JPH0561407A

JPH0561407A - 図形処理装置

Info

Publication number: JPH0561407A
Application number: JP3244888A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Yoneyama; 潔米山; Kohei Kawano; 孝平川野
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-03-12
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2859004B2

Abstract

(57)【要約】【目的】図形データベース間の整合処理を高精度、か
つ効率良く行えるようにする。【構成】測量精度が高い街区線データを利用して、ユ
ーザーシステムＵＳのホストコンピュータＵＨＣは、セ
ンターシステムＣＳを管理している機関から提供された
基本地図データベースＤＢ１と、自己のユーザーシステ
ムＵＳを管理している事業者により独自に作成され、設
備地図データベースＤＢ２ａの背景の地図となっている
地図のデータベースＤＢ１ａとについて複数組の対応す
る街区線データが指定されると、指定された各組の街区
線間の距離と角度を求め、それら各組の距離と角度から
アフィン変換用パラメータを最小二乗法により決定し、
このアフィン変換用パラメータにより上記設備地図デー
タベースＤＢ２ａ内の設備位置座標データをアフィン変
換して、上記基本地図データベースＤＢ１に適合させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、道路（街区）地図を背
景として電力、水道、ガスなどの各種設備の配設状況を
示す設備地図を重畳させて管理するいわゆるコンピュー
タ・マッピングシステムに係り、特に複数の図面間の整
合をとるのに好適な図形処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のコンピュータ・マッピングシステ
ムでは、例えば電力、水道、ガスなどの各事業者別に独
自に地図データベースを構築していたが、近年、これら
各地図データベースを統合化しようとする気運が高まっ
てきている。

【０００３】図１６はその機運にのっとったコンピュー
タ・マッピングシステムのシステム構成図であり、セン
ターシステムＣＳには、通信回線Ｌにより複数のユーザ
ーシステムＵＳが接続されている。センターシステムＣ
Ｓは、たとえば基本地図データベースを入力し、維持管
理するとともに設備データを預かり保管する機関に設置
され、各ユーザーシステムＵＳは、電信電話、電力、ガ
ス、水道、下水道、地下鉄など、道路を占有する設備を
管理する各事業者に設置されている。

【０００４】センターシステムＣＳは、地図および設備
に関して構築された各種の図形データベースを外部記憶
装置ＣＥＳ上で維持管理するものであり、センターシス
テムＣＳのホストコンピュータＣＨＣは、各ユーザーシ
ステムＵＳの要求に応じて各種の図形データベースの検
索処理を行う。

【０００５】センターシステムＣＳが有する図形データ
ベースは、地形や街区データ、ガスや水道の導管などの
地下埋設物データなどが約２００のレベルで階層化され
ている。この図形データベースは、大別すると、本セン
ターシステムＣＳが設置された上記の機関により作成さ
れ、地形、道路、街区などの地図情報、ビルなどの構築
物の占有位置、名称など地図に関する各種のデータをデ
ータベース化した基本地図データベースＤＢ１と、上記
のような各事業者により個別に作成されて本機関に提供
された設備の配設状況に関する各種データをデータベー
ス化した設備地図データベースＤＢ２とに分けられる。

【０００６】各事業者に設置されたユーザーシステムＵ
Ｓは、自己の管理下に属する設備の配設状況に関する各
種データを地形や街区データと対応づけてデータベース
化した図形データベース（地形や街区の線などの位置座
標データからなる地図に関する地図データベースと、例
えばガスの導管などの設備の位置座標データからなる設
備に関する設備地図データベースＤＢ２とにより構成さ
れている）を、自己の外部記憶装置ＵＥＳ上で個別に登
録、更新、検索するなどして維持管理するものである
が、自己の管理下に属する設備を改修する場合など、他
の事業者が管理している設備を破損しないようにするた
めに、他の事業者が管理している設備の配設状況を調査
しなければならない場合があるため、センターシステム
ＣＳに提供されている他の事業者の管理下にある設備の
設備地図データベースＤＢ２を検索する機能をも有して
いる。

【０００７】また、各事業者の管理下にある設備の設備
地図データベースＤＢ２は、上記機関により作成された
地図（基本地図データベースＤＢ１）ではなく、各事業
者によりそれぞれ独自に測量などが行われて作成された
地図（地図データベースＤＢ１ａ）を背景としている場
合もあるが、各設備地図データベースＤＢ２の背景とな
る地図としては、上記機関により作成された基本地図デ
ータベースＤＢ１を共通に使用するよう要請されてい
る。すなわち、基本地図データベースＤＢ１を背景とし
た設備地図データベースＤＢ２のみをセンターシステム
ＣＳに提供するよう要請されている。以下、設備地図デ
ータベースＤＢ２については、各事業者にて独自に作成
された地図（地図データベースＤＢ１ａ）を背景とした
ものは、設備地図データベースＤＢ２ａと呼び、上記機
関にて作成された地図（基本地図データベースＤＢ１）
を背景としたものは、設備地図データベースＤＢ２ｂと
呼ぶこととする。

【０００８】上記要請の意義は、各事業者にて個別に独
自に作成された地図間では、測量方法の違いや測量誤差
などにより同一地点の位置座標データがずれており、他
の事業者の設備の配設状況と自己の設備の配設状況とを
同時に出力しても、他の事業者の設備との位置関係を正
確に把握できなくなり、他の事業者の設備を破損してし
まうのを未然に防止することにある。

【０００９】この要請に従って、各事業者には上記機関
から基本地図データベースＤＢ１が提供される。しか
し、各事業者が基本地図データベースＤＢ１を背景とし
た設備地図データベースＤＢ２ｂに修正するためには、
各事業者は、提供された基本地図データベースＤＢ１の
必要なデータを伸縮性のない透明紙に出図し、独自に作
成した地図データベースＤＢ１ａとその地図に対応する
設備地図データベースＤＢ２ａとを１枚の別の上記透明
紙に合わせて出図し、これら透明紙を重ね合わせて基本
地図データベースＤＢ１の地図に記載されている道路、
街区などに整合するように設備を移動させてトレース
し、これを入力原稿紙として再度入力しなければならな
かった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】このようなトレースを
伴う設備地図データベースＤＢ２の整合方法では膨大な
費用を必要とするため、各事業者が上記機関への参加を
ためらうことになるという問題が生じた。

【００１１】そこで、このような修正（整合）処理を、
たとえば特開昭６２−２７８６７９号公報、特開昭６４
−１５８７３号公報に記載された方法などのように、コ
ンピュータにより実行させることを考えてみたが、これ
らの方法はいずれも図郭の４隅の点データを基本として
アフィン変換などのパラメータを定めており、測量が異
なると図郭と図郭内の地図との間の相対位置がずれてく
るので利用できないことが判明した。

【００１２】また、特開平１−２４０９８３号公報に記
載されたもの、すなわち、家屋などを対象として多角形
の頂点座標から重心と傾きを求めて変換するというよう
に、点座標を用いて変換入力する方法を利用することを
検討してみた。しかし、この方法を図面全体に拡張して
考えてみると、地図データの点座標としてポストや基準
点など双方の地図に共通して記載されているものが多数
あればよいが、各事業者が所有している地図データベー
スＤＢ１ａは、道路、街区、歩道、中央分離帯など線デ
ータを中心とした地図になっており、双方の地図に共通
して記載されている点は非常に少なく、利用可能な点と
しては上記の各線の交点である交差点位しかない。しか
し、交差点は形状が複雑なためその付近の測量精度がど
うしても悪くなり、また、交差点は経年変化も多いこと
から、点座標（交点座標）を用いる変換方式では変換精
度が悪くならざるを得ないという問題があり、採用でき
ない。

【００１３】また、オペレータが表示画面上で設備の補
正位置指定を設備ごとに行わずに自動化するようにした
例として特開平２−４７７７５号公報に記載された「図
形補正装置」がある。この「図形補正装置」は、２種類
の地図の間に位置ずれがある場合に、道路線、街区線な
どの境界を示す線で囲まれた領域を自動的に抽出して、
両地図間の各領域ごとの対応づけを行い、領域内の設備
データを平行移動して他方の地図を基準（背景）とした
設備データに変換・補正するものであり、線データに着
目している点で優れている。しかし、領域の対応づけ
は、道路線、街区線などの境界を示す線で囲まれた領域
ごとに行っているため、たとえば道路拡張工事や交差点
の隅切り工事などにより道路線、街区線が経年変化した
場合にも、その経年変化が無いものとして領域の抽出や
対応づけ、設備データの平行移動を実行するので、却っ
て設備データの位置ずれが大きくなってしまうこともあ
るという問題があった。また、領域の抽出や対応づけを
自動的に行うにあたって、例外事項を少なくしたプログ
ラムを作成するのが困難であり、開発期間が長期となる
とともに高価にならざるを得ないという問題があった。
したがって、この「図形補正装置」も採用を見合わさざ
るを得なかった。

【００１４】そこで、種々検討した結果、次の知見を見
いだした。

【００１５】すなわち、２種類の地図間の位置ずれの原
因は、地形作成測量が平板測量であるとか、航空測量で
あるとかいった測量方法の差異、基準点測量誤差、測量
誤差、トレース誤差、データベース化するときの入力誤
差などによるものである。建設省公共測量作業規程によ
れば、１／５００縮尺測量のトータル標準誤差を０．５
ｍｍ以内としているが、同一測量誤差によっても作業時
期が異なると２〜３ｍｍの誤差は生じているようであ
る。これらを総合して考えると、地図データベース間の
ずれは、１ｍの地図の場合で１０ｍｍ以内、すなわち１
／１００以下であると考えてもよい。従って、微少移
動、微少角の原理、すなわち線形的な取扱いが許容され
ることとなる。これは、統計的に求めたパラメータによ
ってアフィン変換を行えることを示唆している。

【００１６】本発明は、このような点にかんがみてなさ
れたもので、その目的は、多数の線データを用いた統計
的手法により決定されたアフィン変換用のパラメータに
基づいて設備データを変換することにより、所定の地図
を基準として作成された設備データを高精度、かつ効率
良く他の地図に整合させることができる図形処理装置を
提供することである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による図形処理装置は、図１に示した機能ブ
ロック図に示したように、地形、街区などからなる地図
の位置座標データｍＲを記憶した第１の図形データベー
スＲと、第１の図形データベースＲの地図とは別に作成
された地図の位置座標データｍＳ、および該地図の位置
座標データｍＳと対応してガス管、水道管などの設備の
位置座標データｅＳを記憶した第２の図形データベース
Ｓとを有する図形処理システムにおいて、少なくとも前
記第１の図形データベースＲ、および第２の図形データ
ベースＳの対応する複数組の地図の線を指定する指定手
段Ｔと、該指定手段Ｔにより指定された各組の地図の線
間の距離と角度を計算する計算手段Ｕと、該計算手段Ｕ
により計算された各組の距離と角度を用いてアフィン変
換用のパラメータを最小二乗法により決定するパラメー
タ決定手段Ｖと、前記第２の図形データベースＳの設備
の位置座標データｅＳを前記第１の図形データベースＲ
の地図の位置座標データｍＲに対応するよう修正すべ
く、前記第２の図形データベースＳの設備の位置座標デ
ータｅＳを前記パラメータ決定手段Ｖにより決定された
アフィン変換用のパラメータを用いてアフィン変換する
アフィン変換手段Ｗとを備えている。

【００１８】

【作用】例えば、第１の図形データベースＲ、および第
２図形データベースＳの対応する区域のデータが重畳さ
れてグラフイックディスプレイに表示されている状態
で、ディジタイザなどの指定手段Ｔにより第１の図形デ
ータベースＲ、および第２図形データベースＳの対応す
る６５組の街区線（位置座標データｍＲ、ｍＳ）を指定
したとする。なお、この場合、指定手段Ｔは、街区線そ
れ自体が指定されずにその街区線の近傍の点が指定され
た場合は、その点に最も近い街区線が指定されたものと
みなして処理することも可能である。

【００１９】指定手段Ｔにより街区線が指定されると、
計算手段Ｕは、指定された６５組の街区線について、た
とえば指定された一方の地図の街区線上の点から他方の
地図の対応する街区線上に垂線をおろして、その垂線の
長さと角度を計算する。すなわち、指定された６５組の
街区線について、上記垂線の長さと角度を算出する。す
ると、パラメータ決定手段Ｖは、計算手段Ｕにより計算
された６５組の垂線の長さと角度を用いて、ｘ_i ＝ＡＸ
_i ＋ＢＹ_i ＋Ｃ、ｙ_i ＝ＤＸ_i ＋ＥＹ_i ＋Ｆなる一般式
（ただし、この場合、_i ＝１，２，３，〜６５）により
示されるアフィン変換用のパラメータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，
Ｅ，Ｆを最小二乗法により決定する。なお、パラメータ
決定手段Ｖは、最小二乗法によりアフィン変換用のパラ
メータＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを決定するにあたり、計
算手段Ｕにより計算された各組の垂線の長さと角度のう
ち、その標準偏差から大きくずれたものを除外したり、
区域別に行ったり、指定された地図の線の種別（国道、
市道など）に応じて重みづけをしたり、対応する点が一
部指定された場合に、それら点を結ぶ線分のＸ座標成
分、Ｙ座標成分が指定されたものとみなしてパラメータ
を決定することもできる。

【００２０】そして、アフィン変換手段Ｗは、第２の図
形データベースＳの設備の位置座標データｅＳを第１の
図形データベースＲの地図の位置座標データｍＲに対応
するように修正すべく、第２の図形データベースＳの設
備の位置座標データｅＳをパラメータ決定手段Ｖにより
決定されたアフィン変換用のパラメータを用いてアフィ
ン変換する。

【００２１】従って、多数の線データを用いた統計的手
法により決定されたアフィン変換用のパラメータに基づ
いて設備データを変換することにより、所定の地図を基
準として作成された設備データを高精度、かつ効率良く
他の地図に整合させることができる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２３】本実施例におけるコンピュータ・マッピン
グシステムのハード的な構成は、従来例の項で説明した
図１６と全く同様であるので、本実施例も図１６を参照
しながら説明する。ただし、従来例の項で説明した内容
と重複する部分については説明を省略する。

【００２４】ユーザーシステムＵＳは、上記ホストコン
ピュータＵＨＣ、外部記憶装置ＵＥＳの他に、タブレッ
ト１、デジタイザー２、グラフィクディスプレイ３、パ
ソコン４、ハードコピー機５などからなる端末機器群Ｔ
Ｇを有している。

【００２５】タブレット１は、図形データベースを検索
する際に使用され、ホストコンピュータＵＨＣに種々の
作業を命令する。この際、検索のための各種の作業（処
理）内容が印刷されたメニューシートをタブレット１の
上に貼り付け、ライトペンでメニューシートの枠の４隅
などを指定した上で、所望のメニューをライトペンで選
択して指示する。

【００２６】デジタイザ２は、たとえばガス管の位置デ
ータ（座標データ）、ガス管の材質、太さなどの属性な
どの図形データの入力に使用され、このデジタイザ２で
もメニューシートを利用して入力内容を指示する。ただ
し、メニューの選択などは、カーソルにより行う。

【００２７】グラフィクディスプレイ３は、外部記憶装
置ＵＥＳに記憶された図形データベース上の情報を図形
形式で表示するものであり、タブレット１により指示さ
れた検索内容に基づいて選択的に表示する。この場合、
カラー表示するのが好ましい。

【００２８】パソコン４は、街、家屋などの名称など、
座標データ以外の文字データを入力する場合などに使用
される。また、ハードコピー機５は、グラフィクディス
プレイ３に表示された図形データを図面として紙にコピ
ーするの利用され、なお、ホストコンピュータＵＨＣに
接続された静電プロッタ６は、外部記憶装置ＵＥＳに記
憶された図形データベース上の情報を図面として紙に出
図するのに利用される。

【００２９】［第１実施例］次に、独自に作成した地図
を背景とした設備地図データベースＤＢ２ａの設備位置
座標データを、基本地図データベースＤＢ１の地図を背
景としたものに変換する変換動作の第１実施例を説明す
る。なお、この変換処理は、各ユーザーシステムＵＳ内
のホストコンピュータＵＨＣを中核として実行される
が、ユーザーシステムＵＳ内の外部記憶装置ＵＥＳに
は、たとえば基本地図データベースＤＢ１が記録された
磁気テープを上記機関から借りて読み込ませるというよ
うにして、基本地図データベースＤＢ１が記憶されてい
るものとして説明する。

【００３０】ユーザーシステムＵＳのオペレーターは、
ディジタイザ２に貼り付けたメニューシートの中から数
字を選択して入力することにより、メッシュ番号を指定
する。指定されたメッシュ番号は、通信回線ＵＬにより
ユーザーシステムＵＳ内のホストコンピュータＵＨＣに
伝送される。すると、ホストコンピュータＵＨＣは、基
本地図データベースＤＢ１から指定に係るメッシュ番号
に対応する街区線位置座標データ（歩道、中心線などの
地形データでもよいが、街区は経年変化が少ないので、
街区線を用いる。以下、街区線を例にとり説明する）を
取り出し、ユーザーシステムＵＳ内の端末機器群ＴＧが
理解できる書式データに変換後、メッシュ番号を指定し
た端末機器群ＴＧに伝送する。端末機器群ＴＧは、伝送
されたデータを内部コマンドに変換して、グラフィック
ディスプレイ３に指定された色で表示する。これまでの
動作は、図２のステップ（Ｆ−１０１）に相当し、グラ
フィックディスプレイ３の表示内容は、例えば図３のよ
うになる。なお、図３では、基本地図の街区線Ｌａは点
線で示されているが、実際には赤など他の部分と異なる
色で表示できるようにすれば、他の部分との区別が一層
容易になる。

【００３１】次に、ホストコンピュータＵＨＣは、独自
に作成した地図を背景とする設備地図データベースＤＢ
２ａから、指定に係るメッシュ番号に対応する街区線位
置座標データを取り出し、基本地図データベースＤＢ１
の場合と同様の表示処理を行う。この際、図４に示した
ように、基本地図の街区線Ｌａと設備地図の街区線Ｌｂ
とは、グラフィックディスプレイ３の同一画面上に重畳
して表示される。また、設備地図データベースＤＢ２ａ
の基準座標が、基本地図データベースＤＢ１の基準座標
と異なるときは、例えば「コンピュータディスプレイに
よる図形処理工学」（日刊工業出版、１９８１年６月１
０日発行）の８１ページに記載されているような手法に
より、設備地図データベースＤＢ２ａの位置座標を変換
して、基本地図データベースＤＢ１の基準座標を基準と
した位置座標にする。この処理は、図２のステップ（Ｆ
−１０２）に相当する。なお、図４では設備地図の街区
線Ｌｂは実線としているが、実際には黄色などで表示
し、基本地図の街区線Ｌａなどとの区別が容易にできる
ようにするとよい。図４は、基本地図データベースＤＢ
１の街区線Ｌａと、設備地図データベースＤＢ２ａの街
区線Ｌｂとの間にずれがあることを示している。

【００３２】次に、オペレータは、基本地図データベー
スＤＢ１の任意の街区線の近傍にカーソルマークＣＭを
移動して（図３、図４参照）、その座標を入力する。す
ると、カーソルマークＣＭの位置座標は、通信回線ＵＬ
を通してホストコンピュータＵＨＣに送られ、ホストコ
ンピュータＵＨＣは、基本地図データベースＤＢ１の街
区位置座標データを検索し、送信されたカーソルマーク
ＣＭの位置座標と最も距離の近い街区線の線分データを
検索し、この最短距離の線分（図５の街区線Ｌａを参
照）が指定されたものとみなすとともに、カーソルマー
クＣＭの位置座標からその線分におろした垂線との交点
の位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）を計算する（図５の街区線Ｌ
ａ、点Ｐ１を参照）。この過程が図２のステップ（Ｆ−
１０４）である。このステップ（Ｆ−１０４）におい
て、最も距離の短い街区線の線分の検索は、カーソルマ
ークＣＭの位置座標から例えば全ての線分との距離を計
算する方法であり、昭和６１年９月１０日発行のＢｉｔ
誌別冊「計算幾何学と地理情報処理」の４０ページなど
に詳述されている。また、検索した最短距離の線分と、
その線分にカーソルマーク位置座標から降した垂線との
交点Ｐ１の位置座標（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）は、初等幾何学から
簡単に求められる。

【００３３】次に、オペレータは、基本地図データベー
スＤＢ１上の上記指定した街区線Ｌａに対応する設備地
図データベースＤＢ２ａ上の街区線Ｌｂの近傍に、カー
ソルマークＣＭを移動し、その座標を入力する。する
と、ホストコンピュータＵＨＣは、上記基本地図データ
ベースＤＢ１の取扱と同様の方法により、カーソルマー
クＣＭの位置座標と最も距離の近い設備地図データベー
スＤＢ２ａ上の街区線Ｌｂの線分データを検索し、この
最短距離の線分が指定されたものとみなす（図５の街区
線Ｌｂを参照）。この過程が図２のステップ（Ｆ−１０
５）である。

【００３４】このように、基本地図データベースＤＢ１
と設備地図データベースＤＢ２ａとの対応する街区線そ
れ自体をカーソルマークで正確に指定することなく、対
応する街区線のそれぞれ近傍を指定すれば良いので、オ
ペレータの負担が軽くなる。次に、ホストコンピュータ
ＵＨＣは、指定された街区線間の距離と角度（傾斜）を
計算する（ステップＦ−１０６）。この計算は次のよう
にして行う。すなわち図５の上記の点Ｐ１の位置座標を
（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）、カーソルマークＣＭの位置座標と最も
距離の近い設備地図データベースＤＢ２ａ上の街区線Ｌ
ｂの線分の位置座標を（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）、（Ｘ₃ ，Ｙ₃ ）
とすると、その角度θ_i は、ａ＝Ｙ₂−Ｙ₃ ，ｂ＝Ｘ₃
−Ｘ₂ として、

【００３５】

【数１】θ_i ＝ｓｇｎ（ｂ／ａ）・ｔａｎ^-1｜ｂ／ａ｜（ただし、−π／２＜θ_i ＜π／２，ａ＝０のときθ_i
＝π／２）で計算できる。ここで、右辺のｓｇｎ（ｂ／ａ）は、街
区線Ｌｂの線分のベクトル方向が第２，第４象限にある
ときは正、第１，第３象限にあるときは負となることを
示している。

【００３６】一方、長さＬ_i は、Ｂｉｔ誌別冊「計算幾
何学と地理情報処理」の４０ページを参考にして、ｃ＝
（Ｘ₃ −Ｘ₂ ）Ｙ₂ ＋（Ｙ₂ −Ｙ₃ ）Ｘ₂ として、

【００３７】

【数２】Ｌ_i ＝ｓｇｎ（ａ）・（ａＸ₁ ＋ｂＹ₁-ｃ）／
（ａ² ＋ｂ² ）^1/2 で計算できる。ここで右辺のｓｇｎ（ｂ／ａ）は、街区
線Ｌｂの線分のベクトル方向が第１象限や第２象限にに
あるときは正負の符号を逆転させることにより、街区線
Ｌｂの線分のベクトルが逆向きのときにも同一の取扱い
が可能となるようにするものである。

【００３８】図２のステップ（Ｆ−１０４）〜（Ｆ−１
０７）をオペレータが必要な数だけ繰り返すが、ホスト
コンピュータＵＨＣは、その間、図２のステップ（Ｆ−
１０３）とステップ（Ｆ−１０７）にて、繰り返し数を
カウントし、オペレータが終了を指示することにより、
ステップ（Ｆ−１０８）の判断を経て、カウント数Ｎを
決定する。

【００３９】次に、図２のステップ（Ｆ−１１０）に示
すアフィン変換用パラメータの計算について詳述する。
図６に示すように、ｌ_i ＝Ｌ_i−ｘ_i ｃｏｓθ_i −ｙ_i
ｓｉｎθ_i として、ｘ_i 、ｙ_i に対する次式のアフィン
変換を考える。なお、図６では分かり易くするためベク
トルｌ_i 、ｘ_i 、ｙ_i を平行移動して示してあり、実際
にはベクトルＬ_i とベクトルｌ_i とは重なっている。

【００４０】

【数３】ｘ_i ＝ＡＸ_i ＋ＢＹ_i ＋Ｃｙ_i ＝ＤＸ_i ＋ＥＹ_i ＋Ｆ結果として、

【００４１】

【数４】ｌ_i ＝Ｌ_i −ｃｏｓθ_i(ＡＸ_i ＋ＢＹ_i ＋Ｃ）
−ｓｉｎθ_i(ＤＸ_i ＋ＥＹ_i ＋Ｆ）を得る。このｌ_i の二乗和が最小となるための条件は、

【００４２】

【数５】である。計算結果は未定数パラメータをＡ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｅ，Ｆとした連立方程式となり、行列で示すと次式
の通りである。

【００４３】

【数６】［Ｋ_hj］［Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，１］＝０［Ｋ_hj］は、Ｋ_11, Ｋ_12, …Ｋ_17, …Ｋ_61, …Ｋ₆₇とい
うように４２個の係数の行列になるが、例えば、この中
のＫ₁₁〜Ｋ₁₇を示すと次のようになる。

【００４４】

【数７】この連立方程式を解くには、例えば「ＦＯＲＴＲＡＮ７
７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ＨＣ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うち、ＡはＸ方向の伸縮
率、（Ｂ＋Ｄ）／２は扁平率、ＣはＸ方向の移動量、
ＥはＹ方向の伸縮率、（Ｂ−Ｄ）／２は回転量、ＦはＹ
方向の移動量に関するものである。

【００４５】次に、図２のステップ（Ｆ−１１１）にお
ける設備地図データベースＤＢ２ａの設備位置座標デー
タに対するアフィン変換処理を説明する。例えば、基本
地図データベースＤＢ１の街区線Ｌａと、設備地図デー
タベースＤＢ２ａの街区線Ｌｂおよび設備の配設ライン
Ｌｃとの位置関係が図７のようになっている場合、設備
地図データベースＤＢ２ａの街区線Ｌｂと設備の配設ラ
インＬｃとの間に保たれている相対位置関係は、基本地
図データベースＤＢ１の街区線Ｌａと設備の配設ライン
Ｌｃとの間では大きくずれてしまうので、上記のように
して複数の線データ間の距離と角度から最小二乗法によ
り求めたアフィン変換用パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、
Ｅ、Ｆに基づいて、設備の配設ラインＬｃの位置座標デ
ータをアフィン変換するのである。

【００４６】すなわち、設備地図データベースＤＢ２ａ
の設備の配設ラインＬｃの座標をＸ，Ｙとし、上記アフ
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、

【００４７】

【数８】Ｘ^* ＝Ｘ＋（ＡＸ＋ＢＹ＋Ｃ）Ｙ^* ＝Ｙ＋（ＤＸ＋ＥＹ＋Ｆ）となる。この座標変換を全ての配設ラインＬｃの線分に
ついて行う。図８に変換後の設備の配設ラインＬｃおよ
び基本地図データベースＤＢ１の街区線Ｌａを表示した
例を示す。図８と図７を比較すると、変換後は変換前に
比べて、基本地図データベースＤＢ１の街区線Ｌａと設
備の配設ラインＬｃとの相対位置関係が改善されている
ことが分かる。

【００４８】定量的な改善例を示すために、具体的に６
５点について測定、計算した結果（図２における入力数
Ｎが６５の場合）を正規確率紙に展開すると図９のよう
になり、誤差と累積百分率の関係がほぼ直線となってい
ることから誤差は正規分布をしていることが分かる。こ
の直線で表された誤差の正規分布を分かりやすくするた
め、誤差の大きさ別の分布状況を図１０に示す。なお、
図９と図１０において、点線は、アフィン変換しない場
合の基本地図データベースＤＢ１の街区線Ｌａと設備地
図データベースＤＢ２ａの街区線Ｌｂとの間の距離の誤
差を示し、実線は基本地図データベースＤＢ１の街区線
Ｌａと、アフィン変換された設備地図データベースＤＢ
２ａの街区線Ｌｂとの間の距離の誤差を示している。図
９、図１０はアフィン変換の前後ともに、線間の距離の
誤差は正規分布にのることを示している。このように誤
差が正規分布をしていることは、統計的に図形処理を行
うことが妥当であることを示唆している。また、誤差の
平均値および標準偏差は、アフィン変換前はそれぞれ
０．４ｍｍ，０．３３ｍｍであるのに対し、アフィン変
換後前はそれぞれ０．０１ｍｍ、標準偏差が０．２６ｍ
ｍというように改善されていることを示している。

【００４９】最後に、図２のステップ（Ｆ−１１２）の
とおり、アフィン変換後の設備位置座標データを設備地
図データベースＤＢ２ｂの空き領域に格納して終了す
る。なお、アフィン変換を全てのメッシュについて実行
した後は、各事業者にて独自に作成した地図の地図デー
タベースＤＢ１ａと、その地図データベースＤＢ１ａの
地図を背景とした設備地図データベースＤＢ２ａとは消
去することができる。すなわち、ユーザーシステムＵＳ
の外部記憶装置ＵＥＳ内のデータベースとしては、変換
処理前は、図１１（ａ）に示したように、各事業者が独
自に作成した地図データベースＤＢ１ａと、その地図デ
ータベースＤＢ１ａの地図を背景とした設備地図データ
ベースＤＢ２ａとが保存され、変換処理時には、図１１
（ｂ）に示したように、各事業者が独自に作成した地図
データベースＤＢ１ａと、その地図データベースＤＢ１
ａの地図を背景とした設備地図データベースＤＢ２ａ
と、上記機関から提供された基本地図データベースＤＢ
１と、その基本地図データベースＤＢ１の地図を背景と
した設備地図データベースＤＢ２ｂとが保存され、全て
のメッシュについて変換処理が完了した後は、図１１
（ｃ）に示したように、前記基本地図データベースＤＢ
１と、その基本地図データベースＤＢ１の地図を背景と
した設備地図データベースＤＢ２ｂとが保存されること
となる。

【００５０】以上説明したように、測量精度が高く、経
年変化の少ない地図の線データを利用することにより、
精度の高いアフィン変換用パラメータを決定することが
できる。また、線データを利用すれば、線データを厳密
に指定せずその近くの点を指定した場合にも内部処理に
より線データを特定できるようになるので、オペレータ
の入力操作も容易になる。しかもアフィン変換用パラメ
ータは最小二乗法という統計的な手法により計算される
ため、オペレータが多少不適切な街区線などを指定して
も変換精度にそれほど影響を与えず、オペレータの注意
力に左右されない安定した値を得ることができるので、
精度の高い変換ができるようになる。

【００５１】［第２実施例］次に、第２実施例を図１
２、図１３を参照しながら説明する。この第２実施例
は、図４に示したような交差点の隅切りなどが行われて
街区（街区線データ）が経年変化しているにも拘らず、
オペレータがその事実に気づかずに経年変化に係る街区
線を入力指定すると、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、その経年変化したと思われ
るデータを除外してアフィン変換パラメータを求めるよ
うにしたものである。なお、図４の領域Ｅの部分のよう
に、都市計画に基づく土地の収用が遅れたために街区線
そのものが変化しているので、その変化した街区線が指
定された場合にもこれを除外して、アフィン変換パラメ
ータを求める。このように、指定された線データを除
外する場合、ホストコンピュータＵＨＣがオペレータの
助けをかりずに全く自動的に行う例と、ホストコンピュ
ータＵＨＣがオペレータの助けをかりて半自動的に行う
例とが考えられる。

【００５２】自動的に除外する場合は、ホストコンピュ
ータＵＨＣは、図２のステップ（Ｆ−１１０）におい
て、次のような処理を行う。

【００５３】すなわち、格納されている座標Ｘ_i _,
Ｙ_i、距離Ｌ_i 、角度θ_i の組の全てを取り出す（図１
２のステップＦ−２０１）。次に、取り出した各組のデ
ータに基づいて、それぞれ上述した

【数４】のｌ_i ＝Ｌ_i −ｃｏｓθ_i(ＡＸ_i ＋ＢＹ_i ＋Ｃ）−ｓｉｎ
θ_i(ＤＸ_i ＋ＥＹ_i＋Ｆ）なる演算を行い、アフィン変換後の距離となるｌ_i を入
力数分について求める（ステップＦ−２０２）。そし
て、求めた各ｌ_i の標準偏差Ｓを計算する（ステップＦ
−２０３）。

【００５４】次に、閾値をα（例えば２や３）として、
｜ｌ_i ｜＞Ｓαを満足する全てのｌ_i を、経年変化した
街区線データに対応するものとみなして消去する（ステ
ップＦ−２０４）。そして、消去したｌ_i の数をｎとし
て、Ｎ−ｎを正規の入力数Ｎとし（ステップＦ−２０
５）、その正規の入力数Ｎ分のｌ_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Ｆ−２０６）。

【００５５】半自動的に除外する場合は、ホストコンピ
ュータＵＨＣは、図２のステップ（Ｆ−１１０）におい
て、図１３のような処理を行う。この処理は、図１２の
自動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。

【００５６】各ｌ_i の標準偏差Ｓを計算した後は、閾値
をα（例えば２や３）として｜ｌ_i｜＞Ｓαを満足する
全てのｌ_i に対して、これらｌ_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立てる（ステ
ップＦ−２０４ａ）。そして、各組について、座標Ｘ_i
_, Ｙ_i を起点とする長さｌ_i 、角度θ_i のベクトルをグ
ラフィックディスプレイ３に表示する（ステップＦ−２
０４ｂ）。この際、ｌ_i は小さな値でありベクトルが見
づらいので、数１０倍に拡大して表示するとともに、フ
ラグが立っているものについては、経年変化した街区線
データに関するものである可能性が高いことをオペレー
タに示すため、ほかのものとは別の色で表示する。

【００５７】そこで、オペレータは、除外対象のベクト
ルを指定する（ステップＦ−２０４ｃ）。次に、図１１
の場合と同様に、残りのｌ_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
が求められる（ステップＦ−２０５，２０６）。

【００５８】このように、不適切な指定データを自動的
に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することができる。

【００５９】［第３実施例］次に、第３実施例を図１４
を参照しながら説明する。この第３実施例の主旨は次の
とおりである。例えば、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基
本地図データベースＤＢ１の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は、補正した区域と補正し
ない区域とでは、基本地図データベースＤＢ１の街区線
Ｌａと設備地図データベースＤＢ２ａの街区線Ｌｂとの
間の誤差が大きく相違している場合がある。このような
場合には、アフィン変換用パラメータを区域別に決定し
ないと、アフィン変換用パラメータの精度が悪くなって
しまう。そこで、第３実施例では、区域別にアフィン変
換用パラメータを決定するようにしている。

【００６０】すなわち、第３実施例では、ホストコンピ
ュータＵＨＣは、図２のステップ（Ｆ−１０９）の後、
格納されている座標Ｘ_i _, Ｙ_i 、距離Ｌ_i 、角度θ_i の
組の全てを取り出す（図１４のステップＦ−３０１）。
次に、取り出した各組のデータに基づいて、それぞれ上
述した

【数４】のｌ_i ＝Ｌ_i −ｃｏｓθ_i(ＡＸ_i ＋ＢＹ_i ＋Ｃ）−ｓｉｎ
θ_i(ＤＸ_i ＋ＥＹ_i＋Ｆ）なる演算を行い、アフィン変換後の距離となるｌ_i を求
める（ステップＦ−３０２）。そして、各組について、
座標Ｘ_i _, Ｙ_i を起点とする長さｌ_i 、角度θ_iのベク
トルを数１０倍に拡大してグラフィックディスプレイ３
に表示する（ステップＦ−２０３）。

【００６１】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Ｆ−
３０４）。すると、ホストコンピュータＵＨＣは、区分
された１つの区域に関する全てのｌ_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Ｆ−３０５）。そして、決
定したアフィン変換用パラメータにより、その区域の全
ての設備位置座標データをアフィン変換する（ステップ
Ｆ−３０６）。次に、残りの区域についてステップ（Ｆ
−３０５）とステップ（Ｆ−３０６）と全く同様の処理
を行う（ステップＦ−３０７）。そして、最後に、オペ
レータは、各区域間の境界部分の設備位置座標データに
ついて、接合編集を行って（ステップＦ−３０８）、終
了する。

【００６２】［第４実施例］次に、第４の実施例につい
て説明する。第４の実施例は、街区線の種別、例えば国
道、都道、区道、市道、私道、歩道などに応じて重みづ
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。例えば、国道、都道、区道、市道、私道、歩道に
ついて、それぞれ１つずつ街区線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、重要度の高い街区線に沿
った設備位置座標データほど高精度にアフィン変換され
ることとなる。

【００６３】［第５実施例］次に、第５の実施例につい
て説明する。第５の実施例は、基本地図データベースＤ
Ｂ１の地図と、変換対象の設備データベースＤＢ２ａの
背景となっている地図データベースＤＢ１ａの地図と
に、それぞれ基準点が記されている場合において、それ
ら基準点が図２のステップ（Ｆ−１０４）、ステップ
（Ｆ−１０５）にて指定されたときも、基準点の座標位
置データをＸ成分とＹ成分とに分割することにより、線
データ間の距離と角度に基づいてアフィン変換用のパラ
メータを決定する図２の処理を全く同様に実行するよう
にしたものである。

【００６４】すなわち、指定された基本地図データベー
スＤＢ１上の基準点と、地図データベースＤＢ１ａの基
準点の座標位置データが、それぞれ、図１５に示したよ
うに、（Ｘ₁ ，Ｙ₁ ）、（Ｘ₂ ，Ｙ₂ ）であったとする
と、図２のｉ＋１番目、ｉ＋２番目におけるステップ
（Ｆ−１０４）では、それぞれＸ軸、Ｙ軸が街区線とし
て指定されたものとみなして、ｉ＋１番目におけるステ
ップ（Ｆ−１０６）では指定街区線間の距離Ｌ_i+1 を
（Ｘ₁ −Ｘ₂ ）、角度θ _i+1を０度とし、ｉ＋２番目に
おけるステップ（Ｆ−１０６）では指定街区線間の距離
Ｌ_i+2 を（Ｙ₁ −Ｙ₂ ）、角度θ_i+2 を９０度として処
理するのである。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の図形処理
装置によれば、多数の線データを用いた統計的手法によ
り決定されたアフィン変換用のパラメータに基づいて設
備データを変換することにより、所定の地図を基準とし
て作成された設備データを高精度、かつ効率良く他の地
図に整合させることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の機能ブロック図である。

【図２】本発明の第１実施例における複数の地図データ
間の整合動作を示すフローチャートである。

【図３】基本地図データベースの街区データの表示例を
示す図である。

【図４】基本地図データベースの街区データと設備地図
データベースの街区データとの同時表示例を示す図であ
る。

【図５】基本地図データベースの街区線上の点と、この
基本地図データベースの街区線に対応する設備地図デー
タベースの街区線の決定処理を説明するための図であ
る。

【図６】アフィン変換を説明するための図である。

【図７】基本地図データベースの街区データと設備地図
データベースの街区データおよび設備データとの同時表
示例を示す図である。

【図８】アフィン変換後の基本地図データベースの街区
データと設備地図データベースの設備データとの同時表
示例を示す図である。

【図９】アフィン変換による街区データの補正効果を正
規確率紙に展開した図である。

【図１０】図９の内容を誤差の大きさ別に示した図であ
る。

【図１１】ユーザーシステムの外部記憶装置に保存され
ているデータベースの種類の変遷を示す図であり、
（ａ）は変換処理前、（ｂ）は変換処理時、（ｃ）は全
てのメッシュについて変換完了した後の保存データベー
スの種類をそれぞれ示した図である。

【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である。

【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であ
る。

【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である。

【図１５】背景となる各地図上の基準点がそれぞれ指定
された場合の処理を説明するための図である。

【図１６】コンピュータ・マッピングシステムのシステ
ム構成図である。

【符号の説明】

ＵＨＣユーザーシステムのホストコンピュータＵＥＳユーザーシステムの外部記憶装置ＴＧ端末機器群ＤＢ１基本地図データベースＤＢ１ａ別途作成された地図のデータベースＤＢ２ａ変換前の設備データベースＤＢ２ｂ変換後の設備データベースＤＢ２変換前と変換後の設備データベースの総称ＵＬ通信回線１タブレット２ディジタイザ３グラフィックディスプレイ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】地形、街区などからなる地図の位置座標
データを記憶した第１の図形データベースと、該第１の
図形データベースの地図とは別に作成された地図の位置
座標データ、および該地図の位置座標データと対応して
ガス管、水道管などの設備の位置座標データを記憶した
第２の図形データベースとを有する図形処理システムに
おいて、少なくとも前記第１の図形データベース、およ
び第２の図形データベースの対応する複数組の地図の線
を指定する指定手段と、該指定手段により指定された各
組の地図の線間の距離と角度を計算する計算手段と、該
計算手段により計算された各組の距離と角度を用いてア
フィン変換用のパラメータを最小二乗法により決定する
パラメータ決定手段と、前記第２の図形データベースの
設備の位置座標データを前記第１の図形データベースの
地図の位置座標データに対応するよう修正すべく、前記
第２の図形データベースの設備の位置座標データを前記
パラメータ決定手段により決定されたアフィン変換用の
パラメータを用いてアフィン変換するアフィン変換手段
とを備えたことを特徴とする図形処理装置。
【請求項２】前記計算手段は、前記第１の図形データ
ベース、および前記第２の図形データベースにおいて対
応して指定された各組の地図の線について、一方の地図
の線上の点から他方の地図の線上に垂線をおろして、そ
の垂線の長さと角度を計算することを特徴とする請求項
１に記載の図形処理装置。
【請求項３】前記パラメータ決定手段は、各組の地図
の線間の距離の標準偏差から大きくずれた組の距離と角
度を除外してアフィン変換用のパラメータを最小二乗法
により決定することを特徴とする請求項１に記載の図形
処理装置。
【請求項４】前記パラメータ決定手段は、指定された
区域別にアフィン変換用のパラメータを最小二乗法によ
り決定することを特徴とする請求項１に記載の図形処理
装置。
【請求項５】前記パラメータ決定手段は、指定された
各組の地図の線の種別に応じて重みづけをしてアフィン
変換用のパラメータを最小二乗法により決定することを
特徴とする請求項１に記載の図形処理装置。
【請求項６】前記パラメータ決定手段は、前記第１の
図形データベース、および第２の図形データベースの対
応する複数組の地図の線と共に対応する地図の点が指定
された場合には、指定された対応する点と点を結ぶ線分
のＸ座標成分とＹ座標成分とが別々に指定されたものと
して、その線間の距離と角度を計算し、この計算結果を
も加味してアフィン変換用のパラメータを最小二乗法に
より決定することを特徴とする請求項１に記載の図形処
理装置。