７４１２７）」が、本出願人により
出願されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
アフィン変換用パラメータを求める方法では、各データ
間の幾何学的関係とアフィン変換との関係が複雑とな
り、理解が得られにくく、合意を得るのに苦労するとい
う問題があった。また、２つの地図の対応する線分の間
の、ずれの角度を求める場合には、垂線の方向によって
求められる角度の正負が変わり、これを考慮してプログ
ラム化および入力の際に非常な注意力を要するという問
題があった。

【０００８】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、一方の地図を高精
度でかつ効率よく他の地図に整合させることができる図
形処理方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】 前述した目的を達成す
るために、本発明は、デジタイザと、ディスプレイと、
記憶装置とを備えたシステムにおいて、（ａ）第１の地
図を前記デジタイザから入力して、前記記憶装置に記憶
させる工程と、（ｂ）記憶された前記第１の地図を方位
変換し、前記記憶装置に記憶させる工程と、（ｃ）前記
記憶装置に記憶された方位変換された前記第１の地図を
前記ディスプレイ上に表示させる工程と、（ｄ）前記デ
ィスプレイ上の第１の線分と第２の線分とを指定する工
程と、（ｅ）前記第１の線分と前記第２の線分との第１
の交点を求める工程と、（ｆ）前記記憶装置に記憶さ
れ、前記第１の地図に対応する部分を有する第２の地図
のデータを前記ディスプレイに表示する工程と、（ｇ）
前記ディスプレイに表示された、前記第１の地図上の第
1の線分に対応する第２の地図上の第３の線分と、前記
第１の地図上の第２の線分に対応する前記第２の地図上
の第４の線分とを指定する工程と、（ｈ）前記第３の線
分と前記第４の線分との第２の交点を求める工程と、
（ｉ）前記第１の交点と前記第２の交点の差分データか
ら、前記第１の交点と前記第２の交点との、ずれ量を算
出する工程と、（ｊ）工程（ｄ）〜（ｉ）を繰り返し
て、複数組の第１の交点と第２の交点との、ずれ量を用
いて、アフィン変換用パラメータを算出する工程と、
（ｋ）前記記憶装置に記憶された前記第１の地図のデー
タを前記アフィン変換用パラメータを用いてアフィン変
換する工程と、を具備することを特徴とする図形処理方
法である。

【００１０】

【作用】本発明では、デジタイザ１１に貼られた国道台
帳図２１は横長であり、磁北が上になるように縦にして
デジタイザ１１に貼ると、図面の端部が、はみ出してし
まう。このため、国道台帳図２１をデジタイザ１１で入
力した後、北向きの方位ベクトルを入力し、この方位ベ
クトルに従って国道台帳図２１のデータを変換し、磁北
が上に来るようにディスプレイ９上に表示させる。ディ
スプレイ９上では、地図データベース３内の市・区道台
帳図に係る第２の地図データ２２と国道台帳図２１にか
かる地図データが重畳されて色違いで表示される。

【００１１】そして、この２つの地図データの整合を図
るために、両方の地図から対応する２本１組の線分を複
数組選んで指定し、両方の地図の対応する２本１組の線
分の交点の位置座標のＸ方向およびＹ方向の差分からア
フィン変換用パラメータが算出され、このパラメータを
用いてワーク領域７内の国道台帳図２１にかかる地図デ
ータがアフィン変換される。

【００１２】

【実施例】以下、図面に基づいて、本発明の実施例を詳
細に説明する。図１は、本発明の原理説明図である。図
１において、１はホストコンピュータ、２は内部記憶装
置、３は地図データベース、５はアプリケーションプロ
グラム、７はワークファイル、９はディスプレイ、１１
はデジタイザ、１３は指示具、２１は国道台帳図であ
る。

【００１３】ホストコンピュータ１はアプリケーション
プログラム５にしたがって各種処理を行う。地図データ
ベース３には、第２の地図２２のデータとして例えば国
家基準点を利用して作成された市・区道台帳図データが
格納される。地図データベース３内の第２の地図データ
２２から所定の範囲のデータが抽出され、内部記憶装置
２内のワーク領域７に格納される。ディスプレイ９に
は、ワーク領域７に格納されている第２の地図２２のデ
ータと、デジタイザ１１に貼られ指示具１３で入力され
た第１の地図たとえば国道台帳図２１とが重畳されて表
示される。このとき、両方の地図が識別できるように色
が変えられて表示される。図１においては、第２の地図
２２のデータが実線として表示され、国道台帳図２１の
データが破線で表示される。

【００１４】デジタイザ１１には、第１の地図たとえば
国道台帳図２１が貼られる。この地図はディスプレイ９
に表示された第２の地図に記載された領域に含まれる。
デジタイザ１１において指示具１３により地図データを
入力することができる。指示具１３を動かすと、この動
きにつれて、ディスプレイ９上でカーソルが動き、この
指示具１３をクリックすることによりディスプレイ９上
の点、あるいは線分を指定することができる。

【００１５】ＡＡはアプリケーションプログラム５の内
容およびオペレータの操作を示すフローチャートであ
る。まずオペレータは国道台帳図２１をデジタイザ１１
から入力し、ワーク領域７に保管する（ステップ１０
１）。そして国道台帳図２１の方位を入力する（ステッ
プ１０２）。オペレータが、国道台帳図２１に対応する
地図データベース３内の国土基本図にかかる第２の地図
２２をディスプレイ９に表示させる旨の指示を行うと
（ステップ１０３）、ディスプレイ９には実線で示され
るような地図が表示される。

【００１６】ホストコンピュータ１はステップ１０２で
入力された方位に基づいて、ワーク領域７内の国道台帳
図２１のデータの方位変換を行う（ステップ１０４）。
そして変換されたデータを、ディスプレイ９上に色を変
えて表示する（ステップ１０５）。図１の場合、このデ
ータは破線で示してある。すなわちデジタイザ１１に貼
られた国道台帳図２１の磁北が上を指すように変換され
てディスプレイ９上に色を変えて表示される。

【００１７】オペレータはディスプレイ９を見ながら指
示具１３を動かし、ディスプレイ９の第２の地図２２上
の例えば点Ｇａ_i にカーソルを合わせ、指示具１３をク
リックする。すると、点Ｇａ_i を通る線分ｇａ_i が抽出
される。次に、オペレータが、点Ｇｂ_i にカーソルを合
わせて、指示具１３をクリックすると、点Ｇｂ_i を通る
線分ｇｂ_i が抽出される。このように２本の線分を指定
することで、線分ｇａ_i と線分ｇｂ_i との交点Ｇ_i が算
出される（ステップ１０６）。

【００１８】次にオペレータはデジタイザ１１上に貼ら
れた国道台帳図２１を見て、ディスプレイ９上の線分ｇ
ａ_i 、ｇｂ_i に対応する線分ｆａ_i 、ｆｂ_i を、線分ｆ
ａ_i、ｆｂ_i 上の点Ｆａ_i 、Ｆｂ_i を指示具１３で指定
する。すると、交点Ｇ_i に対応する、線分ｆａ_i とｆｂ
_i との交点Ｆ_i が求められる（ステップ１０７）。この
とき一般に、線分ｇａ_i 、ｇｂ_i と、対応する線分ｆａ
_i 、ｆｂ_i とは一致せず、図１のディスプレイ９の画面
上に示すように、交点Ｇ_i と、交点Ｇ_i に対応する点Ｆ
_i とには、ずれが生じている。この、ずれ量のＸ方向と
Ｙ方向との差分を、それぞれ算出する（ステップ１０
８）。

【００１９】このステップ１０６からステップ１０８ま
でを繰り返して、２つの交点Ｇ_i 、Ｆ２_i の組を、その
位置を異ならしめて指定していき、あらかじめ定めた所
定の組数、例えばＮ組までの指定が完了したか否かを判
定する（ステップ１０９）。ステップ１０９で指定が完
了した場合には、Ｎ組の２つの交点Ｇ_i 、Ｆ_i の座標に
ついて算出したＸ方向とＹ方向との各差分のデータか
ら、アフィン変換用パラメータを算出する（ステップ１
１０）。次に、ワーク領域７内の地図データを、求めた
アフィン変換用パラメータを用いてアフィン変換する
（ステップ１１１）。アフィン変換された地図データは
地図データベース３に格納される。

【００２０】図２は、本発明の１実施例に係る図形処理
方法に用いられる装置の構成を示す図である。１はホス
トコンピュータ、２は内部記憶装置、３は地図データベ
ース、５はアプリケーションプログラム、９はディスプ
レイ、１１はデジタイザ、１３は指示具、１５はキーボ
ード、１７はプリンタ（またはプロッタ）である。

【００２１】図３、図４は本実施例の処理を示すフロー
チャートである。まずオペレータは国道台帳図２１をデ
ジタイザ１１に貼りつけ国道部分の道路、歩道、道路施
設を入力してワーク領域７内の所定の領域に、ワークフ
ァイルＷ１として保管する（ステップ３０１）。

【００２２】図６は、このときのディスプレイ９および
デジタイザ１１を示す。デジタイザ１１には横長の国道
台帳図２１が貼り付けられている。国道台帳図２１は横
長であり、その磁北が上になるように縦にしてデジタイ
ザ１１上に貼り付けると、端部がはみ出してしまうの
で、このように横長の状態でデジタイザ１１に貼り付け
られる。

【００２３】さらにオペレータは仮基準位置Ａおよび方
位ベクトルＢ、Ｃを入力し、ワークファイルＷ２に保管
する（ステップ３０２）。すなわちオペレータは指示具
１３を用いて、国道台帳図２１上の点Ａ、Ｂ、Ｃを指定
する。そしてこれらの点の座標（ｘ_A ，ｙ_A ）、
（ｘ_B ，ｙ_B ）、（ｘ_C ，ｙ_C ）がワークファイルＷ２
に保管される。

【００２４】つぎにオペレータはこの国道台帳図２１に
相当する第２の地図２２たとえば区道台帳図のメッシュ
番号をキーボード１５から入力して、地図データベース
３内の第２の地図のデータから指示した分についてのデ
ータを抽出してワーク領域７内にワークファイルＷ３と
して保管し、ディスプレイ９上に表示させる（ステップ
３０３）。図７は、このとき指定される地図データベー
ス３内の地図データ４１を示す。そして図６に示される
ように、この地図データ４１がディスプレイ９上に表示
される。

【００２５】オペレータはディスプレイ９上で点Ａに相
当する点Ａ´を入力する（ステップ３０４）。すなわち
指示具１３を動かしてディスプレイ９上のカーソルを動
かし、カーソルが点Ａ´上に位置した状態で指示具１３
をクリックして点Ａ´の座標（Ｘ_A ´，Ｙ_A ´）を入力
する。

【００２６】ホストコンピュータ１はワークファイルＷ
２に格納されたデータおよび点Ａ´のデータを用いて、
ワークファイルＷ１のデータの変換係数を次式に従って
求める（ステップ３０５）。

【００２７】θ＝π／２−tan ^-1［（ｙ_B −ｙ_C ）／
（ｘ_B −ｘ_C ）］ ここで、θは直線Ｂ、Ｃの傾きを表わしている。

【００２８】つぎにホストコンピュータ１はワークファ
イルＷ１に格納された座標値（ｘ，ｙ）を次式に従って
方位変換し、ワークファイルＷ４に保管する（ステップ
３０６）。

【００２９】Ｘ´＝cos θ・（ｘ−ｘ_A ）＋sin θ・
（ｙ−ｙ_A ）＋Ｘ_A ´ Ｙ´＝−sin θ・（ｘ−ｘ_A ）＋cos θ・（ｙ−ｙ_A ）
＋Ｙ_A ´ ここでＸ´、Ｙ´は方位変換された座標である。

【００３０】つぎにワークファイルＷ４のデータをステ
ップ３０３の表示内容と異なる色でディスプレイ９上に
表示させる（ステップ３０７）。

【００３１】図８は、このときのディスプレイ９上の表
示内容の一部を拡大して示したものである。すなわち図
７の領域４３に該当する部分を拡大して示したものであ
る。図８において実線４７はステップ３０７で表示され
るワークファイルＷ４のデータを示し、破線４９はステ
ップ３０３で表示される地図データベース３に格納され
た地図データである。また図８において４５は国道、５
１は計画線を示す。

【００３２】このようにディスプレイ９上に国道台帳図
２１が磁北を上にして変換された状態で第２の地図２２
と重畳されて色違いで表示される。しかしながら、２つ
の地図データは細部で整合していないので以下に示す方
法によりアフィン変換により整合される。

【００３３】ホストコンピュータ１は、まず組数を示す
パラメータｉを初期化して「０」としてから（ステップ
３０８）、ｉを１だけ増加させて（ステップ３０９）、
ステップ３１０からステップ３１１においては、１番目
の組から順に、指示具１３を用いて対応する線分ｇ
ａ_i 、ｇｂ_i 、線分ｆａ_i 、ｆｂ_i を指定し、この作業
により、線分ｇａ_i とｇｂ_i との交点Ｇ_i 、線分ｆａ_i
とｆｂ_i との交点Ｆ_i を求める。ここで、線分ｇａ_i 、
ｇｂ_i は国道台帳図２１上の線分であり、線分ｆａ_i 、
ｆｂ_i は、第２の地図２２上の線分であり、両者は同一
の街区線等を表わしている。

【００３４】線分ｇａ_i 、ｇｂ_i 、ｆａ_i 、ｆｂ_i の指
定は次のようにして行う。図８においてオペレータはデ
ィスプレイ９を見ながらデジタイザ１１の指示具１３を
動かす。指示具１３の動きにつれてディスプレイ９上で
カーソルが移動し、たとえば国道台帳図２１上の点Ｇａ
_i にカーソルを合わせて、指示具１３をクリックする。
すると、ホストコンピュータ１は指定された点Ｇａ_i を
通るか、または点Ｇａ_i の最も近傍にある線分ｇａ_i を
抽出し、抽出された線分ｇａ_i を、例えば赤色でディス
プレイ９上に表示する。

【００３５】なお、指定した点Ｇａ_i の位置によって
は、等距離に複数の線分が存在することがあるが、その
場合には、複数の線分が太線で表示されるので、オペレ
ータは、それら複数の線分の中から目的の線分を選択す
る。この方法では、オペレータが特定の線分を指定する
ために指示具１３をクリックする位置の許容範囲が広い
ため、オペレータの負担が軽減される。

【００３６】同様にして、オペレータがディスプレイ９
上の点Ｇｂ_i にカーソルを合わせて指示具１３をクリッ
クすると、点Ｇｂ_i を通るか、または点Ｇｂ_i から最も
近傍にある線分ｇｂ_i が抽出される。こうして点Ｇｂ_i
にカーソルを合わせることで、線分ｇｂ_i を指定する
と、線分ｇａ_i 、ｇｂ_i の交点Ｇ_i の座標が算出され
る。したがって、ここで点Ｇａ_i に引き続いて点Ｇｂ_i
を指定することで、結局は交点Ｇ_i を指定することにな
る（ステップ３１０）。

【００３７】次にオペレータは第２の地図２２の表示内
容に注目し、国道台帳図２１上の線分ｇａ_i 、ｇｂ_i に
対応する、第２の地図２２上の線分ｆａ_i 、ｆｂ_i 上の
点または近傍の点Ｆａ_i 、Ｆｂ_i を指示具１３で指定す
る。すると、ホストコンピュータ１は、線分ｆａ_i 、ｆ
ｂ_i を指定し、線分ｆａ_i 、ｆｂ_i の交点Ｆ_i の座標
（ｘＦ_i ，ｙＦ_i ）を求める（ステップ３１１）。

【００３８】次にステップ３１２においてホストコンピ
ュータ１は、点Ｇ_i （Ｘ_i ，Ｙ_i ）を基準とした場合
の、２つの交点Ｇ_i 、Ｆ_i の座標のＸ方向の差分δＸ_i
およびＹ方向の差分δＹ_i を算出する。図９は、交点Ｇ
_i 、Ｆ_i の位置関係およびアフィン変換を説明する図で
ある。図９（ａ）は、交点Ｇ_i と、交点Ｆ_i との位置関
係を示し、図９（ｂ）は、Ｘ方向の差分δＸ_i およびＹ
方向の差分δＹ_i 、ずれδＬ_i を示している。つまり、
ディスプレイ９上のＦ_i の座標は（Ｘ_i ＋δＸ_i，Ｙ_i
＋δＹ_i ）となる。

【００３９】なお、これまでは、算定された交点が地図
上の交点と一致する場合についてのみ説明したが、図９
（ｃ）に示すように交差点の隅切り等がなされている場
合には、２本の線分の延長線の交点を計算して求める。
このように、２つの地図において対応する点を正確に認
識することが困難な場合にも、より認識の容易な対応す
る線分を指定することにより対応する点を算定すること
ができるためオペレータの指定作業が容易になり、また
対応する点の組を多数求めることができるため的確なア
フィン変換用パラメータを算出することができる。

【００４０】また、図９（ｂ）、（ｃ）に示したずれδ
Ｌ_i の大きさは、Ｘ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差
分δＹ_i のデータから次式により求められる。

【００４１】

【数１】 次にオペレータが指示具１３を用いて行なう位置の指示
作業が、全て終了したか否かを判定する（ステップ３１
３）。このとき、あらかじめ定めた所定のＮ組までデー
タの指定を終えたか否かによって判定してもよいし、な
んらかの基準で選択したデータの指定が完了したか等に
よって判定してもよい。

【００４２】ステップ３１３でデータの指定が完了した
と判定された場合は、ホストコンピュータ１は、このと
きのデータの組数ｉをアフィン変換用パラメータを算出
するためのデータＮに設定する（ステップ３１４）。そ
して、Ｎ組のＸ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差分δ
Ｙ_i のデータを用いて、Ｘ方向とＹ方向につき別々に最
小二乗法によりアフィン変換用パラメータを算出する
（ステップ３１５）。

【００４３】つまり、ステップ３１５では、一般に第１
の地図である国道台帳図２１の地図の座標データ（Ｘ，
Ｙ）を、第２の地図２２の座標に適合する座標（ｘ^* ，
ｙ^*）に補正するアフィン変換の式を、 ｘ^* ＝−（ａＸ＋ｂＹ＋ｃ）＋Ｘ ｙ^* ＝−（ｄＸ＋ｅＹ＋ｆ）＋Ｙ とするための、第１の地図全体に対して統一して用いる
アフィン変換用パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを決
定する必要がある。

【００４４】個々のデータの組については、第１の地図
のｉ番目の点Ｇ_i の座標（Ｘ_i 、Ｙ_i ）を第２の地図の
座標に適合する座標（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）に補正するため
のアフィン変換を、 ｘ^* _i ＝−（ａＸ_i ＋ｂＹ_i ＋ｃ）＋Ｘ_i ｙ^* _i ＝−（ｄＸ_i ＋ｅＹ_i ＋ｆ）＋Ｙ_i とすると、第２の地図から求めた、第１の地図の点Ｇ_i
に対応する点Ｆ_i の座標（ｘ_i ，ｙ_i ）と、アフィン変
換後の点Ｇ_i の座標（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）との、Ｘ方向の
誤差ε_xi、Ｙ方向の誤差ε_yiは、各々、次式で表され
る。

【００４５】ε_xi＝ｘ_i −ｘ^* _i ＝δｘ_i −（ａＸ_i ＋ｂＹ_i ＋ｃ） ε_yi＝ｙ_i −ｙ^* _i ＝δｙ_i −（ｄＸ_i ＋ｅＹ_i ＋ｆ） なお、このとき、Ｘ方向の誤差ε_xi、Ｙ方向の誤差ε_yi
から、アフィン変換後の誤差の大きさδｌ_i は、

【００４６】

【数２】 により求めることができる。図１０は、アフィン変換前
後の各点の位置関係等を説明する図であり、点Ｇ_i の座
標（Ｘ_i 、Ｙ_i ）、点Ｇ_i に対応する点Ｆ_i の座標（ｘ
_i ，ｙ_i ）、点Ｇ_i と点Ｆ_i との距離δＬ_i 、Ｘ方向の
差分δＸ_i およびＹ方向の差分δＹ_i 、アフィン変換に
より点Ｇ_i を第２の地図の座標に適合させた後の座標
（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）、アフィン変換後の誤差の大きさδ
ｌ_i 、Ｘ方向の誤差ε_xi、Ｙ方向の誤差ε_yiの関係を示
す。

【００４７】このアフィン変換後のＸ方向、Ｙ方向の誤
差ε_xiおよびε_yiの二乗和をそれぞれ最小とするために
満足すべき条件は、

【００４８】

【数３】 である。したがって、誤差ε_xiおよびε_yiの二乗和をそ
れぞれ最小とするアフィン変換用パラメータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めるには、

【００４９】

【数４】 の連立方程式を解けばよい。この連立方程式を解くに
は、たとえば「ＦＯＲＴＲＡＮ７７による科学計算サブ
ルーチンライブラリ」（啓学出版Ｐ８４〜８６）をプロ
グラムに準備しておけば、ホストコンピュータ１により
計算することができる。なお、アフィン変換用パラメー
タの内、ａはＸ方向の伸縮率、ｂ＋ｄは偏平率、ｃはＸ
方向の移動量、ｅはＹ方向の伸縮率、ｆはＹ方向の移動
量に関するものである。

【００５０】ステップ３１６では、ディスプレイ９上か
ら、ワークファイルＷ４の表示を消去する（ステップ３
１６）。

【００５１】次にワーク領域７内にある変換すべき全て
の第１の地図すなわち国道台帳図２１のデータを、ステ
ップ３１７で求められたアフィン変換用パラメータを用
いて変換し、ディスプレイ９上に表示する（ステップ３
１７）。

【００５２】そして不要な線等を消去し、線データ等の
追加、補正等の編集を行い、編集されたデータを地図デ
ータベース３に格納する（ステップ３１８）。

【００５３】このように本実施例では、目視によって２
つの地図を重ね合わせて写し替えた場合と比較すると、
明らかに効率的かつ高精度に、１方の図形データを高精
度で変換することのできるアフィン変換用パラメータを
求めて変換し、他方の図形データと相互に補足的に使用
することができる。

【００５４】このように本実施例では、部分的に高い精
度を有する国道台帳図の方位を変換した後、アフィン変
換を用いて区道台帳図に整合するように変換することが
できる。アフィン変換を用いて変換された地図は部分的
に高い精度を有するので、地図データベースとしては好
適である。

【００５５】すなわち、本実施例では、目視によって２
つの地図を重ね合わせて写し替えた場合と比較すると、
明らかに効率的かつ高精度に、１方の図形データを高精
度で変換することのできるアフィン変換用パラメータを
求めて変換し、他方の図形データと相互に補足的に使用
することができる。

【００５６】なお本実施例では、国道台帳図２１を入力
しながら修正したが、この国道台帳図２１が既に入力さ
れていて、データベース化されているような場合、また
は第１の地図についてもデータベース化されていないデ
ータを入力する場合にも適応される。にも適応される。

【００５７】また、本実施例では、第１の地図データを
アフィン変換して第２の地図データに整合させたが、逆
に第２の地図データをアフィン変換して第１の地図デー
タに整合させることも可能である。

【００５８】なお、本実施例の説明に用いた図では、第
２の地図２２の指定範囲全体をディスプレイ９に表示す
るものとしたが、一部分のみを拡大して表示して、オペ
レータの線分指定作業を容易にすることもできる。

【００５９】また、本実施例で扱うデータは地図データ
であるものとしたが、対応する線分を多数含む複数の図
面またはデータベースについても、同様に処理すること
ができる。 ［第２実施例］本発明の第２実施例は、現地データの変
化やデータ入力のミス等によって生ずる、ずれ量が所定
の閾値を越えるデータを、アフィン変換用パラメータ算
出要素から自動的または半自動的に除外するようにした
ものである。図１１は、道路の拡幅が行なわれた場合
の、ずれ量を説明する図、図１２は、ずれ量が閾値を越
えるデータを自動的に除外する場合を説明するフローチ
ャート、図１３は、ずれ量が閾値を越えるデータを半自
動的に除外する場合を説明するフローチャートである。

【００６０】図１１において、交点Ｐは第１の地図たと
えば国道台帳図２１上の道路拡幅後の点、交点Ｑは第１
の地図上の道路拡幅前の旧交点に相当する点、交点Ｒは
第２の地図２２の道路拡幅前の旧交点に相当する点を示
す。この条件で算定される、ずれは、ｐは道路拡幅を考
慮しない場合、ｑは道路拡幅の影響を考慮した場合、ｔ
は経年変化による現地データの変化によるものとなる。
このように、１方の地図データを測量してから他方の地
図データを測量するまでの間に、道路の拡幅等が行われ
て街区が経年変化している場合等に生じる、ずれは、地
図どうしの、ずれと、経年変化とを加えたものとなる。

【００６１】このように図１１の例では、ずれ量が大き
くなっているが、場合によっては、かえって、ずれ量が
相殺されたり、ずれ量ベクトルの方向が変化したりする
場合もある。したがって、オペレータが、その事実に気
付かずに経年変化に係る街区線をデータとして入力指定
すると、アフィン変換用パラメータの精度が悪くなる恐
れがあるので、ずれ量が閾値を越えるデータを除外して
アフィン変換用パラメータを求めるようにしたものであ
る。

【００６２】すなわちホストコンピュータ１は図５のス
テップ３１５において、つぎのような処理を行う。

【００６３】まず、格納されている第１の地図のｉ番目
の点Ｇ_i の座標（Ｘ_ｉ、Ｙ_i ）、第２の地図から求めた
のｉ番目の点Ｆ２_i の座標（ｘ_ｉ、ｙ_i ）、点Ｇ_i と点
Ｆ_iのＸ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差分δＹ_i の
データの組を全て取り出す（ステップ１２０１）。

【００６４】次に、取り出したＮ組のデータ全てについ
て、

【００６５】

【数５】 に従って、アフィン変換後の誤差δｌ_i を求め（ステッ
プ１２０２）、求めた各δｌ_i の標準偏差Ｓを計算する
（ステップ１２０３）。

【００６６】つぎに閾値をα（たとえば２や３）として
｜δｌ_i ｜＞Ｓαを満足するすべてのδｌ_i を経年変化
した街区線データ等に対応するものとみなして消去する
（ステップ１２０４）。

【００６７】そして消去したδｌ_i の数がｎであれば、
（Ｎ−ｎ）組を正規の入力数Ｎとし（ステップ１２０
５）、新しい正規の入力数Ｎ組分のδｌ_i に基づいて、
最小二乗法によりアフィン変換用パラメータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求める（ステップ１２０６）。

【００６８】図１３は、このようなデータを半自動的に
除外する処理を示すフローチャートである。この処理は
図１２に示す処理と共通する部分が多いので、異なる点
のみを簡単に説明する。

【００６９】各δｌ_i の標準偏差Ｓを計算した後は、閾
値をα（たとえば２や３）として｜δｌ_i ｜＞Ｓαを満
足するすべてのδｌ_i に対して、これらδｌ_i は経年変
化した街区線データに対応するものとみなしてフラグを
たてる（ステップ１２０４ａ）。そして各組について座
標Ｘ_ｉ、Ｙ_i を起点とする長さδｌ_i 、角度θ_i のベク
トルをディスプレイ９上に表示する（ステップ１２０４
ｂ）。このとき、ベクトルの角度θ_i は、次式により求
める。

【００７０】

【数６】 なお、δｌ_i は小さな値であるため、そのままの値では
なく数十倍等に拡大して表示する。また、フラグがたっ
ているものについては、経年変化した街区線データ等に
関するものである可能性が高いことであることをオペレ
ータに示すため、他のものとは別の色等で区別して表示
する。

【００７１】そこでオペレータは除外対象のベクトルを
選択して指定する（ステップ１２０４ｃ）。つぎに図１
３の場合と同様に、ステップ１２０４ｃで除外したｎ組
のデータの残りの（Ｎ−ｎ）組のデータについて、Ｘ方
向の差分δＸ_i およびＹ方向の差分δＹ_i のデータを用
いて、Ｘ方向とＹ方向について別々に最小二乗法により
アフィン変換用パラメータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求
める（ステップ１２０５、１３０６）。

【００７２】このように不適切なデータを自動的または
半自動的に除外して、アフィン変換用パラメータを決定
することにより、オペレータの負担を重くすることな
く、変換結果の信頼性を向上させることができる。

【００７３】［第３実施例］つぎに第３実施例を図１４
のフローチャートに従って説明する。この第３実施例の
趣旨はつぎのとおりである。たとえば最近、広い地域に
わたり下水道工事が行われた面的区域について道路を測
量し直しており、地図データを一部ではあるが広範囲に
補正している場合、補正した区域と補正しない区域とで
は国道台帳図２１の街区線と第２の地図２２すなわち国
土基本図等の街区線との間の誤差が大きく相違している
場合がある。

【００７４】一般に、測量し直す等して第１の地図デー
タが部分的に補正されている場合や、長期間にわたって
断続的に区域毎の測量を行なった場合等は、同一時期に
同一方法で測量して地図データを作成した区域毎に、ず
れの傾向が異なることが多い。この場合、第１の地図全
体にわたって同じアフィン変換用パラメータを用いてデ
ータを変換すると精度が悪くなり、各区域において第２
の地図のデータとアフィン変換後の第１の地図のデータ
との誤差が大きくなってしまう。また、一般に完成した
地図や地図データには、こうした区域の境界は記されて
いない。

【００７５】したがって、第３実施例では、ずれの傾向
が異なる区域の有無や境界を判定するための視覚的デー
タを自動的に表示し、分別した区域毎にアフィン変換用
パラメータを決定するものである。

【００７６】すなわち第３実施例では、ホストコンピュ
ータ１は図５のステップ３１５において、格納されてい
る第１の地図のｉ番目の点Ｇ_i の座標Ｘ_ｉ、Ｙ_i 、第２
の地図から求めたｉ番目の点Ｆ２_i の座標ｘ_ｉ、ｙ_i 、
点Ｇ_i と点Ｆ_i のＸ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差
分δＹ_i のデータの組を全て取り出す（ステップ１４０
１）。

【００７７】次に、取り出したＮ組のデータ全てについ
て、

【００７８】

【数５】に従って、アフィン変換後の誤差δｌ_i を求め
る（ステップ１４０２）。

【００７９】また、ベクトルの角度θ_i を、次式により
求める。

【００８０】

【数６】そして各組について座標Ｘ_ｉ、Ｙ_i を起点とす
る長さδｌ_i 、角度θ_i のベクトルを数十倍に拡大して
ディスプレイ９上に表示する（ステップ１４０３）。

【００８１】そこでオペレータはベクトルの分布状況を
見ながら、同一傾向にあるベクトルの範囲を入力するこ
とにより表示画面上の区域を区分する（ステップ１４０
４）。 すると、ホストコンピュータ１は区分された１
つの区域に関する全ての必要なデータδｘ_i 、δｘ_i を
読み出して、その区域についてのアフィン変換用パラメ
ータを最小二乗法により決定する（ステップ１４０
５）。そして決定したアフィン変換用パラメータによ
り、その区域のすべての座標データをアフィン変換する
（ステップ１４０６）。

【００８２】つぎに残りの区域についてステップ１４０
５、１４０６と全く同様の処理を行う（ステップ１４０
７）。そして最後にオペレータは各区域間の境界部分の
座標データについて接合編集を行い（ステップ１４０
８）、処理を終了する。

【００８３】［第４実施例］つぎに第４実施例について
説明する。第４実施例は道路管理区域線の種別、たとえ
ば国道、都道、区道、市道、私道、歩道等に応じて重み
付けをしてアフィン変換用パラメータを決定するように
する。たとえば国道、都道、区道、市道、私道、歩道に
ついてそれぞれ６、５、４、３、２、１が指定されたと
すると、それらが各々６個、５個、４個、３個、２個、
１個ずつ指定されたものとしてアフィン変換用パラメー
タを決定する。このようにすれば重要度の高い道路管理
区域線に沿った座標データほど高精度にアフィン変換さ
れる。

【００８４】［第５実施例］つぎに第５実施例について
説明する。第５実施例は、国道台帳図１４をデジタイザ
１１に貼り付けて、図郭の４隅の位置を入力して得た座
標データについても、その座標値をアフィン変換用パラ
メータを用いて変換し、４隅のデータを他の地図データ
（国土基本図）と識別できるようにして保管し、出図の
さいにはオペレータのコマンド指示により、４隅の座標
およびその座標で結ばれる直線を表示するものである。

【００８５】［第６実施例］つぎに第６実施例を図１
５、１６、１７のフローチャートに従って説明する。こ
の第６実施例は第１実施例の国道台帳図２１の代わりに
道路の出来型図を対象としたものである。道路の出来型
図の場合、国道台帳図２１と同様に任意図郭であり、方
位が記載されるともに、修正された箇所およびその付近
のみの無修正部分が記載されているので、無修正部分を
基にしてアフィン変換用パラメータを求め、修正部分を
アフィン変換するようにしたものである。

【００８６】まずオペレータは道路の出来型図をデジタ
イザ１１に貼りつけ、出来型図の修正部分を入力してワ
ークファイルＷ１１に保管し、無修正部分を入力してワ
ークファイルＷ１１´に保管する（ステップ１５０
１）。

【００８７】さらにオペレータは無修正部分にある仮基
準位置Ｅおよび方位ベクトルＦ、Ｇを入力し、ワークフ
ァイルＷ１２に保管する（ステップ１５０２）。

【００８８】つぎにオペレータはこの道路の出来型図に
相当する区道台帳図のメッシュ番号をキーボード１５か
ら入力して、地図データベース３内の地図データから必
要なものを検索し、抽出してワークファイルＷ１３に保
管するとともに、ディスプレイ９上に表示させる（ステ
ップ１５０３）。

【００８９】オペレータはディスプレイ９上で点Ｅに相
当する点Ｅ´を入力する（ステップ１５０４）。すなわ
ち指示具１３を動かしてディスプレイ９上のカーソルを
動かし、カーソルが点Ｅ´上に位置した状態で指示具１
３をクリックして点Ｅ´の座標（Ｘ_E ´，Ｙ_E ´）を入
力する。

【００９０】ホストコンピュータ１はワークファイルＷ
１２に格納されたデータおよび点Ａ´のデータを用い
て、ワークファイルＷ１１、Ｗ１１´のデータの変換係
数を次式に従って求める（ステップ１５０５）。

【００９１】θ＝π／２−tan ^-1［（ｙ_B −ｙ_C ）／
（ｘ_B −ｘ_C ）］ すなわちθは直線Ｂ、Ｃの傾きを表わしている。

【００９２】つぎにホストコンピュータ１はワークファ
イルＷ１１、Ｗ１１´に格納された座標値（ｘ，ｙ）を
次式に従って変換し、ワークファイルＷ１４、Ｗ１４´
に保管する（ステップ１５０６）。

【００９３】Ｘ´＝cos θ・（ｘ−ｘ_A ）＋sin θ・
（ｙ−ｙ_A ）＋Ｘ_A ´ Ｙ´＝−sin θ・（ｘ−ｘ_A ）＋cos θ・（ｙ−ｙ_A ）
＋Ｙ_A ´ ここでＸ´、Ｙ´は変換された座標である。

【００９４】つぎにワークファイルＷ１４、Ｗ１４´の
データをステップ１５０３の表示内容と異なる色でディ
スプレイ９上に表示させる（ステップ１５０７）。

【００９５】ホストコンピュータは組数を示すパラメー
タｉを初期化し（ステップ１５０８）、次にｉに（ｉ＋
１）を設定し（ステップ１５０９）、１番目の組から順
に、指示具１３を用いてワークファイルＷ１４´の線分
ｇａ_i 、ｇｂ_i を指定して、２つの線分の交点Ｇ_i を求
める（ステップ１５１０）。次に、線分ｇａ_i 、ｇｂ_i
に対応する線分ｆａ_i 、ｆｂ_i を指定して、Ｇ_i に対応
する道路データ地図上の交点Ｆ_i を求める（ステップ１
５１１）。このように対応する線分を指定する際、ワー
クファイルＷ１４´のデータを用いることにより、無修
正部分のデータを用いて、以下に述べるアフィン変換用
パラメータを求める。

【００９６】次に、道路データ地図上で求めた交点Ｇ_i
の座標と、出来型図の無修正部分における交点Ｇ_i に対
応する交点Ｆ_i の座標との、Ｘ方向およびＹ方向の差分
を算出する（ステップ１５１２）。

【００９７】つぎにホストコンピュータ１は、線分ｇ１
と線分ｇ２との距離Ｌ_i と角度θ_iを計算し、線分ｇ２
上の点Ｈの座標（Ｘ_i ，Ｙ_i ）と共に格納する（ステッ
プ１５１０）。

【００９８】オペレータが終了の指示を行うまでステッ
プ１５０９からステップ１５１２までの処理が繰り返さ
れる（ステップ１５１３）。すなわち異なる交点Ｇ_i 、
Ｆ_iの組が複数組指定され、各組ごとに、差分が計算さ
れる。

【００９９】指定が終了したら、このときの組数ｉをＮ
に代入し（ステップ１５１４）、アフィン変換用パラメ
ータを計算する（ステップ１５１５）。

【０１００】つぎにオペレータはディスプレイ９上から
ワークファイルＷ１４、Ｗ１４´のデータを消去し（ス
テップ１５１６）、ワークファイルＷ１４、Ｗ１４´内
のデータをステップ１５１５で求められたアフィン変換
用パラメータを用いて変換し、ワークファイルＷ１５、
Ｗ１５´に格納すると共にディスプレイ９上に表示する
（ステップ１５１７）。

【０１０１】すなわちワークファイルＷ１４、Ｗ１４´
内のデータの座標をＸ、Ｙとし、アフィン変換用パラメ
ータを用いて変換した座標をＸ^＊、Ｙ^＊とすると、 Ｘ^＊＝Ｘ＋（ＡＸ＋ＢＹ＋Ｃ） Ｙ^＊＝Ｙ＋（ＤＸ＋ＥＹ＋Ｆ） となる。この座標変換をワークファイルＷ１４、Ｗ１４
´内にある地図データについて行う。

【０１０２】そしてワークファイルＷ１５と地図データ
ベース３の道路データ地図について不要な線等を消去
し、線データ等の追加、補正等の編集を行い、編集され
たデータを地図データベース３に格納する（ステップ１
５１８）。

【０１０３】なお第６実施例では道路の出来型図を対象
にしたが、ガス管、水道管等の設備データの出来型図を
第６実施例と同様に処理することができる。また、この
第６実施例についても、第２実施例から第５実施例を応
用することができる。

【０１０４】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、一方の地図を高精度でかつ効率よく他の地図に整
合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の原理説明図

【図２】 図形処理方法を実行するための装置の１例を
示す構成図

【図３】 実施例の動作を示すフローチャート

【図４】 実施例の動作を示すフローチャート

【図５】 実施例の動作を示すフローチャート

【図６】 ディスプレイ９の表示内容とデジタイザ１１
上に貼られた国道台帳図を示す図

【図７】 区道台帳図４１を示す図

【図８】 区道台帳図４１の領域４３を示す図

【図９】 線分ｇａ_i 、ｇｂ_i 、ｆｇ_i 、ｆｂ_i の位置
関係を示す図

【図１０】 アフィン変換を説明する図

【図１１】 道路の拡幅が行なわれた場合の、ずれ量を
説明する図

【図１２】 アフィン変換用パラメータの決定要素を自
動的に除外する場合の動作を示すフローチャート

【図１３】 アフィン変換用パラメータの決定要素を半
自動的に除外する場合の動作を示すフローチャート

【図１４】 区域別にアフィン変換用パラメータを決定
する場合の動作を示すフローチャート

【図１５】 第６実施例の動作を示すフローチャート

【図１６】 第６実施例の動作を示すフローチャート

【図１７】 第６実施例の動作を示すフローチャート

【符号の説明】

１………ホストコンピュータ ２………内部記憶領域 ３………地図データベース ５………アプリケーションプログラム ７………ワーク領域 ９………ディスプレイ １１………デジタイザ １５………キーボード １７………プリンタ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 11/60 - 11/80 G06F 17/50

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 デジタイザと、ディスプレイと、記憶装
   置とを備えたシステムにおいて、 （ａ）第１の地図を前記デジタイザから入力して、前記
   記憶装置に記憶させる工程と、 （ｂ）記憶された前記第１の地図を方位変換し、前記記
   憶装置に記憶させる工程と、 （ｃ）前記記憶装置に記憶された方位変換された前記第
   １の地図を前記ディスプレイ上に表示させる工程と、 （ｄ）前記ディスプレイ上の第１の線分と第２の線分と
   を指定する工程と、 （ｅ）前記第１の線分と前記第２の線分との第１の交点
   を求める工程と、 （ｆ）前記記憶装置に記憶され、前記第１の地図に対応
   する部分を有する第２の地図のデータを前記ディスプレ
   イに表示する工程と、 （ｇ）前記ディスプレイに表示された、前記第１の地図
   上の第1の線分に対応する第２の地図上の第３の線分
   と、前記第１の地図上の第２の線分に対応する前記第２
   の地図上の第４の線分とを指定する工程と、 （ｈ）前記第３の線分と前記第４の線分との第２の交点
   を求める工程と、 （ｉ）前記第１の交点と前記第２の交点の差分データか
   ら、前記第１の交点と前記第２の交点との、ずれ量を算
   出する工程と、 （ｊ）工程（ｄ）〜（ｉ）を繰り返して、複数組の第１
   の交点と第２の交点との、ずれ量を用いて、アフィン変
   換用パラメータを算出する工程と、 （ｋ）前記記憶装置に記憶された前記第１の地図のデー
   タを前記アフィン変換用パラメータを用いてアフィン変
   換する工程と、 を具備することを特徴とする図形処理方法。
2. 【請求項２】 前記工程（ｅ）または前記工程（ｉ）
   は、算定する交点が当該地図上の交点と一致しない場
   合、２本の線分の延長線の交点を求めることを特徴とす
   る請求項１に記載された図形処理方法。
3. 【請求項３】 前記工程（ｊ）は、指定された区域別に
   アフィン変換用パラメータを算出することを特徴とする
   請求項１に記載された図形処理方法。
4. 【請求項４】 前記第１の地図は任意図郭の道路台帳図
   であり、前記第２の地図は国家基準点を基準として作成
   された道路台帳図であることを特徴とする請求項１から
   請求項３のいずれかに記載された図形処理方法。
5. 【請求項５】 前記第１の地図は道路の出来型図であ
   り、修正部分と無修正部分とを有しており、無修正部分
   を基にして、アフィン変換用パラメータを求めることを
   特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載され
   た図形処理方法。
6. 【請求項６】 前記第１の地図は設備の出来型図であ
   り、道路データを基にして、アフィン変換用パラメータ
   を求めることを特徴とする請求項１から請求項３のいず
   れかに記載された図形処理方法。