JP4093296B2 - 空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システムとそのプログラム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システムとそのプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、地理情報システム（Geographic Information System；以下、GISという）に時間情報を付加した時空間情報システムが知られている。一方、例えば自治体等での情報管理システムには、一般に帳票型のデータベースが使用されているが、自治体等で管理している住民情報、家屋や土地に関する情報が位置的な地理情報を持ち、また、平常時の情報と災害発生緊急時の情報の連続性が考慮されるべきであることから、帳票型のデータベースを時空間情報システムとリンクすることが考えられる。
【０００３】
しかしながら、従来の帳票型データベースは、リレーショナルデータベースやオブジェクト指向型データベースとしたとしても、空間（位置）情報はデータの１つの要素に過ぎず、リレーショナル機能を用いて各種データの時系列変化に対応するにはデータ量が多くなってシステムのパフォーマンスが良好でないものとなり易く、また、自治体等での情報には公開可能な情報と非公開な情報が混在している点から、時空間情報システムとリンクすることは難しい。このため、時空間情報システムを基にしたデータの一元的統一管理や、その統一管理下での２次的利用（帳票類の出力等）を困難としていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、時空間情報システムにおいて、時空間を表わす座標をキーとして自治体等で必要な帳票型の各種データを管理する手法が考えられる。ここに、この時空間情報システムでのデータベース構造としては、座標により線分を構成するベクトルエレメントで閉領域空間を定義して成る幾何学的ベクトルデータと、閉領域空間内に付与した座標を構成するコネクタエレメントに任意の属性情報を付与して成るコネクタデータとを用いる。この場合の通常の管理手法では、時空間を表わす座標を属性とするＩＤをキーとして、上記帳票型の各種データを各々属性として保有するデータ構造となり、いずれかの属性に時系列変化があると、その都度、新たな時空間属性を持つＩＤを付与し、それをキーとして変更のないデータについても重複して保有させることになり、データとしてはマトリックス構造となる。そのため、この管理手法においても、時系列変化の増大に伴い、データ量が膨大になり、実情に沿わないものとなる。
【０００５】
本発明は、上記のような問題を解消するものであり、時空間情報システムでのデータベース構造を用いて、ベクトルデータとコネクタデータとを時間要素を有する閉領域空間内に付与された時間要素を有する代表点座標をキーとしてリレーションさせ、属性情報に変更が生じた時には時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を付与することにより、時系列変化分だけを新データとして持つようにしてデータ量が膨大になることなく、多くの管理情報を保有することができ、複数のリレーションさせられたベクトルデータとコネクタデータの中から、任意のベクトルデータとコネクタデータとを結合させることができ、しかも、従来の帳票型データベースを保有することなく帳票用のデータ出力も可能な、空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システム及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
上記目的を達成するために本発明は、座標により線分を構成するベクトルエレメントで時間要素を有する閉領域空間を定義して成る幾何学的ベクトルデータと、前記閉領域空間内に任意に付与した時間要素を有する代表点座標を構成するコネクタエレメントに任意の属性情報を付与して成るコネクタデータとを備え、前記ベクトルデータとコネクタデータとは、前記閉領域空間内に付与された時間要素を有する代表点座標をキーとしてリレーションさせて成り、かつ、これらベクトルデータとコネクタデータには時間情報が付与され、前記属性情報に変更が生じた時には、その都度、該当の前記閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を時間情報とともに付与することを特徴とする空間情報データ構造に時間要素を付加し、リレーションさせられた前記ベクトルデータと前記コネクタデータが複数存在し、それぞれの該ベクトルデータが共通する部分を有している場合、共通する部分に基づいて、任意の該ベクトルデータと該コネクタデータとの結合が可能であり、前記ベクトルデータが地図上での境界情報又は家屋の形状情報であり、前記コネクタデータの属性情報が、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者等の属性情報であり、時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成する帳票データ作成機能手段を備えたことを特徴とする前記空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システムである。
【０００７】
本発明によれば、属性情報に変更が生じた時に、時間要素を有する閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を時間情報とともに付与される。各種属性情報は時空間情報に関連付けられ、属性情報に変更が生じたとき変化分情報だけを新データとするので、コンパクトにデータを収めることができる。これにより、空間を取り扱う地理情報システムのデータ構造に時間要素を付加することが容易に可能となる。その点、従来のマトリックス構造のデータベースでは時系列変化を付加すると、新たなＩＤをキーとしてデータを重複して保有することから、データ量が膨大になり易い。また本発明によれば、時間要素を有する閉領域空間内の時間要素を有する代表点座標を構成するコネクタエレメントをキーとして、ベクトルエレメントにより定義された時間要素を有する閉領域空間内を検索することにより、時系列での当該閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に付与された新しい属性情報について取得することができる。また、本発明によれば、複数のリレーションさせられたベクトルデータとコネクタデータの中から、任意のベクトルデータとコネクタデータとを結合させることができるため、必要に応じて部署間で保有している異なる情報を、容易に結合して可視化することができる。
【０００８】
さらに本発明は、前記ベクトルデータが地図上での境界情報又は家屋の形状情報であり、前記コネクタデータの属性情報が、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者等の属性情報であり、時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成する帳票データ作成機能手段を備える。これにより、家屋情報を管理する場合に、従来のマトリックス構造のデータベースを保有することなく、帳票データを作成することができる。
【０００９】
本発明は、上記構成において、時間をシフトさせた検索により、属性情報に変更が生じたイベントの時系列情報を出力する時系列分析機能手段を備えたものとすることができる。これにより、指定した時間に対応したデータの出力表示、検索が可能となる。
【００１０】
本発明は、座標により線分を構成するベクトルエレメントで時間要素を有する閉領域空間を定義して成る幾何学的ベクトルデータと、前記閉領域空間内に任意に付与した時間要素を有する代表点座標を構成するコネクタエレメントに任意の属性情報を付与して成るコネクタデータとを用い、コンピュータに、前記ベクトルデータとコネクタデータとを、前記閉領域空間内に付与された時間要素を有する代表点座標をキーとしてリレーションさせる手順と、これらベクトルデータとコネクタデータに時間情報を付与する手順と、前記属性情報に変更が生じたイベント時に、その都度、該当の前記閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を付与する手順と、リレーションさせられたベクトルデータとコネクタデータが複数存在し、それぞれのベクトルデータが共通する部分を有している場合、共通する部分に基づいて、任意のベクトルデータとコネクタデータとを結合させる手段と、を実行させ、時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成する帳票データ作成機能手段を備えたプログラムである。このプログラムをコンピュータに実行させることにより、上記機能を達成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を具体化した実施形態について図面を参照して説明する。図１は、時空間情報システムの構成を示す。本システムは、ベクトルエレメント・コネクタエレメントからなる地理データ１と、地理データ１の管理・描画・検索を行うコンピュータのコア部分２と、実体の定義などの初期化情報３と、属性データベースの参照・更新、ユーザに対するＧＵＩを構築するアプリケーション部分４と、コネクタ情報と関連付けられる属性データベース５とから構成される。地理データ１のベクトルエレメントは幾何学的図形情報であり、コネクタエレメントは位置と属性情報の連結を行うものである。コア部分２は、定義情報の取得、地図の描画、エレメント検索の機能を持つ。アプリケーション部分４は、各エレメントの追加、削除、時間情報の付加、定義情報の変更、時間情報の設定などの機能を持つ。
【００１２】
アプリケーション部分４は、ベクトルデータとコネクタデータとを閉領域空間内に付与された代表点座標をキーとしてリレーションさせる手順と、これらベクトルデータとコネクタデータに時間情報を付与する手順と、属性情報に変更が生じたイベント時に、その都度、該当の閉領域空間内の任意座標点に新しい属性情報を付与する手順とを、コンピュータに実行させるためのプログラムを含む。
【００１３】
本システムにおける地理データ１では、幾何学的図形情報の閉空間内にユーザにより任意に指定された座標をコネクタとして任意の属性情報を時間情報とともに付与される。以下に、この属性情報について、自治体で使用される家屋情報の管理を例にとって説明する。図２は従来の家屋情報を管理する帳票データ例である。自治体では、家屋情報は固定資産として管理されており、その項目（属性情報）は多数あるが、ここでは簡単のため、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者、建築年、評価額の５つの独立な項目のみに限定して示している。ここに、家屋番号14-1の家屋は、１９９６年度に所有者が変更されている。図３は、上記図２に示す帳票情報を本システムで管理する場合のデータすなわち、地理データ１における属性情報の持ち方を概念的に示している。
【００１４】
本システムにおいては属性情報に変更が生じた時に、閉領域空間内に任意に座標点を取り、そこに新しい属性情報を時間情報とともに付与する。これにより、空間を取り扱う地理情報システムのデータ構造に時間要素を付加することが容易に可能となる。そして、属性情報に変更が生じたとき変化分情報のみが新データとなるので、従来のマトリックス構造のデータベースに較べて、データをコンパクトに収めることができる。さらに、閉領域空間内の代表点座標を構成するコネクタエレメントをキーとして、ベクトルエレメントにより定義された閉領域空間内を検索することができる。これにより、時系列での閉領域空間内の任意座標点に付与された新しい属性情報を取得することができる。
【００１５】
具体的には、時間を指定し、家屋番号を代表するコネクタをもとに空間検索を行うことで、以下に述べる手順により、その他４つの情報を得ることができる。このため、ユーザ定義によるフレキシブルな帳票データ作成も可能である。また、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者のみを情報として取り出し帳票を作りたい時は、それらを表わすコネクタ種別番号を用いることで可能となる。また、本システムのデータ管理では、時間指定での帳票データ取り出しも可能であるので、例えば、災害時におけるＧＩＳでの２次利用も容易に行える。
【００１６】
図４は家屋情報を管理する帳票データの帳票作成のフローを示す。図３の例を用いて、このフローを具体的に説明する。図５は図３のデータの空間構成を示している。図６は出力しようとする帳票のイメージを示している。このとき、図４のフローの（１）〜（９）の各段階では、以下のような情報処理が行われる。
【００１７】
（１）帳票作成の基準日（Date1）を指定
例えば、1995年1月1日を指定する。つまり、Date1=1995年1月1日を指定する。
（２）主キーとなるコネクタ種別（C1）を指定
家屋番号を主キーとして考える。つまり、C1＝２と指定する。
（３）対象となる空間を指定（Si）
対象となる空間は、町と家屋になる。つまり、S1=１、S2＝２と指定する。
（４）出力対象となるコネクタ種別（Cij）を選択
出力対象となるコネクタは、家屋番号、所在地、家屋所有者であるので、C11＝１、C21＝２、C22＝３とする（評価額は対象外）。
（５）出力帳票スキーマ（Schema1）を作成
図６より、C11 ，C21，C22の順で出力することになる。つまり、Schema1＝｛C11，C21，C22｝となる。
（６）代表点座標（Pk）取り出し
図３より、P1は家屋番号14-1，P2は家屋番号10のコネクタの代表点座標となる。
（７）代表点座標Pkを基点とした空間検索によりコネクタ種別Cijを持つコネクタの取り出し
空間S1に対して、P1を基点とした空間検索よりコネクタ種別C11を持つコネクタ（町名○○町のコネクタ）を取り出し、P2を基点とした空間検索よりコネクタ種別C11を持つコネクタ（町名△△町のコネクタ）を取り出す。
空間S2に対して、P1を基点とした空間検索よりコネクタ種別C21を持つコネクタ（家屋番号14-1のコネクタ）と、C22を持つコネクタ（家屋所有者明石一郎を持つコネクタ）を取り出し、P2を基点とした空間検索よりコネクタ種別C21を持つコネクタ（家屋番号10のコネクタ）と、C22を持つコネクタ（家屋所有者神戸次郎を持つコネクタ）を取り出す。
（８）取り出したコネクタに付随する属性Aijkの取り出し
A111=○○町、A211＝14-1、A221＝明石一郎／A112=△△町、A212＝10、A222＝神戸次郎
（９）AijkをSchema1に対応し出力
図７は、その出力例を示している。
【００１８】
上記例においては、ベクトルデータが地図上での境界情報又は家屋の形状情報であり、コネクタデータの属性情報が、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者等の属性情報であり、時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、時空間地理情報より空間検索により、従来のマトリックス構造のデータベースを保有することなく、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成することができる（帳票データ作成機能）。
【００１９】
図８（ａ）（ｂ）は、閉領域空間内の任意座標に当該空間についての属性情報を持たせる様子とデータの持ち方を概念的に示している。ここでは、閉領域空間として建物枠を例に取り、閉領域空間が変更つまり建物がある時点で増築され、また、家屋所有者が変更になった場合を示している。閉領域空間は、図８（ｂ）に示したように、時間ｔ１の時点で、座標点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５と、座標点Ｐ５，Ｐ６，Ｐ１とを各々結んだ線のベクトルデータＶ１，Ｖ２により定義され（時間情報も持つ、以下同じ）、時間ｔ２の時点で、増築されたことにより、座標点Ｐ５，Ｐ７，Ｐ１を結んだ線のベクトルデータＶ３により定義される。
【００２０】
閉領域空間内の代表点Ｄ１が座標Ｐ_Ｄ１からなるコネクタエレメントに付与され、任意の属性情報、例えば、家屋所有者情報Ａ１−１が閉領域空間内に任意に指定した座標のコネクタエレメントに付与される。また、同様に閉領域空間内の任意指定座標のコネクタエレメントにその他の任意の属性情報Ａ２−１などが付与されている。時間ｔ２の時点で閉領域空間内の任意指定座標のコネクタエレメントに、家屋所有者情報Ａ１−１’ が変更されている。
【００２１】
このように、属性情報に変更が生じたイベント時に、閉領域空間内の任意座標点に新しい属性情報を時間情報とともに付与することで、各種属性情報は時空間情報に関連付けられることになり、空間を取り扱う地理情報システムのデータ構造に時間要素を付加することが可能となる。また、属性情報に変更が生じたとき変化分情報だけが新データとなるので、データ量のコンパクト化が図れる。さらには、代表点Ｄ１の座標Ｐ_Ｄ１からなるコネクタエレメントをキーとして、時間シフトによる閉領域空間検索により、属性情報に変更が生じたイベントの時系列情報を出力することができる（時系列分析機能）。これにより、指定した時間に対応したデータの出力表示、検索が可能となる。
【００２２】
図９は、属性情報を統合することが可能であることを概念的に示している。本発明では、上述したように、属性情報を時空間の位置に直接関係付けしているので、自治体などの部署毎に独立に情報を管理している場合であっても、同図に示したように、それら情報を必要な時に結合することができる。それぞれの情報は直接場所つまり時空間の位置に関係付けられているため、管理は異なっても、情報は同じ場所に関係付けられていることになる。ここに、部署間でユニーク番号などを共通化しなくても、地図に書かれている境界や家屋の形状の情報を共有することで、データベースの統合が保証される。従って、緊急時などには容易に情報を統合することができ、さらに必要に応じて、どの情報も地図と一緒に可視化することができる。なお、本発明は上記実施例構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で任意に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態による時空間情報システムのブロック構成図。
【図２】 従来の家屋情報を管理する帳票データ例を示す図。
【図３】 図２に示す帳票情報を本発明のシステムで管理する場合の空間データにおける属性情報の持ち方を概念的に示す図。
【図４】 本発明のシステムによる、家屋情報を管理する帳票データの帳票作成のフローチャート。
【図５】 図３のデータの本発明システムでの空間構成を示す図。
【図６】 本発明のシステムで出力しようとする帳票のイメージを示す図。
【図７】 その出力例を示す図。
【図８】 （ａ）（ｂ）は閉領域空間内の任意座標に当該空間についての属性情報を持たせる様子とデータの持ち方を概念的に示す図。
【図９】 本発明のシステムにおいて属性情報を統合することが可能であることを概念的に示す図。
【符号の説明】
１ 地理データ
２ コンピュータのコア部分
３ 初期化情報
４ アプリケーション部分
５ 属性データベース

Claims (3)

1. 座標により線分を構成するベクトルエレメントで時間要素を有する閉領域空間を定義して成る幾何学的ベクトルデータと、
   前記閉領域空間内に任意に付与した時間要素を有する代表点座標を構成するコネクタエレメントに任意の属性情報を付与して成るコネクタデータとを備え、
   前記ベクトルデータとコネクタデータとは、前記閉領域空間内に付与された時間要素を有する代表点座標をキーとしてリレーションさせて成り、かつ、
   これらベクトルデータとコネクタデータには時間情報が付与され、
   前記属性情報に変更が生じた時には、その都度、該当の前記閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を時間情報とともに付与することを特徴とする空間情報データ構造に時間要素を付加し、
   リレーションさせられた前記ベクトルデータと前記コネクタデータが複数存在し、それぞれの該ベクトルデータが共通する部分を有している場合、該共通する部分に基づいて、任意の該ベクトルデータと該コネクタデータとの結合が可能であり、
   前記ベクトルデータが地図上での境界情報又は家屋の形状情報であり、前記コネクタデータの属性情報が、家屋所在地、家屋番号、家屋所有者等の属性情報であり、
   時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成する帳票データ作成機能手段を備えたことを特徴とする前記空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システム。
2. 時間をシフトさせた検索により、属性情報に変更が生じたイベントの時系列情報を出力する時系列分析機能手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システム。
3. 座標により線分を構成するベクトルエレメントで時間要素を有する閉領域空間を定義して成る幾何学的ベクトルデータと、前記閉領域空間内に任意に付与した時間要素を有する代表点座標を構成するコネクタエレメントに任意の属性情報を付与して成るコネクタデータとを用い、
   コンピュータに、前記ベクトルデータとコネクタデータとを、前記閉領域空間内に付与された時間要素を有する代表点座標をキーとしてリレーションさせる手順と、
   これらベクトルデータとコネクタデータに時間情報を付与する手順と前記属性情報に変更が生じたイベント時に、その都度、該当の前記閉領域空間内の時間要素を有する任意座標点に新しい属性情報を付与する手順と、
   リレーションさせられた前記ベクトルデータと前記コネクタデータが複数存在し、それぞれの該ベクトルデータが共通する部分を有している場合、該共通する部分に基づいて、任意の該ベクトルデータと該コネクタデータとを結合させる手段と、
   を実行させ、
   時間と主となるコネクタデータがユーザにより指定されることで、対象となる空間内に含まれる他の属性情報を検索、抽出して帳票データを作成する帳票データ作成機能手段を備えたことを特徴とする空間情報データ構造に時間要素を付加した時空間情報システム用のプログラム。

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