JP3535598B2 - 図形データ整合方法 - Google Patents

図形データ整合方法

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JP3535598B2 JP33927594A JP33927594A JP3535598B2 JP 3535598 B2 JP3535598 B2 JP 3535598B2 JP 33927594 A JP33927594 A JP 33927594A JP 33927594 A JP33927594 A JP 33927594A JP 3535598 B2 JP3535598 B2 JP 3535598B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、図形データ整合方法に
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、たと
えば、道路管理システムの地図データを都市計画図に整
合させるような場合が生じる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、道路管
理システムの地図はメッシュ化されており、この地図デ
ータを都市計画図に整合させる場合、通常各メッシュ毎
にアフィン変換パラメータを求めてアフィン変換を行う
ので、メッシュの境界においては1本の道路が一致しな
いような事態が生じることがある。
【0004】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、メッシュ化された
地図データをメッシュ毎にアフィン変換を行っても、各
メッシュの境界で地図データが整合される図形データ整
合方法を提供することにある
【0005】。
【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、メッシュ化された第1の地図データ
を変換して第2の地図データに整合させる図形データ整
合方法であって、(a)第1の地図データと第2の地図
データの対応する点を複数個指定する工程と、(b)前
記対応する点を基にして、アフィン変換用パラメータを
算出する工程と、(c)前記第1の地図データの各メッ
シュの4隅の図郭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、(d)あるメッシュの1
つの図郭は、隣接する他の3つのメッシュの図郭でもあ
り、隣接する4つのメッシュの同一点を表す4つの図郭
が、前記工程(c)により夫々アフィン変換され、変換
後の4つの図郭が一致しない場合には代表点を算出する
工程と、(e)前記第1の地図データの図郭が前記代表
点と一致するように、前記第1の地図データを逆正規化
変換する工程と、を具備することを特徴とする図形デー
タ整合方法である。
【0006】
【作用】本発明では、(a)第1の地図データと第2の
地図データの対応する点を複数個指定し、(b)対応す
る点を基にして、アフィン変換用パラメータを算出し、
(c)第1の地図データの各メッシュの4隅の図郭を前
記アフィン変換用パラメータを用いてアフィン変換し、
(d)あるメッシュの1つの図郭は、隣接する他の3つ
のメッシュの図郭でもあり、隣接する4つのメッシュの
同一点を表す4つの図郭が、工程(c)により夫々アフ
ィン変換され、変換後の4つの図郭が一致しない場合に
は代表点を算出し、(e)第1の地図データの図郭が代
表点と一致するように、第1の地図データを逆正規化変
換する。
【0007】
【実施例】図1は、本発明の1実施例に係る図形データ
整合方法に用いられる装置の構成例を示す図である。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(またはタブレット
等)、13aはスタイラスペン、カーソル等の指示具、
13bはマウス等の指示具、15はデータ入力、コマン
ド入力、ディスプレイ9の表示カーソル移動等に用いる
キーボード、17はプリンタ(または静電プロッタ等)
である。
【0008】地図データベース3には、道路台帳図から
入力された道路管理システムの道路データおよび都市計
画図の街区線データが保存される。道路管理システムの
道路データは、図8に示すようにメッシュ化されてい
る。33a、33b……、は道路データの1メッシュを
示す。また、31は都市計画図の地図データの仮想メッ
シュを示す。
【0009】図2は、本実施例の動作を示すフローチャ
ートである。まず、道路管理システムの各メッシュ33
毎に道路データを抽出し、ワーク領域7内の第1のワー
クファイルに展開する。また、メッシュ33をカバーす
る範囲に含まれる都市計画図31の街区線データを抽出
し、ワーク領域7内の第2のワークファイルに展開する
(ステップ301)。
【0010】次に、グラフィックディスプレイ9に道路
データ41と街区線データ43とを色を区別して重ねて
表示する(ステップ302)。図4は、グラフィックデ
ィスプレイ9上に表示された道路データ41と街区線4
3とを示すものである。オペレータはグラフィックディ
スプレイ9上で道路データ41上の交点等の2つの点G
1、G2を指定し、点G1、G2に対応する街区線デー
タ43上の点F1、F2を指定する(ステップ30
3)。そして、点G1、G2および点F1、F2の座標
値を用いて道路管理システムの道路データ41およびメ
ッシュ33の図郭の4点の座標を平行移動又は回転によ
り、座標変換する(ステップ304)。
【0011】すなわち、点G1、G2の座標を(X1、
Y1)、(X2、Y2)、点F1、F2の座標を(X1
´、Y1´)、(X2´、Y2´)とすると、道路デー
タ(X´、Y´)は、次式のように変換される。
【0012】XX´=(X´−X1´)cos θ+(Y´
−Y1´)sin θ+X1 YY´=(Y´−Y1´)sin θ+(X´−X1´)co
n θ+Y1 ただし、 θ=tan -1[(Y1−Y2)/(X1−X2)]−tan
-1[(Y1´−Y2´)/(X1´−X2´)] 次に、オペレータはアフィン変換を行うため、ディスプ
レイ9上で交差点を構成する2つのベクトルの組を指定
し(ステップ305)、2つのベクトルから交点を計算
する(ステップ306)。すなわち、図5に示すように
道路データgai、gbiを指定することにより交点Gi
計算し、同様に街区線データfai、fbiを指定すること
により交点Fi を計算する。そして、ベクトルの指定が
終了するまで、ステップ305、306の処理を繰り返
す(ステップ307)。
【0013】このようにして、道路データ41と街区線
データ43とで対応する点を多数指定して、アフィン変
換用パラメータおよび変位の標準偏差を求めて計算結果
を保存する(ステップ308)。
【0014】ここで、アフィン変換用パラメータの算出
について説明する。まず、点Gi (Xi ,Yi )を基準
とした場合の、2つの交点Gi 、Fi の座標のX方向の
差分δXi およびY方向の差分δYi を算出する。図6
は、交点Gi 、Fi の位置関係およびアフィン変換を説
明する図であり、実際にはディスプレイ9には表示され
ない第2の地図の線分も合わせて示されている。図6
(a)は、交点Gi と、交点Fi との位置関係を示し、
図6(b)は、X方向の差分δXi およびY方向の差分
δYi 、ずれδLi を示している。つまり、ディスプレ
イ9上のFi の座標は(Xi +δXi ,Yi +δYi
となる。
【0015】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6
(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。
【0016】また、図6(b)、(c)に示したずれδ
i の大きさは、X方向の差分δXi およびY方向の差
分δYi のデータから次式により求められる。
【0017】
【数1】 次に、ホストコンピュータ1は、N組のX方向の差分δ
i およびY方向の差分δYi 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。
【0018】つまり、一般に第1の地図の座標データ
(X,Y)を、第2の地図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。
【0019】個々のデータの組については、第1の地図
のi番目の点Gi の座標(Xi 、Yi )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 =−(aXi +bYi +c)+Xi* i =−(dXi +eYi +f)+Yi とすると、第2の地図から求めた、第1の地図の点Gi
に対応する点Fi の座標(xi ,yi )と、アフィン変
換後の点Gi の座標(x* i ,y* i )との、X方向の
誤差εxi、Y方向の誤差εyiは、各々、次式で表され
る。
【0020】εxi=xi −x* i =δxi −(aXi +bYi +c) εyi=yi −y* i =δyi −(dXi +eYi +f) なお、このとき、X方向の誤差εxi、Y方向の誤差εyi
から、アフィン変換後の誤差の大きさδli は、
【0021】
【数2】 により求めることができる。図7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Gi の座標
(Xi 、Yi )、点Gi に対応する点Fi の座標
(xi ,yi )、点Gi と点Fi との距離δLi 、X方
向の差分δXi およびY方向の差分δYi 、アフィン変
換により点Gi 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
δli 、X方向の誤差εxi、Y方向の誤差εyiの関係を
示す。
【0022】このアフィン変換後のX方向、Y方向の誤
差εxiおよびεyi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、
【0023】
【数3】 である。したがって、誤差εxiおよびεyi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、
【0024】
【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。
【0025】このようにして、アフィン変換用パラメー
タを算出したのち、道路管理システムのメッシュ33の
4隅の各点(図郭)の座標についてアフィン変換を行い
保存する(ステップ309)。そして、ステップ301
からステップ309までの処理を道路管理システムの対
象とする全てのメッシュ33について繰り返して行う
(ステップ310)。すなわち、図8に示すような複数
のメッシュ33a、33b、33c、33d毎にメッシ
ュの図郭のアフィン変換を行う。
【0026】次に全てのメッシュ33についてステップ
309の処理を行ったため、メッシュの4隅の各点(図
郭)についての座標値が1点につき4つ求められている
ので、単純平均又は、標準偏差による加重平均等の方法
により座標値を計算する(ステップ311)。
【0027】図9は、ステップ311の説明図であり、
点Aはメッシュ33a、33b、33c、33dの図郭
である。メッシュ33aをアフィン変換すると、点Aは
点51aに変換され、メッシュ33bをアフィン変換す
ると、点Aは点51bに変換され、メッシュ33cをア
フィン変換すると、点Aは点51cに変換され、メッシ
ュ33dをアフィン変換すると、点Aは点51dに変換
される。このように、通常図郭は4つの異なる点に変換
されるので、点51a、51b、51c、51dの座標
値の平均値を求める。図10はこのようにして求められ
た代表点A1、B1、C1、D1を示すものである。
【0028】次に、ステップ311までの処理で得られ
た道路データの座標変換結果、メッシュ33の位置、標
準偏差等のデータを分かりやすく出図し、目視等により
適否を判断する(ステップ312)。そして、道路デー
タのメッシュ33の図郭がステップ311の代表点に一
致するようにメッシュ内の道路データを逆正規化変換す
る。
【0029】図10、図11、図12を用いて、逆正規
化変換について説明する。道路データのメッシュ33毎
にメッシュの四隅の図郭A、B、C、Dと変換すべき点
AAの座標データを用いて、比例配分式により中間デー
タρ、μを算出する。
【0030】次に、図12に示すように中間データρ、
μを用いて、点E、F、G、Hを求め、更に、直線EF
と直線GHの交点AA´を求める。この交点AA´が逆
正規化座標である。このように、メッシュ33内の全て
のベクトルについて逆正規化変換を行う。この逆正規化
変換は、bit別冊「計算幾何学と地理情報処理」19
86年、9月号別冊、共立出版株式会社、31頁に記載
された正規化座標変換の逆変換を行うものである。
【0031】図13はこのようにして逆正規化変換され
た道路データ61を示すもので、61aはメッシュ33
a内で逆正規化変換された道路データを示し、61bは
メッシュ33e内で逆正規化変換された道路データを示
す。このように、逆正規化変換することにより、道路デ
ータ61は2つのメッシュの境界でも連続している。な
お、61cはメッシュ33aを単純にアフィン変換した
場合の道路データであり、61dはメッシュ33eを単
純にアフィン変換した場合の道路データであり、メッシ
ュの境界で連続していない。
【0032】このように、本実施例では複数のメッシュ
の境界においても道路や設備等のデータを連続させるこ
とができる。
【0033】なお、代表点等を算出せず、目分量で二つ
の地図の四隅の図郭を合致させ、一報の地図の逆正規化
変換を行ってもよい。
【0034】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、メッシュ化された地図データの各メッシュの境界
で地図データが整合される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施例に係る図形データ整合方法
に用いられる装置の構成図
【図2】 実施例の動作を示すフローチャート
【図3】 実施例の動作を示すフローチャート
【図4】 ディスプレイ9上の表示を示す図
【図5】 対応する点を指定する場合の説明図
【図6】 交点G、F2との位置およびアフィン変
換の説明図
【図7】 アフィン変換前後の各点の位置関係等の説明
【図8】 道路管理システムのメッシュ33と都市計画
図31を示す図
【図9】 メッシュの図郭を変換した場合の説明図
【図10】 代表点を示す図
【図11】 逆正規化変換の説明図
【図12】 逆正規化変換の説明図
【図13】 逆正規化変換された道路データを示す図
【符号の説明】
1………ホストコンピュータ 2………内部記憶装置 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………デジダイザ 13a、13b………指示具 15………キーボード 17………プリンタ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−158388(JP,A) 大西啓介・加藤誠巳,区分入力された ディジタル地図データの相互接続,電子 情報通信学会論文誌D−II,電子情報 通信学会,1992年 7月25日,第J75− D−II,第7号,p.1202−1212 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 11/60 - 11/80 G06F 17/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 メッシュ化された第1の地図データを変
    換して第2の地図データに整合させる図形データ整合方
    法であって、 (a)第1の地図データと第2の地図データの対応する
    点を複数個指定する工程と、 (b)前記対応する点を基にして、アフィン変換用パラ
    メータを算出する工程と、 (c)前記第1の地図データの各メッシュの4隅の図郭
    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、 (d)あるメッシュの1つの図郭は、隣接する他の3つ
    のメッシュの図郭でもあり、隣接する4つのメッシュの
    同一点を表す4つの図郭が、前記工程(c)により夫々
    アフィン変換され、変換後の4つの図郭が一致しない場
    合には代表点を算出する工程と、 (e)前記第1の地図データの図郭が前記代表点と一致
    するように、前記第1の地図データを逆正規化変換する
    工程と、 を具備することを特徴とする図形データ整合方法。
  2. 【請求項2】 前記工程(d)は、4個の図郭の座標値
    の平均値を代表点の座標として算出することを特徴とす
    る請求項1記載の図形データ整合方法。
  3. 【請求項3】 前記第1の地図データは、道路台帳図デ
    ータであることを特徴とする請求項1又は2記載の図形
    データ整合方法。
  4. 【請求項4】 前記第2の地図データは、国土基本図デ
    ータであることを特徴とする請求項1又は2記載の図形
    データ整合方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
大西啓介・加藤誠巳,区分入力されたディジタル地図データの相互接続,電子情報通信学会論文誌D−II,電子情報通信学会,1992年 7月25日,第J75−D−II,第7号,p.1202−1212

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