JP5803783B2 - 道路標高特定システム、道路標高特定方法および道路標高特定プログラム - Google Patents

Description

本発明は、道路標高特定システム、道路標高特定方法および道路標高特定プログラムに関する。

メッシュの頂点を構成する複数の地点について標高が規定された標高データに基づいて、道路上に存在するノードの標高を推定する技術が知られている（特許文献１，２、参照）。特許文献１において、ノードの周辺に存在する複数の地点の標高に基づく補間演算によって当該ノードの標高を推定する。特許文献２において、複数の地点の標高に基づく補間演算によって推定したノードの標高を特定点データに基づいて補正する。この特定点データは、トンネルや橋などが設けられた道路上の特定点について標高を規定するデータである。

特開２００９−２３６７１４号公報 特開２００４−４６７４６号公報

複数の地点の標高に基づく補間演算は、複数の地点を結ぶ仮想的な勾配上に道路が傾斜して形成されていることが前提となる。従って、複数の地点の間に道路が形成できない勾配の崖などが存在する場合には、補間演算に基づくノードの標高が不正確となる。また、特許文献２では、トンネルや橋などが設けられた道路上の特定点について標高を調査しなければならず、特定点データの用意が困難であるという問題があった。
本発明は、前記課題にかんがみてなされたものであり、容易かつ正確に道路の標高を特定する技術の提供を目的とする。

前記の目的を達成するため、本発明において、標高データ取得手段は、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する。参照地点対抽出手段は、道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の地点を参照地点対として抽出する。そして、標高特定手段は、参照地点対のうち道路上に存在する地点の標高を道路点の標高として特定する。

前記の構成において、参照地点対の標高差が所定閾値以上である場合に、参照地点対の間に道路が形成できない崖等の段差地形が存在し、当該段差地形の上側または下側に道路が形成されていると推定できる。標高特定手段は、参照地点対のうち道路上に存在する地点の標高を道路点の標高として特定するため、段差地形の上側または下側にそれぞれ存在する参照地点対のうち道路が形成されている可能性が高い方の標高を道路点の標高として特定できる。従って、参照地点対の間に存在する現実の段差地形に即して正確に道路の標高を特定できる。また、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた一般的な標高データを用意すればよいため、容易に道路の標高を特定できる。

標高データ取得手段は、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得すればよく、複数の地点の配置は特に限定されない。参照地点対抽出手段は、道路点から所定距離未満の位置に存在する参照地点対を抽出すればよく、所定距離は複数の地点の配置間隔に基づいて決められてもよい。例えば、標高データにおいて複数の地点が矩形状のメッシュの頂点に対応して設けられている場合、道路点を含むメッシュの４個の頂点から参照地点対が抽出されるように所定距離を設定してもよい。

また、標高特定手段は、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が所定基準よりも垂直に近い場合に、参照地点対のうち道路上に存在する地点の標高を道路点の標高として特定してもよい。参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が垂直に近い場合、接続直線は道路を幅方向に横断する。ここで、参照地点対を結ぶ勾配上に道路が存在すると想定した場合、当該勾配は道路の横断方向の勾配の上限値を規定した最大片勾配（道路構造令第１６条）よりも緩くなる可能性が高い。従って、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が垂直に近い場合、最大片勾配に対応する標高差を所定閾値としてもよい。また、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が垂直に近い場合、参照地点対は車幅方向に存在するため、車両が横転し得ない勾配の上限値に対応する標高差を所定閾値としてもよい。

一方、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が平行に近い場合、接続直線は道路を縦断する。すなわち、参照地点対を結ぶ勾配上に道路が存在すると想定した場合、当該勾配は道路の縦方向の勾配である縦断勾配の上限値（道路構造令第２０条）よりも緩くなる可能性が高い。すなわち、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が垂直に近い場合、縦断勾配の上限値に対応する標高差を所定閾値としてもよい。また、参照地点対を互いに接続する接続直線と道路との交差角が並行に近い場合、参照地点対は車両の走行方向に存在するため、車両が登坂および降坂し得る勾配の上限値に対応する標高差を所定閾値としてもよい。

また、標高特定手段は、道路の形状を近似した近似曲線の道路点における接線と、接続直線とがなす角度を交差角としてもよい。これにより、道路の形状が湾曲していても、接続直線と、道路点における道路の方向とがなす交差角を特定することができる。また、接続直線の近くに道路点が存在しない場合でも、接続直線に対する道路の交差角を正確に特定できる。

さらに、標高特定手段は、参照地点対のうち道路の幅方向の中央線からの距離が当該道路の幅の半分以内となる地点の標高を道路点の標高として特定してもよい。これにより、道路の幅方向の中央線に対応するリンクの位置と、当該道路の幅とが規定された地図情報に基づいて、参照地点対のうち道路上に存在する地点を特定できる。なお、道路の幅方向の中央線は道路の形状を近似した近似曲線であってもよいし、当該近似曲線とは別の手段によって特定された線であってもよい。

また、標高特定手段は、参照地点対が双方とも道路上に存在する場合、道路の幅方向の中央線に近い地点の標高を道路点の標高として特定してもよい。ここで、参照地点対の間の標高差が所定閾値以上であり、当該参照地点対の間に段差地形が存在しているにも拘わらず、参照地点対が双方とも道路上に存在する場合、地図情報が示す道路の位置や形状に誤差があると考えられる。このような誤差を考慮すると、参照地点対のうち道路の幅方向の中央線に近い地点の方が真に道路上に存在する可能性が高いと推定できる。

さらに、標高特定手段は、上方からの落下物から道路を保護する保護構造が道路点に設けられている場合に、参照地点対の標高のうち低い方を道路点の標高として特定してもよい。すなわち、上方からの落下物を保護する必要があるということは、道路は段差地形の下側に位置すると推定でき、参照地点対の標高のうち低い方を道路点の標高として特定できる。なお、保護構造の具体例として、雪覆い構造や落石防止構造が挙げられる。反対に、標高特定手段は、車両が下方へと転落することを防止する転落防止構造（ガードレール等）が道路点に設けられている場合に、参照地点対の標高のうち高い方を道路点の標高として特定してもよい。

また、参照地点対抽出手段は、地図情報において道路に対応するリンクの端点なすノードと、リンクの途中において当該リンクの形状を特定するための形状補間点との少なくとも一方を道路点としてもよい。道路点としてのノードについて標高を特定すれば、経路探索等を行う際にノードについての標高に基づいてリンクコストを設定できる。また、道路点としてノードおよび形状補間点について標高を特定すれば、ノードおよび形状補間点によって区切られた詳細な区間ごとに道路の勾配が特定できる。

なお、本発明のように、標高データに基づいて道路上の道路点の標高を特定する手法は、この処理を行う方法やプログラムとしても適用可能である。また、本発明の手法を適用した道路標高特定方法、プログラムは、単独の装置として実現される場合もあれば、複数の装置として実現される場合もある。また、一部がソフトウェアであり一部がハードウェアであったりするなど、適宜、変更可能である。さらに、道路標高特定システムを制御するプログラムの記録媒体としても発明は成立する。むろん、そのソフトウェアの記録媒体は、磁気記録媒体であってもよいし光磁気記録媒体であってもよいし、今後開発されるいかなる記録媒体においても全く同様に考えることができる。

道路標高特定システムを示すブロック図である。 （２Ａ）〜（２Ｃ）は地図上のメッシュを示す図、（２Ｄ）は道路の横断面図である。 勾配特定処理のフローチャートである。 道路標高特定処理のフローチャートである。

ここでは、下記の順序に従って本発明の実施の形態について説明する。
（１）道路標高特定システムの構成：
（２）勾配特定処理：
（３）道路標高特定処理：
（４）他の実施形態：

（１）道路標高特定システムの構成：
図１は、道路標高特定システムとしてのコンピュータ１０の構成を示すブロック図である。図１に示すようにコンピュータ１０は、ＣＰＵとＲＡＭとＲＯＭ等を備える制御部１１と記録媒体１２とを備えており、当該記録媒体１２やＲＯＭに記録された道路標高特定プログラム１１０を制御部１１が実行する。

記録媒体１２は、地図情報１２ａと標高データ１２ｂと勾配情報１２ｃとを記録する。地図情報１２ａは、交差点に対応するノードの水平方向の位置を規定するノードデータを含む。さらに、地図情報１２ａは、交差点を車両の走行方向の端点とする道路区間に対応するリンクを規定するリンクデータとを含む。リンクデータは、リンクの途中に設定された形状補間点の水平方向の位置を示す情報を含む。さらに、リンクデータは、リンクに対応する道路区間の幅と走行方向の長さを示す情報を含む。リンクデータは、リンクに対応する道路区間における雪覆い構造と落石防止構造との設置有無を示す情報を含む。なお、形状補間点の位置とノードの位置は水平方向における道路区間の幅方向の中央の位置を示す。標高データ１２ｂは、水平面上において行列状に配列する正方形のメッシュの頂点に対応する複数の地点のそれぞれについて標高を規定する。本実施形態において、メッシュの一辺は１０ｍであり、標高データ１２ｂとして国土地理院が公開するデータを利用することとする。勾配情報１２ｃは、道路区間ごとに勾配を示す。道路区間の勾配とは、車両が道路区間を走行した際における鉛直方向の移動距離を水平方向の移動距離で除算した値を意味する。

道路標高特定プログラム１１０は、標高データ取得部１１０ａと参照地点対抽出部１１０ｂと標高特定部１１０ｃと勾配特定部１１０ｄとを含む。
標高データ取得部１１０ａは、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データ１２ｂを取得する機能を制御部１１に実行させるモジュールである。すなわち、標高データ取得部１１０ａの機能により制御部１１は、記録媒体１２から標高データ１２ｂを取得する。

参照地点対抽出部１１０ｂは、道路区間上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の地点を参照地点対として抽出する機能を制御部１１に実行させるモジュールである。具体的に、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、地図情報１２ａにおいて道路上の地点として規定されたノードと形状補間点とを道路点とする。

図２Ａは、地図情報１２ａが示す地図を鉛直方向上方から俯瞰した平面図である。図２Ａに示すように、地図上においてノード（白丸）と形状補間点（二重丸）とが規定されている。標高データ１２ｂ上の地点（黒丸）は、一辺が１０ｍの正方形状のメッシュ（破線）の頂点に対応している。まず、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、水平方向において道路点Ｔから緯度方向（紙面上下方向）に１０ｍ未満、かつ、経度方向（紙面左右方向）に１０ｍ未満の位置に存在する標高データ１２ｂ上の地点を参照地点対の候補として抽出する。すなわち、道路点Ｔを含むメッシュの頂点に対応する４個の地点を参照地点対の候補として抽出する。さらに、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、参照地点対の４個の候補のうち標高差が所定閾値ΔＨ以上となる２個の地点を参照地点対として抽出する。本実施形態では、所定閾値ΔＨは、道路の最大片勾配（道路構造令第１６条）である１０％に対応する標高差とされている。すなわち、所定閾値ΔＨは、２個の地点間の水平距離（メッシュの一辺の長さ、または、対角線の長さ）に最大片勾配（１０％）を乗算することにより導出できる。本実施形態では、メッシュの対角線の長さに最大片勾配（１０％）を乗算した値を所定閾値ΔＨとすることとする。図２Ａにおいて、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が抽出されたこととする。

標高特定部１１０ｃは、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点の標高を道路点Ｔの標高として特定する機能を制御部１１に実行させるモジュールである。具体的に、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を接続する接続直線Ｌ（太線）と道路区間との交差角θが所定基準よりも垂直に近い場合に、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点の標高を道路点Ｔの標高として特定する。本実施形態において、所定基準は、接続直線Ｌと道路区間との交差角θが７０°〜１１０°の範囲内であることとする。

標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路区間の形状を近似した近似曲線Ｃ（一点鎖線）の道路点Ｔにおける接線Ｄと、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を接続する接続直線Ｌとがなす角度を交差角θとする。本実施形態において、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、ノードまたは形状補間点のうち、道路点Ｔと同一路線の道路区間上にあり、かつ、車両の走行方向の前方および後方のそれぞれにおいて道路点Ｔに対して最も近い２点を隣接点Ａ１，Ａ２として抽出する。同一路線とは、国道名や県道名等の路線名が一致することであってもよいし、車両が道なりに走行できることであってもよい。標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路点Ｔと隣接点Ａ１，Ａ２とを水平方向に通過する円を近似曲線Ｃとして特定し、道路点Ｔにおける近似曲線Ｃの接線Ｄを特定する。さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、水平面において接線Ｄと接続直線Ｌとがなす交差角θを特定し、当該交差角θが７０°〜１１０°の範囲内であるか否かを判定する。なお、近似曲線Ｃは、道路区間の幅方向の中央の位置を示すノードと形状補間点とを接続した線であるため、道路点Ｔを含む道路区間の幅方向の中央線に相当する。

標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、接線Ｄと接続直線Ｌとがなす交差角θが７０°〜１１０°の範囲内である場合、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点を特定する。標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路点Ｔを含む道路区間の幅Ｗを地図情報１２ａのリンクデータから取得する。そして、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち、水平方向において近似曲線Ｃからの距離が道路区間の幅Ｗの半分Ｗ／２以内の範囲（二点鎖線の内側）にある地点を、道路区間上に存在する地点として特定する。図２Ａの例では、地点Ｐ１が道路区間上に存在している。標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路区間上に存在する地点Ｐ１の標高を道路点Ｔの標高として特定する。

なお、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路上に存在する場合、近似曲線Ｃに近い地点の標高を道路点の標高として特定する。図２Ｂは、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路上に存在し、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち地点Ｐ２が近似曲線Ｃに近い様子を示す。

さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路上に存在せず、かつ、道路点Ｔを含む道路区間に雪覆い構造または落石防止構造が道路点に設けられている場合に、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方を道路点Ｔの標高として特定する。図２Ｃのように参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路区間上に存在しない場合であっても、道路点Ｔを含む道路区間に雪覆い構造が設けられている場合には、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方を道路点Ｔの標高として特定する。

標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、地図情報１２ａにおいて規定されたすべてのノードおよび形状補間点を順に道路点Ｔとして選択し、道路点Ｔに対して標高を特定する処理を順に実行する。そして、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、地図情報１２ａにおいて、ノードおよび形状補間点に対応付けて標高を記録する。

勾配特定部１１０ｄは、道路区間の勾配を特定する機能を制御部１１に実行させるモジュールである。すなわち、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、同一の道路区間の両端をなす２個のノードの標高差を、当該道路区間の水平方向の長さで除算することにより、道路区間の勾配を特定する。勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、勾配情報１２ｃにおいて道路区間ごとに勾配を記録する。さらに、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、道路区間のうち、形状補間点同士、または、形状補間点同士とノードによって区切られた詳細な区間ごとに勾配を特定する。

前記実施形態において、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高差が所定閾値ΔＨ以上である場合に、図２Ｄ（図２Ａの接続直線Ｌにおける鉛直断面図）に示すように参照地点対Ｐ１，Ｐ２の間に道路区間が形成できない崖等の段差地形が存在し、当該段差地形の上側または下側に道路が形成されていると推定できる。標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点の標高を道路点Ｔの標高として特定するため、段差地形の上側または下側にそれぞれ存在する参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間が形成されている可能性が高い方の標高（Ｐ１）を道路点Ｔの標高として特定できる。従って、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の間に存在する現実の段差地形に即して正確に道路の標高を特定できる。また、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた一般的な標高データ１２ｂを用意すればよいため、容易に道路点Ｔの標高を特定できる。

また、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を接続する接続直線Ｌと道路区間との交差角θが所定基準よりも垂直に近い場合に、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点の標高を道路点Ｔの標高として特定する。参照地点対Ｐ１，Ｐ２を接続する接続直線Ｌと道路区間との交差角θが垂直に近い場合、接続直線Ｌは道路区間を幅方向に横断する。ここで、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ勾配上に道路区間が存在すると想定した場合、当該勾配は法令上の最大片勾配（１０％）よりも緩くなる。すなわち、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を接続する接続直線Ｌと道路区間との交差角θが垂直に近い場合、最大片勾配に対応する標高差を所定閾値ΔＨとすることができる。

また、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路区間の形状を近似した近似曲線Ｃの道路点Ｔにおける接線Ｄと、接続直線Ｌとがなす角度を交差角θとする。これにより、道路区間の形状が湾曲していても、接続直線Ｌと、道路点Ｔにおける道路区間の方向とがなす交差角θを特定することができる。また、接続直線Ｌの近くに道路点Ｔが存在しない場合でも、接続直線Ｌに対する道路区間の交差角θを正確に特定できる。

さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間の幅方向の中央線（近似曲線Ｃ）からの距離が当該道路区間の幅Ｗ／２の半分以内となる地点（図２Ａの地点Ｐ１）の標高を道路点の標高として特定する。これにより、道路区間の幅方向の中央線に対応するリンクの位置と、当該道路の幅とが規定された地図情報１２ａに基づいて、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する地点を特定できる。

また、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路区間上に存在する場合、道路区間の幅方向の中央線（近似曲線Ｃ）に近い地点（図２Ｂの地点Ｐ２）の標高を道路点Ｔの標高として特定する。ここで、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の間に標高差が所定閾値ΔＨ以上の段差地形が存在しているにも拘わらず、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が双方とも道路区間上に存在する場合、地図情報１２ａが示す道路区間の位置や形状に誤差があると考えられる。このような誤差を考慮すると、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間の幅方向の中央線（近似曲線Ｃ）に近い地点の方が道路区間上に存在する可能性が高いと推定できる。

さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、上方からの落下物から道路区間を保護する保護構造として雪覆い構造または落石防止構造が道路点Ｔに設けられている場合に、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方を道路点Ｔの標高として特定する。すなわち、上方からの落下物を保護する必要があるということは、道路区間は段差地形の下側に位置すると推定でき、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方を道路点Ｔの標高として特定できる。

また、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、地図情報１２ａにおいて道路区間に対応するリンクの端点なすノードと、リンクの途中において当該リンクの形状を特定するための形状補間点とを道路点Ｔとする。道路点Ｔとしてのノードについて標高を特定すれば、経路探索等を行う際にノードについての標高に基づいてリンクコストを設定できる。また、道路点Ｔとしてノードおよび形状補間点について標高を特定すれば、ノードおよび形状補間点によって区切られた詳細な区間ごとに勾配を特定できる。

（２）勾配特定処理：
図３はコンピュータ１０が実行する勾配特定処理のフローチャートである。まず、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、勾配を特定する道路区間を選択する（Ｓ１００）。次に、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間についてのリンクデータを地図情報１２ａから取得する（Ｓ１１０）。さらに、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間上のノードと形状補間点とを取得する（Ｓ１２０）。

参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、選択した道路区間上のノードと形状補間点のいずれか１個を道路点Ｔとして選択する（Ｓ１３０）。道路点Ｔを選択すると、制御部１１は、道路標高特定処理を実行する（Ｓ１４０）。道路標高特定処理において制御部１１は、選択した道路点Ｔの標高を特定する。道路標高特定処理の詳細については後述する。

選択した道路点Ｔの標高を特定すると、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間上のノードと形状補間点とのすべてを道路点Ｔとして選択したか否かを判定する（Ｓ１６０）。選択した道路区間上のノードと形状補間点とのすべてを道路点Ｔとして選択したと判定されなかった場合（Ｓ１６０：Ｎ）、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、ステップＳ１３０に戻り、次の道路点Ｔを選択する。一方、選択した道路区間上のノードと形状補間点とのすべてを道路点Ｔとして選択したと判定された場合（Ｓ１６０：Ｙ）、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間の勾配を特定する。すなわち、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間の両端をなす２個のノードの標高差を、当該道路区間の水平方向の長さで除算することにより勾配を特定する（Ｓ１７０）。さらに、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、選択した道路区間のうち、形状補間点同士、または、形状補間点同士とノードによって区切られた詳細な区間ごとに勾配を特定する。

そして、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、勾配情報１２ｃにおいて、道路区間の勾配と、道路区間における詳細な区間の勾配とを記録する（Ｓ１８０）。次に、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、地図情報１２ａに規定されたすべての道路区間を選択したか否かを判定する（Ｓ１９０）。地図情報１２ａに規定されたすべての道路区間を選択したと判定しなかった場合（Ｓ１９０：Ｎ）、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、ステップＳ１００に戻り、次の道路区間を選択する。一方、地図情報１２ａに規定されたすべての道路区間を選択したと判定した場合（Ｓ１９０：Ｙ）、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、勾配特定処理を終了させる。

（３）道路標高特定処理：
図４はコンピュータ１０が実行する道路標高特定処理（図３：Ｓ１４０）のフローチャートである。参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、選択した道路点Ｔを含むメッシュの頂点を構成する４個の地点を参照地点対の候補として抽出する（Ｓ１４１）。さらに、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、参照地点対の４個の候補のうち、標高差が最大となる２個の地点を抽出する（Ｓ１４２）。すなわち、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、選択した道路点Ｔを含むメッシュの頂点のうち、最大の標高を有する地点と、最小の標高を有する地点とを抽出する。そして、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、メッシュの頂点を構成する４個の地点間における最大の標高差が所定閾値ΔＨ以上であるか否かを判定する（Ｓ１４３）。

メッシュの頂点を構成する４個の地点間における最大の標高差が所定閾値ΔＨ以上であると判定されなかった場合（Ｓ１４３：Ｎ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対の候補として抽出した４個の地点の標高に基づく補間演算により、道路点Ｔの標高を特定する（Ｓ１５２）。すなわち、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路点Ｔを含むメッシュの頂点を構成する４個の地点間の標高差の最大値が所定閾値ΔＨ以上でない場合、当該４個の地点間を接続する仮想的な勾配（平面）上に道路区間が存在していると判断する。例えば、補間演算は、メッシュの頂点を構成する４個の地点のそれぞれと道路点Ｔとの距離に応じた重みによって、当該４個の地点の標高を線形結合することにより行うことができる。

一方、メッシュの頂点を構成する４個の地点間における最大の標高差が所定閾値ΔＨ以上であると判定された場合（Ｓ１４３：Ｙ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、当該最大の標高差を構成する２個の地点を参照地点対として抽出する（Ｓ１４４）。図２Ａ〜図２Ｃに示すように、参照地点対Ｐ１，Ｐ２が抽出できると、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、選択した道路点Ｔを通過する近似曲線Ｃを特定する（Ｓ１４５）。さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、水平方向における近似曲線Ｃと参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ接続直線Ｌとの交差角θが所定基準よりも垂直に近いか否かを判定する（Ｓ１４６）。交差角θは、道路点Ｔにおける近似曲線Ｃの接線Ｄと、接続直線Ｌとが水平方向においてなす角である。

近似曲線Ｃと接続直線Ｌとの交差角θが所定基準よりも垂直に近いと判定されなかった場合（Ｓ１４６：Ｎ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、ステップＳ１５０を実行する。すなわち、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ接続直線Ｌが道路区間を幅方向に横断せず、標高差が所定閾値ΔＨ以上の参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ勾配上に道路区間が存在し得るとして、道路点Ｔを含むメッシュの頂点を構成する４個の地点の標高に基づく補間演算により、道路点Ｔの標高を特定する。

一方、近似曲線Ｃと接続直線Ｌとの交差角θが所定基準よりも垂直に近いと判定された場合（Ｓ１４６：Ｙ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、選択した道路区間の幅Ｗを地図情報１２ａから取得する（Ｓ１４７）。標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路区間上に参照地点対Ｐ１，Ｐ２の少なくとも一方が存在するか否かを判定する（Ｓ１４８）。具体的に、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、水平方向において近似曲線Ｃから道路区間の幅Ｗの半分Ｗ／２の範囲内に参照地点対Ｐ１，Ｐ２の少なくとも一方が存在するか否かを判定する（Ｓ１４８）。

道路区間上に参照地点対Ｐ１，Ｐ２の少なくとも一方が存在すると判定した場合（Ｓ１４８：Ｙ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち近似曲線Ｃに近い方の標高を道路点Ｔの標高として特定する（Ｓ１４９）。すなわち、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ接続直線Ｌが道路区間を幅方向に横断し、参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ勾配上に道路区間が存在し得ないとして、道路区間上、かつ、道路点Ｔに近い方の参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高を道路点Ｔの標高を特定する。なお、道路区間上に参照地点対Ｐ１，Ｐ２の一方のみが存在する場合、当然、参照地点対Ｐ１，Ｐ２のうち道路区間上に存在する一方が近似曲線Ｃの近くに存在することとなる。

道路区間上に参照地点対Ｐ１，Ｐ２の少なくとも一方が存在すると判定しなかった場合（Ｓ１４８：Ｎ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、地図情報１２ａに基づいて、道路区間に保護構造（雪覆い構造または落石防止構造）が設けられているか否かを判定する（Ｓ１５０）。道路区間に保護構造が設けられていると判定した場合（Ｓ１５０：Ｙ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方を道路点Ｔの標高として特定する（Ｓ１５１）。すなわち、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の双方ともが道路区間上に存在しないが、上方から落下物が落下し得ることをもって、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の標高のうち低い方が道路点Ｔの標高であると特定する。

一方、道路区間に保護構造が設けられていると判定されなかった場合（Ｓ１５０：Ｎ）、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、ステップＳ１５２を実行する。すなわち、道路点Ｔと標高が一致する地点として、参照地点対Ｐ１，Ｐ２の一方を絞り込むことができないとして、道路点Ｔを含むメッシュの頂点を構成する４個の地点の標高に基づく補間演算により、道路点Ｔの標高を特定する。ステップＳ１４９，Ｓ１５１，Ｓ１５２のいずれかにおいて道路点Ｔの標高を特定すると、勾配特定部１１０ｄの機能により制御部１１は、勾配特定処理（図３）のステップＳ１６０を実行する。

（４）他の実施形態：
前記実施形態において参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、法令上の最大片勾配に対応する所定閾値ΔＨを設定したが、車両が横転し得ない勾配の上限値に対応する所定閾値ΔＨを設定してもよい。また、制御部１１は、必ずしも接続直線Ｌと近似曲線Ｃとの交差角θの判定を行わなくてもよく、いかなる交差角θであっても参照地点対Ｐ１，Ｐ２を結ぶ勾配上に道路が存在し得ない所定閾値ΔＨを設定してもよい。例えば、参照地点対抽出部１１０ｂの機能により制御部１１は、車両が走行方向に登坂および降坂可能な勾配の上限値に対応する所定閾値ΔＨを設定してもよい。

また、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、円以外の曲線形状を有する近似曲線Ｃを特定してもよく、例えば二次曲線やスプライン曲線等の曲線形状を有する近似曲線Ｃを特定してもよい。さらに、標高特定部１１０ｃの機能により制御部１１は、道路点Ｔにおける近似曲線Ｃの接線Ｄと接続直線Ｌとが交差する交差角θの代わりに、近似曲線Ｃと接続直線Ｌとが直接交差する交差角θが所定基準よりも垂直に近いか否かを判定してもよい。

また、道路標高特定システムとしてのコンピュータ１０は、車両に備えられたナビゲーション装置であってもよい。すなわち、ナビゲーション装置は、現在地点から目的地点まで走行するにあたり車両が走行し得る道路区間を予測し、当該予測した道路区間について勾配を特定してもよい。これにより、ナビゲーション装置は、道路区間の勾配を考慮して走行予定経路の探索を行うことができる。

１０…コンピュータ、１１…制御部、１２…記録媒体、１２ａ…地図情報、１２ｂ…標高データ、１２ｃ…勾配情報、１１０…道路標高特定プログラム、１１０ａ…標高データ取得部、１１０ｂ…参照地点対抽出部、１１０ｂ…信頼度設定部、１１０ｃ…標高特定部、１１０ｄ…勾配特定部、Ｃ…近似曲線、Ｄ…接線、Ｌ…接続直線、Ｐ１，Ｐ２…参照地点対、ΔＨ…所定閾値、θ…交差角。

Claims (9)

1. 複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得手段と、
   道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出手段と、
   前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点を、水平方向における前記道路の形状と、水平方向における前記参照地点対の位置とに基づいて特定し、当該特定した前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定手段と、
   を備える道路標高特定システム。
2. 前記標高特定手段は、前記参照地点対のうち前記道路の幅方向の中央線からの距離が当該道路の幅の半分以内となる前記地点が前記道路上に存在すると特定する、
   請求項１に記載の道路標高特定システム。
3. 複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得手段と、
   道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出手段と、
   前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定手段と、
   を備え、
   前記標高特定手段は、前記参照地点対を互いに接続する接続直線と前記道路との交差角が所定基準よりも垂直に近い場合に、前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する、
   道路標高特定システム。
4. 前記標高特定手段は、前記道路の形状を近似した近似曲線の前記道路点における接線と、前記接続直線とがなす角度を前記交差角とする、
   請求項３に記載の道路標高特定システム。
5. 複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得手段と、
   道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出手段と、
   前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定手段と、
   を備え、
   前記標高特定手段は、前記参照地点対が双方とも前記道路上に存在する場合、前記道路の幅方向の中央線に近い前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する、
   道路標高特定システム。
6. 複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得手段と、
   道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出手段と、
   前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定手段と、
   を備え、
   前記標高特定手段は、上方からの落下物から前記道路を保護する保護構造が前記道路点に設けられている場合に、前記参照地点対の標高のうち低い方を前記道路点の標高として特定する、
   道路標高特定システム。
7. 複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得手段と、
   道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出手段と、
   前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定手段と、
   を備え、
   前記参照地点対抽出手段は、地図情報において前記道路に対応するリンクの端点なすノードと、前記リンクの途中において当該リンクの形状を特定するための形状補間点との少なくとも一方を前記道路点とする、
   道路標高特定システム。
8. 標高データ取得手段が、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得工程と、
   参照地点対抽出手段が、道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出工程と、
   標高特定手段が、前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点を、水平方向における前記道路の形状と、水平方向における前記参照地点対の位置とに基づいて特定し、当該特定した前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定工程と、
   を含む道路標高特定方法。
9. 標高データ取得手段が、複数の地点のそれぞれについて標高が対応付けられた標高データを取得する標高データ取得機能と、
   参照地点対抽出手段が、道路上に存在する道路点から所定距離未満の位置に存在し、かつ、互いの標高差が所定値以上である２個の前記地点を参照地点対として抽出する参照地点対抽出機能と、
   標高特定手段が、前記参照地点対のうち前記道路上に存在する前記地点を、水平方向における前記道路の形状と、水平方向における前記参照地点対の位置とに基づいて特定し、当該特定した前記地点の標高を前記道路点の標高として特定する標高特定機能と、
   をコンピュータに実現させる道路標高特定プログラム。

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