JP4854090B2 - 仮想３次元地図生成システム - Google Patents

Description

本発明は、仮想的な３次元電子地図を生成する３次元地図生成システムに関する。

近年、電子地図データに基づく地図の出力が活用されるようになってきた。地図上の地物を３次元的に表現した３次元地図も提案されている。全ての地物について厳密な３次元モデルを用意することは、多大な労力を要し、現実的には困難であるため、簡素化されたモデルで３次元地図を構成することが提案されている（例えば、特開平１１−１４９５７１号公報記載の技術）。この技術では、２次元の地図データに含まれる家枠を底面とする柱状の３次元構造データを生成し、ユーザの指定に従って、その一部を、予め蓄積されている詳細な３次元構造データに置換することにより、軽い負荷で、リアリティの高い３次元地図の生成を図っている。

３次元地図の実用的な用途の一つとして、都市計画への利用が挙げられる。新たに興そうとする都市、既に存在する都市への建造物の新造などに際し、仮想的な３次元地図を作成することにより、計画の妥当性等を検討することができる。３次元地図は、各建造物が高さをもって表されるため、日照や景観についても、容易に把握することができる利点がある。

しかし、従来の技術は、次の理由により、このような計画に利用する仮想３次元地図を作成するのに適してはいなかった。第１に、３次元地図を生成するために、２次元の地図が存在することが前提とされていた。新たに興そうとする都市の場合、せいぜい建築用の土地が区画されているに過ぎず、建造物の底面積の形状は別途生成する必要があった。第２に、建造物の建築には、周囲の状況等によって、北側に隣接する家屋に十分な日照を保証するための規制など、種々の規制が存在する。従来の技術では、こうした規制が十分考慮されていないため、非現実的な仮想３次元地図が生成されてしまう可能性があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、都市計画に利用可能な現実的な仮想３次元地図を生成可能とすることを目的とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するため、本発明では、仮想的な３次元電子地図を生成する３次元地図生成システムを次の通り構成する。システム内には、仮想空間内で、建造物を配置すべき土地枠の位置および形状を複数記憶した電子地図データを用意する。また、それぞれの土地枠ごとに建造されるべき建造物が満たすべき規制条件を対応づけて記憶する生成条件データベースを用意する。電子地図データおよび生成条件データベースは、３次元地図生成システム内に記憶してもよいし、ＣＤ−ＲＯＭその他の媒体で提供してもよいし、外部に用意されたサーバからネットワークを介して配信してもよい。３次元地図生成システムは、電子地図データおよび生成条件データベースを参照して、規制条件を満たす範囲で、各土地枠に建造物の３次元モデルデータを生成することにより、３次元電子地図を生成する。

電子地図データは、現実の土地枠等を表したデータであってもよいし、仮想的に設定された土地枠等を表す仮想地図データであってもよい。仮想地図データには、現実の地図に対して、近未来的に予想される変更を施した地図も含まれる。かかる例としては、例えば、山の開拓、海の埋め立てや干拓、区画整理、道路の新造などを反映した地図が相当する。

本発明によれば、電子地図データで規定されたそれぞれの土地枠に、所定の規制条件を満たして建造物の３次元モデルを生成することができる。従って、都市計画に利用可能な現実的な仮想３次元地図を得ることができる。都市計画への利用は、種々の態様を採ることができる。例えば、雨、雷、地震その他の天災時に対する災害発生状況や避難所の過不足を検討するためのシミュレーションに利用することができる。通勤時その他の時間帯における人や車の流れ、量のシミュレーションに利用することもできる。仮想３次元地図内を歩いているかのようなウォークスルー表示を行うことにより、仮想的な生活シミュレーション等を行ってもよい。

規制条件としては、例えば、道路からの距離、隣家との間隔、建ぺい率、容積率などが挙げられる。建造物の種類を特定する建造物データ、および土地枠への配置および大きさについての条件を含めても良い。これらの条件は、建築基準法、消防法などの法規によって規定されている条件のみならず、通常の建築時に経験的に考慮されるべき条件を含めても良い。後者の条件としては、例えば、
・南面を広く確保するように建築物の形状を設定する；
・道路に面した側に駐車場を確保できるよう建築物の配置を考慮する；
などの条件が挙げられる。

本発明において、３次元モデルデータの生成は、種々の手順で行うことができる。例えば、まず、規制条件に基づいて、土地枠内に建造物の底面を表す２次元の建造物枠を生成し、次に、建造物枠を底面とする柱状の３次元モデルデータを生成するという手順を採っても良い。この方法では、２次元の建造物枠が一旦設定されれば、３次元モデルデータを簡易に生成することができる利点がある。柱状の３次元モデルデータは、例えば、建造物の高さ情報に従って、建造物枠を高さ方向に平行移動させることで定義することができる。

建造物枠の形状および配置は、先に説明した規制条件のみによっては一義的に定まらないことが多い。従って、上記態様においては、建造物枠を設定する際に考慮されるべき設定ルールとして、規制条件よりも優先度の低い条件を設けても良い。例えば、
・許容範囲内で底面積が最大となるよう建造物枠の形状を設定する；
・建造物枠の形状は、矩形とする；
などの条件が挙げられる。これらの条件は、優先度が低いため、必ずしも満足される必要はなく、規制条件のみでは建造物枠が設定できない場合などに限定的に考慮されれば足りる。

３次元モデルデータは、建造物の種類に応じて、予め用意された３次元モデルデータ（以下、「基礎モデル」と称する）を用意し、各土地枠に対応づけられた建造物の種類に応じて、この基礎モデルを仮想空間内で配置することにより生成してもよい。

こうすることにより、建造物の種類に応じた多彩な３次元モデルデータを容易に生成することができ、３次元地図のリアリティを向上することができる。建造物の種類としては、例えば、一般住宅、ビルディング、マンション、店舗などが挙げられる。基礎モデルは、土地枠に適合するよう、適宜、向きを変えて配置することが好ましい。向きの変更を行うための設定ルールを別途、設けても良い。例えば、
・建造物の壁は、道路に平行とする；
・入り口を道路に面した側に配置する；
などが挙げられる。

基礎モデルを用いる場合には、規制条件を満足するよう基礎モデルを変形して配置することが好ましい。かかる変形としては、例えば、基礎モデルのサイズ変更、形状変更が含まれる。基礎モデルの一つの壁方向に伸縮したり、高さ方向に伸縮したりする変形を含むことが好ましい。こうすることにより、サイズ、形状の異なる多数の基礎モデルを用意するまでなく、規制条件を満足した３次元地図を生成することが可能となる。

このように基礎モデルの変形を許容する場合、変形の程度によっては、非現実的な建造物となる可能性がある。かかる弊害を回避するため、基礎モデルには、変形の許容範囲を予め規定しておき、基礎モデルの変形はこの許容範囲内で行うことが好ましい。変形の許容範囲は、伸縮の許容比率、伸縮可能な寸法など、種々の形で設定可能である。

基礎モデルを用いた３次元モデルデータの生成において、仮想空間には方位が規定されている場合には、基礎モデルに対して配置する方角の許容範囲を規定しておき、この許容範囲内で基礎モデルの配置を行うことが好ましい。例えば、入り口が南に来るよう間取りが考慮された基礎モデルについては、南向きを中心とする東西４５度程度までの配置等を許容範囲として設定することができる。こうすることにより、基礎モデルの間取りを踏まえた３次元地図の生成が可能となり、よりリアリティを向上することができる。

仮想空間には、道路が規定されている場合には、更に、土地枠と道路との位置関係を考慮して、基礎モデルの配置を行うことが好ましい。例えば、道路に面した側に入り口を配置したり、角地であるか否かによって建造物の配置を変えたりすることができる。かかる配置は、例えば、土地枠に対する道路の位置関係と、土地枠への建造物の配置方法とを対応づけた一般的な配置ルールを予め規定し、この配置ルールを参照することで実現可能である。かかる配置ルールを用いるまでなく、土地枠内で許容される範囲で、道路と建造物との間隔が最大となるよう建造物を配置するようにしてもよい。

３次元モデルデータの生成は、柱状のモデル、基礎モデルのいずれかを択一的に使用する必要はなく、両者を組み合わせて用いても良い。例えば、柱状のモデルを生成した後、オペレータからの指示によって、適宜、基礎モデルへの置換を行うものとしてもよい。また、基礎モデルを配置した後、適合する基礎モデルが存在しない土地枠について、柱状のモデルを生成するようにしてもよい。

本発明は、３次元地図生成システムの他、種々の態様で構成可能である。コンピュータによって３次元地図データを生成する３次元地図生成方法として構成してもよいし、３次元地図を生成するための機能をコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラム、かかるコンピュータプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として構成してもよい。この場合、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、光磁気ディスク、ＩＣカード、ＲＯＭカートリッジ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＡＭやＲＯＭなどのメモリ）および外部記憶装置等、コンピュータが読取り可能な種々の媒体を利用できる。

本発明の実施の形態について、以下の順序で説明する。
Ａ．システム構成：
Ｂ．２次元地図データベース：
Ｃ．生成条件データベース：
Ｄ．基礎モデルデータベース：
Ｅ．枠生成ルール：
Ｆ．仮想３次元地図生成処理：

Ａ．システム構成：
図１は実施例としての仮想３次元地図生成システムの概略構成を示す説明図である。仮想３次元生成システムとは、電子データとして構成された仮想的な３次元空間内に、建造物その他の地物を３次元的に表した３次元地図を構築するシステムである。本実施例の仮想３次元生成システムは、現実の街並みを厳密に表現した３次元地図を生成するのではない。計画段階の新興の都市など架空の街並みを表す３次元地図を生成するものである。既存の街並を表す２次元の地図に基づいて３次元地図を生成することも可能であり、この場合の３次元地図は、全体の外観は既存の街並みに近いが、個々の建造物は現実とは異なるという程度の架空の街並みを表すものとなる。

仮想３次元地図生成システムは、インターネットＩＮＴに接続された生成サーバ１００とクライアントＣＬから構成される。クライアントＣＬは、ネットワーク通信機能を有する汎用のパーソナルコンピュータであり、コマンド送信、結果出力などを行う端末装置として機能するものである。クライアントＣＬには、ＨＴＭＬ(Hyper Text Mark-up Language)ファイル等を閲覧するためのソフトウェア、ブラウザがインストールされている。クライアントは、ブラウザを通じて、生成サーバ１００からＨＴＭＬファイルなどの形式で提供されるインタフェース画面の表示、コマンド入力などを行い、端末装置としての機能を実現する。生成サーバ１００から提供される仮想３次元地図のデータ形式によっては、閲覧用のソフトウェアをブラウザにプラグインするようにしてもよい。

図１に示した構成は、一例に過ぎず、仮想３次元地図生成システムは、これに限定されるものではない。例えば、クライアントＣＬと生成サーバ１００とを一体的に構成してもよい。生成サーバ１００の機能を多数のサーバの分散処理で実現してもよい。インターネットＩＮＴに代えて、イントラネット、ＬＡＮ（Local Area Network）などの限定的なネットワークその他の通信回線を利用して、生成サーバ１００とクライアントＣＬとの接続を行ってもよい。

図１中に、生成サーバ１００の機能ブロックを併せて示した。生成サーバ１００は、一種のコンピュータであるから、本実施例の機能ブロックは、所定のコンピュータプログラムをインストールすることにより、ソフトウェア的に構成される。これらの機能ブロックの少なくとも一部を専用回路などによってハードウェア的に構成してもよい。

通信部１０２は、ネットワークを介した通信を司る。クライアントＣＬを生成サーバ１００と一体的に構成する場合には、通信部１０２を省略してもよい。

インタフェース提供部１０４は、コマンド入力、３次元地図の出力等のためにクライアントＣＬに表示すべきインタフェース画面を提供する。これらのインタフェース画面は、ＨＴＭＬファイルなどの形式で予めインタフェース提供部１０４に記憶されている。

仮想地図生成部１４０は、クライアントＣＬからの指示に従って、３次元地図を生成する。生成された３次元地図は、通信部１０２を介してクライアントＣＬに提供される。本実施例では、予め用意された基本的な３次元モデル（以下、基礎モデルと呼ぶ）を配置するという方法（以下、「基礎モデル配置法」と呼ぶ）、および２次元の地図データに生成された建造物の底面形状（以下、「建造物枠」と呼ぶ）に基づき柱状のモデルを生成するという方法（以下、「自動生成法」と呼ぶ）の２種類を併用して３次元地図を生成する。

両者の方法は、種々の使い分けが可能であるが、本実施例では、３次元地図のリアリティを高めるため、基礎モデル配置法を優先的に使用し、基礎モデル配置法でのモデリングができない土地枠に対して自動生成法を適用するものとした。逆に、自動生成法でモデリングを優先し、ユーザの指示等に応じて柱状のモデルを基礎モデルに置換するものとしてもよい。更に、ユーザの指示によって、基礎モデル配置法、自動生成法のいずれかを選択的に用いるものとしてもよい。

３次元地図を生成するために、生成サーバ１００には、２次元地図データベース１１０、生成条件データベース１２０、基礎モデルデータベース１３０の３種類のデータベース、が用意されている。２次元地図データベース１１０は、３次元地図を生成すべき地区について、２次元の地図データを蓄積する。この地図データには、少なくとも建造物を配置するための土地の形状（以下、「土地枠」と呼ぶ）が定義されている。建造物枠が併せて定義されていても構わない。２次元の地図データは、予め生成サーバ１００に用意しておいてもよいし、クライアントＣＬから提供してもよい。地図データ管理部１１１は、２次元地図データベース１１０へのアクセスを司る。

生成条件データベース１２０は、土地枠ごとに、建造物の３次元モデルを生成する際に満たされるべき、生成条件を記録している。この条件については、後述する。生成条件管理部１２１は、生成条件データベース１２０への条件の追加、生成条件データベース１２０からの生成条件の抽出を行う。

基礎モデルデータベース１３０は、建造物の基本的な３次元モデルを記録する。例えば、住宅用の代表的な形状を表すモデル、ビル用のモデルなどが記録される。基礎モデルデータベース１３０は、住宅メーカなどによって外部サーバから提供するようにしてもよい。基礎モデル変形部１３１は、基礎モデルデータベース１３０からの基礎モデルの抽出や変形を行う。

基礎モデル配置部１５０は、上記３つのデータベースを参照しつつ、先に説明した基礎モデル配置法によるモデリングを実現する。モデリングは、２次元地図として与えられた土地枠に、生成条件を満足するよう、基礎モデルを配置することで行う。生成条件だけでは、土地枠への配置が一義的に定まらない場合には、基礎モデル配置部１５０は、予め用意された配置ルール１５１を考慮して、基礎モデルの配置を行う。また、基礎モデルは、全ての土地枠に適合するとは限らないので、基礎モデル変形部１３１は、適宜、基礎モデルに対して、サイズ等の変形を施す。

柱状モデル生成部１６２および建造物枠生成部１６０は、２次元地図データベース１１０、生成条件データベース１２０を参照しつつ、先に説明した自動生成法によるモデリングを実現する。まず、建造物枠生成部１６０は、２次元地図として与えられた土地枠に、生成条件を参照して、建造物枠を生成する。生成条件のみで、建造物枠が一義的に定義できない場合には、予め用意された枠生成ルール１６１も併せて考慮する。２次元地図データにおいて、既に建造物枠が定義されている土地枠については、建造物枠生成部１６０の処理を省略してもよい。こうして、建造物枠が定義されると、柱状モデル生成部１６２は、生成条件を参照しつつ、建造物枠を底面とする柱状の３次元モデルを生成する。

Ｂ．２次元地図データベース：
図２は２次元地図データベース１１０の内容を示す説明図である。図の上方には、２次元地図のイメージを示し、下方にはデータ構造を例示した。図示するように２次元地図は緯度、経度によって、土地枠ＰＬ１〜ＰＬ９、道路Ｒ１、Ｒ２などを表すポリゴンの形状が定義される。緯度、経度を用いることにより、東西南北の方角も仮想空間内で規定されることになる。

データ構造上、土地枠ポリゴンと道路ポリゴンとは、土地枠レイヤと道路レイヤという別のレイヤに分けて記録される。土地枠レイヤでは、各土地枠に付された土地枠ＩＤごとに、形状、周辺道路などのデータが対応づけて記録されている。形状データは、土地枠を構成する各頂点の緯度、経度の集合である。例えば、土地枠ＰＬ１については、頂点Ｐ１の緯度Ｌａｔ１、経度Ｌｏｎ１；頂点Ｐ２の緯度、経度という順に頂点Ｐ４まで記録される。周辺道路のデータは、土地枠に隣接する道路のＩＤが記録される。土地枠レイヤでは、各土地枠について、住所、所有者などの情報を属性データとして併せて記録してもよい。

道路レイヤでは、各道路に付された道路ＩＤごとに、形状、周辺土地枠などのデータが対応づけて記録されている。形状データは、土地枠の形状データと同様、道路ポリゴンを構成する各頂点の緯度、経度の集合である。例えば、道路Ｒ１については、図中にハッチングで示した矩形の各頂点の緯度、経度が順次記録される。周辺土地枠データは、道路に隣接する土地枠のＩＤが記録される。道路レイヤでは、各道路について、道路種別、交通規制その他の情報を属性データとして併せて記録してもよい。

Ｃ．生成条件データベース：
図３は生成条件データベース１２０の内容を示す説明図である。生成条件データベースは、建造物の建造時に満たすべき条件を生成条件として、土地枠ごとに一つのレコードとして記録している。各レコードを識別するためのキーとしては、土地枠ＩＤを用いている。

本実施例では、生成条件を法的規制、ユーザ設定に大別して管理する。法的規制は、建築基準法、消防法など、建造物の建造時に準拠すべき法律に規定された規制を意味する。かかる規制としては、例えば、地目、土地の面積、建ぺい率、容積率、建造物の高さ制限、道路からの距離、隣家との距離、防火地区の指定の有無などが挙げられる。道路からの距離、隣家との距離は、壁面後退距離としてまとめてもよい。

ユーザ設定の条件としては、建造物の種類、建造物の高さ、道路向き区分、土地形状区分、角地指定などが挙げられる。建造物の種類は、住宅、ビル、マンション、店舗、工場などの指定である。更に、住宅について、１世帯住宅／２世帯住宅の指定、和風／洋風の指定、木造／鉄筋の指定などを含めても良い。建造物の高さは、階数で指定してもよいし、高さの絶対値で指定してもよい。道路向き区分は、建造物の入り口を配置する際に参照される条件であり、土地枠に隣接する道路の方角を意味する。土地枠に隣接する道路が複数存在する場合には、入り口に対面すべき主要道路の方角を指定してもよいし、全ての道路の方角を指定してもよい。土地形状区分は、基礎モデル配置法で参照される条件であり、矩形、台形、五角形などを指定する。角地指定は、土地枠が角地に当たるか否かの指定である。道路向き区分、土地形状区分および角地指定については、ユーザの指定を省略し、２次元地図データを参照して、生成サーバ１００が自動的に指定するようにしてもよい。

生成条件データベース１２０は、リレーショナル・データベースなど種々の形式で構成可能であるが、本実施例では、ＸＭＬ（eXtensible Mark-up Language）を用いて構成した。ＸＭＬを用いたデータベースでは、各項目はＸＭＬのタグによって定義することができ、各土地枠のレコードは、一つのＸＭＬファイルとして扱うことができる。従って、土地枠ごとに生成条件をクライアントＣＬに提示することが可能であり、生成条件の追加、変更も容易に行うことができる。

Ｄ．基礎モデルデータベース：
図４は基礎モデルデータベース１３０の内容を示す説明図である。建造物の種類、配置方向、高さに応じて、３次元モデルが記録されている。配置方向とは、入り口の向きを意味する。図中には、「住宅、西向き、２階建て」、および「住宅、南向き、２階建て」のモデル例を示した。それぞれ１種類ずつのモデルを用意した場合を例示したが、複数種類のモデルを用意してもよい。本実施例で、配置方向を考慮しているのは、次の理由による。住宅では、南面にリビングやベランダが来るよう間取りを構成するのが通常であるため、入り口の向きに応じて間取り、ひいては住宅の外観が異なることが多い。本実施例では、建造物の配置方向も考慮して、３次元モデルを用意することにより、こうした間取りの差違を踏まえたリアリティの高い３次元地図を生成することが可能となる。基礎モデルデータベース１３０では、西、南などの代表的な方角で配置方向を区分しているが、これらの方角から一定範囲のずれを許容して配置しても差し支えない。

各モデルには、変形の許容範囲が併せて記録されている。本実施例では、基礎モデルを土地枠に配置する際に、土地枠の形状に応じた変形を施すが、この変形を無制限に認めると、基礎モデルの形状を非現実的なまでに損ねるおそれがある。変形の許容範囲は、基礎モデル配置時の変形を、現実的な範囲に抑制するためのデータである。本実施例では、変形可能な倍率を、許容範囲として設定した。変形可能な寸法値を許容範囲として設定してもよい。

例えば、西向きの住宅（最上欄）の場合には、南北方向に０．９〜１．１の範囲での拡大、縮小が許容され、東西方向に０．９５〜１．０５の範囲での拡大、縮小が許容されていることになる。許容範囲は、住宅の形状に応じて更に細かく設定してもよい。例えば、南向きの住宅（２段目）の場合には、モデルを南北方向にａ，ｂの２つの領域、東西方向にｃ，ｄ，ｅの３つの領域に分けて、それぞれの部位について変形の許容範囲を設定した。こうすることにより、玄関部分（領域ｄ）のサイズは確保したまま、その他の部屋（領域ｃ、ｅ）を拡大、縮小するという変形を実現することも可能となる。

Ｅ．枠生成ルール：
図５は枠生成ルール１６１の内容を示す説明図である。枠生成ルール１６１は、先に説明した自動生成法において、土地枠に建造物枠を生成する過程で参照されるものである。本実施例では、各土地枠に対して生成条件が規定されているが（図３参照）、建造物枠の設定には自由度が残されており、生成条件だけでは、建造物枠を一義的に定義することができない場合がある。枠生成ルールは、かかる場合に、現実的な建造物枠を設定するために、経験に基づいて設定されたルールである。本実施例では、ＸＭＬを用いて枠生成ルールを規定した。

本実施例では、図示する通り、適用の優先度と枠生成ルールとが対応づけて記録されている。最も高い優先度には、生成条件データベース１２０に記憶されている「生成条件」を対応づけた。こうすることにより、枠生成ルール１６１は、生成条件も含めて、建造物枠の設定時に考慮されるべき条件の優先度を制御する情報として機能する。従って、仮に生成条件よりも優先度が高い条件が、後から追加等された場合でも、枠生成ルール１６１の優先度の変更により、容易に反映することができる利点がある。

続く優先度に対応するルールは、任意に設定可能である。本実施例では、一例として、図示するルールおよび優先度を設定した。各ルールには、それを適用するための条件を含めても構わない。例えば、優先度２のルールでは、「住宅であれば」という適用条件が付加されている。

優先度５における「建物の主形状」が矩形であるか否かは、次のように判断することができる。図中に示す建造物枠を考える。この建造物枠に占める面積が最大となる矩形Ｂ１を求める。建造物枠からこの矩形Ｂ１を除いた領域Ｂ２は、建造物枠と矩形との差違に相当する。従って、「建物の主形状」が矩形であるか否かは、「領域Ｂ２の面積／矩形Ｂ１の面積」、「建造物枠の面積／矩形Ｂ１の面積」などのパラメータによって評価することができる。優先度５のルールによれば、これらのパラメータができるだけ小さくなるように、建造物枠を設定することになる。

基礎モデル配置法において、自動生成法における枠生成ルール１６１と同じ位置付けにあるルールが、配置ルール１５１である。配置ルール１５１は、基礎モデルを土地枠に配置する際に参照される。配置ルール１５１は、枠生成ルール１６１と同様の形式および内容で設定可能である。枠生成ルール１６１で配置ルール１５１を兼用してもよい。

Ｆ．仮想３次元地図生成処理：
図６は仮想３次元地図生成処理のフローチャートである。左側にクライアントＣＬの処理、右側に生成サーバ１００の処理を示した。仮想３次元地図の生成は、ユーザがクライアントＣＬのブラウザを操作して、生成サーバ１００が提供するＷｅｂページにアクセスすることにより開始される（ステップＳ１０）。生成サーバ１００は、このアクセスに応じて、インタフェース画面をクライアントＣＬに提供する（ステップＳ２０）。

ユーザは、このインタフェース画面を通じて、仮想３次元地図を生成するための生成条件、２次元地図の指定を行う（ステップＳ１２）。生成条件は、生成サーバ１００に予め用意されている条件をそのまま使用することとしてもよいし、予め用意されている条件をユーザが編集してユーザ固有の条件を生成することとしてもよいし、ユーザが独自に生成した条件を生成サーバ１００に送信することとしてもよい。２次元地図の指定も同様に、生成サーバ１００に予め用意されているデータベースに基づき、地図作成の対象となる地区を指定するようにしてもよいし、予め用意されているデータベースを編集してユーザ独自の地図を生成してもよいし、ユーザが独自に生成した地図を生成サーバ１００に送信するようにしてもよい。これらの指定と同様の方法で、枠生成ルール、配置ルールなどの指定も行っても良い。

生成サーバ１００は、ユーザからの指定を受け、仮想３次元地図の生成を開始する。まず、地図の出力先となる仮想３次元空間を定義し（ステップＳ３０）、基礎モデル配置法によるモデリングを行う（ステップＳ４０）。次に、基礎モデル配置法では、モデリングできなかった土地枠について、自動生成法で柱状モデルの生成を行う（ステップＳ６０）。各モデリング処理の手順については、後述する。生成サーバ１００が、生成された３次元地図をクライアントＣＬに出力すると（ステップＳ８０）、クライアントＣＬはモニタ画面に地図を表示することができる（ステップＳ１４）。

図７は基礎モデル配置処理のフローチャートである。上述のステップＳ４０の処理を詳述したものである。この処理が開始されると、生成サーバ１００は、まず、未処理の土地枠から、処理対象となる土地枠を選択する（ステップ４１）。そして、この土地枠に対する生成条件を取得する（ステップＳ４２）。

図８は基礎モデル配置処理の概要を示す説明図である。図示する通り、土地枠ＰＬ１〜ＰＬ３およびこれに対応した生成条件データ１２０Ａが用意されている。上記処理において、未処理の土地枠として、ＰＬ２が選択されると、図示する通り、生成条件データ１２０Ａから土地枠ＰＬ２に対応した条件が抽出される。

次に、生成サーバ１００は、生成条件を考慮して、基礎モデルの検索を行う（ステップＳ４３）。生成条件には、建造物の種類、高さ、道路向き区分などが記録されているから、これらの条件に適合した基礎モデルを検索するのである。例えば、図８中に示すように土地枠ＰＬ２の生成条件として、「住宅、２階建て、西向き」などの条件が指定されている場合には、図４の最上欄に示した基礎モデルが抽出されることになる。条件に適合する基礎モデルは、複数、存在する可能性もある。

条件に適合するモデルが存在しない場合には（ステップＳ４４）、基礎モデル法によるモデリングが不可能であることを意味するから、その土地枠に対応する「配置不能フラグ」をオンとする。このフラグは、自動生成法の処理時に参照されるフラグである。生成条件データベース、２次元地図データベースなどに属性情報として記録してもよいが、本実施例では、処理過程で一時的に保持される別データとしてフラグを構成した。

適合モデルが存在する場合には（ステップＳ４４）、配置ルールに基づき、基礎モデルの変形および配置を行う（ステップＳ４６）。本実施例では、配置と変形とを繰り返し実行することにより、逐次近似的に基礎モデルの変形および配置を行うものとした。例えば、図４の最上欄のモデルが抽出されている場合には、第１のステップとして、西側の道路から駐車スペースに相当する分の余裕を設け、西側に入り口が来るよう、基礎モデルを配置する。次に、第２のステップとして、この配置状態で、建ぺい率、容積率、隣家との距離などの生成条件を満足するか否かを確認する。これらの条件を満足していない場合には、第３のステップとして、許容範囲内で基礎モデルを変形する。変形方法についても、「玄関が存在しない面を優先的に変形する」などのルールを設けておくことが好ましい。変形が完了すると、同じく、生成条件を満足しているか否かの評価を行い、必要に応じて再度、変形を行う。

基礎モデルによっては、土地枠への配置が不可能と判断されるものもある。例えば、許容範囲限界まで変形したり、予め設定された上限回数の変形を繰り返しても、生成条件を満足する配置が得られないものが相当する。かかる基礎モデルについては、配置不能と判断し（ステップＳ４７）、生成サーバ１００は、次の基礎モデルの検索（ステップＳ４３）および評価（ステップＳ４４，Ｓ４６）に移行する。基礎モデルデータベース１３０から抽出される全ての基礎モデルについて、配置不能と判断された場合には、配置不能フラグが付される（ステップＳ４５）。

生成サーバ１００は、以上の処理を、２次元地図データに存在する全ての土地枠について実行し（ステップＳ４８）、基礎モデル配置処理を完了する。

図９は自動生成処理のフローチャートである。図６のステップＳ６０の処理を詳述したものである。本実施例では、基礎モデル配置法によってモデリングが行われなかった土地枠を対象として自動生成法によるモデリングを行うものとした。

この処理が開始されると、生成サーバ１００は、処理対象となる土地枠を選択する（ステップＳ６１）。選択された土地枠について、配置不能フラグがオンとなっていない場合には（ステップＳ６２）、既に、基礎モデル配置法によってモデリングが行われていると判断し、次の土地枠の処理に移行する（ステップＳ６６）。

配置不能フラグがオンとなっている場合には（ステップＳ６２）、生成サーバ１００は、生成条件を取得し（ステップＳ６３）、枠生成ルールに基づいて、建造物枠を生成する（ステップＳ６４）。図中に土地枠ＰＬ８に対する建造物枠の生成例を示した。図中、建造物枠はハッチングを付した領域であり、二つの矩形領域Ｂａ，Ｂｂの組み合わせで定義されている。この建造物枠は、図５の枠生成ルールに基づき、次の手順で生成されたものである。

まず、最優先の条件である生成条件を考慮する。土地枠ＰＬ８の面積および建ぺい率から、建造物枠の最大面積が求められる。一例として、土地枠ＰＬ８に、ビルを建築するよう指定されている場合を考えると、優先度２の条件は考慮不要となるため、優先度３の条件「底面積最大」、優先度４の条件「壁面を道路に平行」を考慮する。図中の例では、壁面長さが長くなる北面を道路Ｒ８に平行としつつ、底面積が最大となるよう形状を設定する。この際、優先度５の条件を考慮すると、建造物の形状は矩形に近いことが好ましいから、まず、道路Ｒ８に一辺が平行となり、面積最大となる矩形Ｂａを求める。次に、建ぺい率から求められる最大面積の範囲内で、底面積を確保するよう矩形Ｂａからのはみ出し部分Ｂｂを求める。図中では、Ｂｂを東側に設置した例を示したが、南側に設置した形状としてもよい。

こうして建造物枠が設定されると、生成サーバ１００は、柱状モデルを生成する（ステップＳ６５）。柱状モデルは、建造物枠を生成条件で指定された高さ分だけ、高さ方向（Ｈ方向）に平行移動することにより規定することができる。本実施例では、容積率を満足するよう、はみ出し部分Ｂｂについては、１階分だけ移動させた場合を例示した。このように、建造物枠の部分によって高さを変えてもよい。

生成サーバ１００は、以上の処理を、２次元地図データに存在する全ての土地枠について実行し（ステップＳ６６）、自動生成処理を完了する。

以上で説明した実施例の仮想３次元地図生成システムによれば、各土地枠に、生成条件を満たして建造物の３次元モデルを生成することができる。従って、都市計画などに利用可能な現実的な仮想３次元地図を得ることができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成を採ることができることはいうまでもない。

実施例としての仮想３次元地図生成システムの概略構成を示す説明図である。 ２次元地図データベース１１０の内容を示す説明図である。 生成条件データベース１２０の内容を示す説明図である。 基礎モデルデータベース１３０の内容を示す説明図である。 枠生成ルール１６１の内容を示す説明図である。 仮想３次元地図生成処理のフローチャートである。 基礎モデル配置処理のフローチャートである。 基礎モデル配置処理の概要を示す説明図である。 自動生成処理のフローチャートである。

符号の説明

１００…生成サーバ
１０２…通信部
１０４…インタフェース提供部
１１０…２次元地図データベース
１１１…地図データ管理部
１２０、１２０Ａ…生成条件データベース
１２１…生成条件管理部
１３０…基礎モデルデータベース
１３１…基礎モデル変形部
１４０…仮想地図生成部
１５０…基礎モデル配置部
１５１…配置ルール
１６０…建造物枠生成部
１６１…枠生成ルール
１６２…柱状モデル生成部

Claims (15)

1. 仮想的な３次元電子地図を生成する３次元地図生成システムであって、
   建造物を配置すべき土地枠の位置および形状を複数記憶し、更に、道路が規定されている電子地図データを格納する電子地図データベースを参照する地図参照部と、
   該土地枠ごとに、建造されるべき建造物が満たすべき規制条件であって、建造されるべき建造物の種類を特定する建造物データ、および該土地枠への配置および大きさについての条件を含む規制条件を対応づけて記憶する生成条件データベースを参照する生成条件参照部と、
   前記規制条件を満たす範囲で、前記各土地枠に前記建造物の３次元モデルデータを生成することで、前記電子地図データの前記土地枠に前記建造物の３次元モデルが配されたデータである３次元電子地図を生成する地図生成部と、
   予め用意された３次元モデルデータを、基礎モデルとして記憶する基礎モデル記憶部と、
   を備え、
   前記地図生成部は、前記土地枠と前記道路との位置関係を考慮しつつ、仮想空間内で少なくとも一部の前記土地枠に前記基礎モデルを配置することにより、前記３次元電子地図を生成する、３次元地図生成システム。
2. 請求項１記載の３次元地図生成システムであって、
   前記地図生成部は、
   該規制条件に基づいて、前記土地枠内に前記建造物の底面を表す２次元の建造物枠を生成する建造物枠生成部と、
   該建造物枠を底面とする柱状の３次元モデルデータを生成する柱状モデル生成部とを備える３次元地図生成システム。
3. 請求項１記載の３次元地図生成システムであって、
   前記基礎モデル記憶部は、前記建造物の種類に応じて、前記基礎モデルを記憶しており、
   前記地図生成部は、前記各土地枠に対応づけられた建造物の種類に応じて、前記基礎モデルを前記仮想空間内で配置する、３次元地図生成システム。
4. 請求項３記載の３次元地図生成システムであって、
   前記仮想空間には、方位が規定されており、
   前記基礎モデルには、配置する方角の許容範囲が規定されており、
   前記地図生成部は、該許容範囲内で前記基礎モデルの配置を行う３次元地図生成システム。
5. 請求項１記載の３次元地図生成システムであって、さらに、
   現実的な前記建造物の前記３次元モデルデータを生成するためのルールであって、それぞれ適用の優先度と対応づけられている複数のルールを、前記土地枠ごとに対応づけて記憶するルールデータベースを備え、
   前記地図生成部は、前記土地枠に対応づけられた前記複数のルールを前記優先度に応じて考慮して、前記３次元電子地図を生成する３次元地図生成システム。
6. コンピュータ上でコンピュータプログラムを実行することによってによって仮想的な３次元電子地図を生成する３次元地図生成方法であって、
   （ａ）建造物を配置すべき土地枠の位置および形状を複数記憶し、更に、道路が規定されている電子地図データを格納する電子地図データベースを、地図参照部が参照する工程と、
   （ｂ）該土地枠ごとに、建造されるべき建造物が満たすべき規制条件であって、建造されるべき建造物の種類を特定する建造物データ、および該土地枠への配置および大きさについての条件を含む規制条件を対応づけて記憶する生成条件データベースを、生成条件参照部が参照する工程と、
   （ｃ）地図生成部が、前記規制条件を満たす範囲で、前記各土地枠に前記建造物の３次元モデルデータを生成することで、前記電子地図データの前記土地枠に前記建造物の３次元モデルが配されたデータである３次元電子地図を生成する工程とを備え、
   前記工程（ｃ）は、前記地図生成部が、前記土地枠と前記道路との位置関係を考慮しつつ、予め用意された３次元モデルデータである基礎モデルを、仮想空間内で少なくとも一部の前記土地枠に配置することにより、前記３次元電子地図を生成する工程である、３次元地図生成方法。
7. 請求項６記載の方法であって、
   前記工程（ｃ）は、
   前記地図生成部が、該規制条件に基づいて、前記土地枠内に前記建造物の底面を表す２次元の建造物枠を生成する工程と、
   前記地図生成部が、該建造物枠を底面とする柱状の３次元モデルデータを生成する工程と、を備える方法。
8. 請求項６記載の方法であって、
   前記工程（ｃ）は、前記地図生成部が、前記建造物の種類に応じて用意された前記基礎モデルを参照し、前記各土地枠に対応づけられた建造物の種類に応じて、前記基礎モデルを前記仮想空間内で配置する工程を含む、方法。
9. 請求項８記載の方法であって、
   前記仮想空間には、方位が規定されており、
   前記基礎モデルには、配置する方角の許容範囲が規定されており、
   前記工程（ｃ）は、前記地図生成部が、該許容範囲内で前記基礎モデルの配置を行う工程である、方法。
10. 請求項６記載の方法であって、
    前記工程（ｃ）は、前記地図生成部が、現実的な前記建造物の前記３次元モデルデータを生成するためのルールであって、それぞれ適用の優先度と対応づけられている複数のルールを、前記土地枠ごとに対応づけて記憶するルールデータベースを参照して、前記土地枠に対応づけられた前記複数のルールを前記優先度に応じて考慮して、前記３次元電子地図を生成する工程である、方法。
11. 仮想的な３次元電子地図をコンピュータによって生成するためのコンピュータプログラムであって、
    建造物を配置すべき土地枠の位置および形状を複数記憶し、更に、道路が規定されている電子地図データを格納する電子地図データベースを参照する第１の機能と、
    該土地枠ごとに建造されるべき建造物が満たすべき規制条件であって、建造されるべき建造物の種類を特定する建造物データ、および該土地枠への配置および大きさについての条件を含む規制条件を対応づけて記憶した生成条件データベースを参照する第２の機能と、
    前記規制条件を満たす範囲で、前記各土地枠に前記建造物の３次元モデルデータを生成することで、前記電子地図データの前記土地枠に前記建造物の３次元モデルが配されたデータである３次元電子地図を生成する第３の機能とをコンピュータに実現させるためのコンピュータプログラムであり、
    前記第３の機能は、前記土地枠と前記道路との位置関係を考慮しつつ、予め用意された３次元モデルデータである基礎モデルを、仮想空間内で少なくとも一部の前記土地枠に配置することにより、前記３次元電子地図を生成する機能を含む、コンピュータプログラム。
12. 請求項１１記載のコンピュータプログラムであって、
    前記第３の機能は、
    該規制条件に基づいて、前記土地枠内に前記建造物の底面を表す２次元の建造物枠を生成する機能と、
    該建造物枠を底面とする柱状の３次元モデルデータを生成する機能と、を含む、コンピュータプログラム。
13. 請求項１１記載のコンピュータプログラムであって、
    前記第３の機能は、前記建造物の種類に応じて用意された前記基礎モデルを参照し、前記各土地枠に対応づけられた建造物の種類に応じて、前記基礎モデルを前記仮想空間内で配置する機能を含む、コンピュータプログラム。
14. 請求項１３記載のコンピュータプログラムであって、
    前記仮想空間には、方位が規定されており、
    前記基礎モデルには、配置する方角の許容範囲が規定されており、
    前記第３の機能は、該許容範囲内で前記基礎モデルの配置を行う機能を含む、コンピュータプログラム。
15. 請求項１１記載のコンピュータプログラムであって、
    前記第３の機能は、現実的な前記建造物の前記３次元モデルデータを生成するためのルールであって、それぞれ適用の優先度と対応づけられている複数のルールを、前記土地枠ごとに対応づけて記憶するルールデータベースを参照し、前記土地枠に対応づけられた前記複数のルールを前記優先度に応じて考慮して、前記３次元電子地図を生成する機能を含む、コンピュータプログラム。

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