JPH11312233A

JPH11312233A - 図形データ管理方法

Info

Publication number: JPH11312233A
Application number: JP10132711A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Muro; 室　　啓朗; Kazuaki Iwamura; 岩村　　一昭; Yasue Nomoto; 野本　　安栄; Kazuo Tsutsui; 筒井　　和雄
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-04-27
Filing date: 1998-04-27
Publication date: 1999-11-09
Anticipated expiration: 2018-04-27
Also published as: US6505186B1; JP3703297B2

Abstract

(57)【要約】【課題】時間軸方向の検索を行うのを高速かつ容易に
する図形データ管理方法を提供することにある。【解決手段】図に示す図形データ５０７に地物の生成
時間と消滅時間を表すデータ５０８、５０９をを設け、
例えば、建物Ｃが時間Ｔｓに建てられ、時間Ｔｅに取り
壊された場合、図形データ５０７に地物Ｃの生成時間Ｔ
ｓと消滅時間Ｔｅを登録することにより、地物Ｃが時間
ＴｓとＴｅの間だけ存在したことをデータベースで管理
することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、地理情報処理（GIS :
Giographic Information System）や、計算機支援設計
（CAD : Computer Aided Design）のような図形処理シ
ステムにおける図形データ管理方法に係り、特に家屋の
新築・撤去による街の変化のような、時間によって変化
していくデータの効率的な管理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】自治体などでの地理情報を用いる業務で
は、過去の履歴情報を保管することが重要となる。施設
管理では、これまでのメンテナンス情報や利用状況の把
握が必要となるし、また都市計画では、これまでの都市
の変遷が現状の分析や将来の予測に役立つ。これまで自
治体などでは、これらの地理情報を紙地図で管理し、
(1)変更個所は地図に直接加筆・変更し、(2)数年に一度
地図全体を書き直し、(3)過去の紙地図は倉庫に保管す
る、という方法を取っていた。しかしこの方法では、過
去の地図を検索するのは大変な作業であり、また過去の
大量の紙地図の保管も負担となってきている。

【０００３】近年、紙地図の電子化に基づく地理情報シ
ステム（GIS：Geographic Information Sysｔem）が開
発され、利用されてきた。ＧＩＳは電子化された地図を
扱うため、地図の更新、過去の地図の保管や検索も紙地
図と比べて比較的容易となった。従来のＧＩＳにおいて
過去の地理情報を保管するためには、月一度など、定期
的に地理情報ＤＢ（Data Base）の全内容をＤＡＴ（Dig
ital Audio Tape）などの外部記憶メディアにバックア
ップする、という方式を取っていた。また、特開平８−
４４８４６号公報の「地図利用システム」には、地図デ
ータベースにおける地図データの削除及び追加の管理、
そして地図データの一括変更時における地図データベー
スの管理の方式について記載されている。

【０００４】しかし、これらの方式は、(1)時間軸方向
の検索、たとえば「現在から１０年前までの、この地域
の変遷」という検索を行う場合、過去のバックアップの
全てを参照する必要がでてくるなど、非常に困難とな
る、(2)全地理データがバックアップの対象となるた
め、バックアップ時間、履歴データの格納空間が常に大
きな負担となる、という問題点があった。また、インタ
ーネット・イントラネットの普及に伴い、ＧＩＳのネッ
トワーク対応が行われてきた。地理情報ＤＢサーバに地
理情報を格納し、それぞれのユーザが自分の端末からサ
ーバにアクセスし、ネットワークを経由して地図その他
の地理情報を取得できるようになった。しかし地理情報
は一般に大量のデータを持つため、(3)通信時間の増
大、ネットワークへの負荷増大という問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以下の三点
の課題を解決することを目的としている。（１）時間軸方向の検索を行うのを高速かつ容易にする
履歴情報管理。（２）メンテナンス（バックアップ）時間、履歴データ
の格納空間をできるだけ少なくする履歴情報管理。（３）ネットワークを経由して地図その他の地理情報を
取得する場合、通信時間、ネットワークへの負荷を最小
限にする通信方法。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、家屋・道路など、複数の地物のそれぞれ
を図形データとし、これら図形データをデータベースに
登録して管理する図形データ管理方法であり、前記地物
の図形データとして該地物の生成時間と消滅時間のデー
タを設け、時間経過により地物に変化が生じた場合、新
たに生成された地物に対しては該地物の図形データに生
成時間を格納して前記データベースに登録し、消滅した
地物に対しては前記データベースに登録されている該地
物の図形データに消滅時間を格納して前記データベース
に登録し、時間を指定して前記データベースに登録され
た地物の図形データが検索されたとき、該指定時間が前
記生成時間と消滅時間の間に入る地物の図形データを取
得可能にするようにしている。

【０００７】また、家屋・道路など、複数の地物のそれ
ぞれを図形データとし、これら図形データをデータベー
スに登録して管理する図形データ管理方法であり、前記
地物の図形データとして該地物の変化時間、変化属性、
属性の変化差分を一組としたデータを設け、時間経過に
より地物に変化が生じた場合、変化が生じた度にその変
化に応じて、前記データベースに登録された該地物の図
形データの前記一組のデータのうち、変化時間に変化が
生じた時間を、変化属性に図形の属性の内の変化が生じ
た属性を、属性の変化差分に該属性における変化量を格
納して、該地物の図形データを前記データベースに登録
し、時間を指定して前記データベースに登録された地物
の図形データが検索されたとき、該指定時間までの変化
を含む地物の図形データを取得可能にするようにしてい
る。

【０００８】また、前記各地物の図形データに一意なＩ
Ｄ番号を付与し、前記図形データの生成時間の付加情報
として過去の図形データのＩＤ番号データを、消滅時間
の付加情報として未来の図形データのＩＤ番号データを
設け、時間経過により地物に変化が生じた場合、変化後
の地物の図形データを作成し、該図形データの前記過去
の図形データのＩＤ番号データとして変化前の地物の図
形データのＩＤ番号を格納し、変化前の地物の図形デー
タの前記未来の図形データのＩＤ番号データとして前記
変化後の地物の図形データのＩＤ番号を格納して前記デ
ータベースにそれぞれ登録し、時間経過による地物の変
化を管理可能にするようにしている。

【０００９】また、家屋・道路など、複数の地物のそれ
ぞれを図形データとし、図形の集合を領域とし、図形デ
ータを領域に属する図形データとしてデータベースに登
録して管理する図形データ管理方法であり、領域間にま
たがる巨大な図形を折れ線で表現し、該巨大な図形のう
ちの各領域に属する図形データに接続図形の始点の図形
ＩＤと領域ＩＤ、及び終点の図形ＩＤと領域ＩＤを格納
し、該図形データをデータベースに登録し、領域を超え
る巨大な地物を管理可能にするようにしている。

【００１０】また、前記データベースにネットワークを
介して接続されたクライアントシステムに図形データを
転送する際、該クライアントシステムが前記データベー
ス中の古い図形データを既に取得している場合には、前
記データベースにおける該古い図形データと指定された
時間での図形データの変化差分を該クライアントシステ
ムに転送するようにしている。

【００１１】また、前記データベースに対して時間に対
する検索を必要とせず、かつ高速な空間検索が必要とさ
れる場合には、該データベースから指定した時点に存在
する図形データだけを抽出し、該抽出した図形データか
ら時間データを除いて、一時的に時間データを除いたデ
ータベースを再構築し、高速な空間検索を該再構築した
データベースに対して行うようにしている。

【００１２】また、前記変化属性として図形の回転角、
平行移動量、拡大率を設定することにより、少ないパラ
メータで地物の変化を表現可能にするようにしている。

【００１３】また、前記データベースにネットワークを
介して接続されたクライアントシステムに、該クライア
ントシステムが過去に取得している図形データを転送す
る際、該過去に取得している図形データと指定された時
間での図形データとの変化差分を該クライアントシステ
ムに転送するようにしている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて本発明の実施
例を説明する。図２は、本発明の時間履歴管理方法を用
いた一実施例である、地理情報システムを実現するため
の構成図である。ディスプレイ201は図形の表示等に用
いられる。キーボード202、およびマウス203は、図形の
検索・編集等を行う時の図形の指示等に用いられるイン
ターフェース用の機器である。プリンタ204は図形の印
刷出力に用いられる。スキャナ205は紙地図等の図形を
読み込んでディジタル化するのに用いられる。ディジタ
ル化した図形は、メモリ・ハードディスク等の記憶装置
内の地理情報ＤＢ（Data Base）209に格納される。地理
情報システムは、パーソナルコンピュータやワークステ
ーション等の計算機208上で実行される。

【００１５】また、地理情報システムをＬＡＮ（Local
Area Network）等のネットワーク210上に分散すること
もできる。地理情報を検索するユーザ・クライアント20
8と地理情報ＤＢを持つサーバ212は別の計算機上に実装
され、遠隔地からサーバ内の地理情報の検索を行うこと
ができる。さらに、地理情報ＤＢ211を地域別・分野別
に複数のサーバに分散して管理し、一つのクライアント
が複数のサーバにアクセスする事もできる。地理情報シ
ステムは、自システム内のローカル地理情報ＤＢ209
や、ネットワーク上の他地理情報ＤＢ211にアクセス
し、地理情報を検索・更新するＤＢ管理部207と、その
上で動作する複数のアプリケーション部208から構成さ
れる。アプリケーション部は、地理情報参照・更新ツー
ルや、紙地図や航空写真などから地理情報を作成するツ
ール、地理情報を用いた解析・シミュレーションを行う
ツールなどがある。

【００１６】図３、図４に、本発明の拡張の基礎とな
る、地理情報のデータ構造について示す。地理情報は、
図形302、構成点303、領域301、属性情報304から構成さ
れる。図形302は、家屋や道路などの地物の形状を表現
する。図形は基本的に折れ線で表現される。例えば道路
は開いた折れ線、街区境界線や等高線は閉じた折れ線、
家屋は閉じた折れ線に高さを付加した多角柱、地下配管
は３次元に拡張した折れ線で表現する。

【００１７】401に、図形のデータ構造を示す。図形
は、そのＩＤと、線色・構成点数などの属性、１個以上
の構成点303から構成される。一つの点（305）も、構成
点が一つの図形として見ることができる。図形のＩＤ
は、システム全体で一意の通し番号等が用いられる。異
なるシステム間での一意性を保つため、図形の座標（重
心等）で代用することもできる。

【００１８】構成点303は、図形302の折れ線を構成する
点である。402に、構成点のデータ構造を示す。構成点
は、点の色などの属性、その点の位置する座標ｘとｙ
（３次元図形の場合ｚも含む）から構成される。

【００１９】領域301は、図形を含む領域を示す。これ
は紙地図の図葉に対応する。領域の形状は任意で、たと
えば500m×700mの長方形メッシュ、不定形形状の街区を
領域とすることができる。403に、領域のデータ構造を
示す。領域は、そのＩＤと、それがどんな地理情報か
（道路地図、都市計画図など）、いつ作成されたか等の
属性、領域内部に含まれる０個以上の図形302から構成
される。

【００２０】属性情報304は、地理情報に結びついた、
図形以外の情報である。例えば、家屋図形にその家屋の
敷地面積や世帯主名を、また道路図形に道路幅、道路種
別、交通規制情報などを付加する場合、それらは属性情
報として管理される。属性情報は文書・画像・他の図形
など、任意の情報を付加できる。属性情報は、地理情報
を構成する図形401、構成点402、領域403の属性領域
（図では属性と書いてある）内に属性情報のＩＤを格納
し、別テーブルの属性情報404を参照する事で管理でき
る。404に、属性情報のデータ構造を示す。属性情報
は、そのＩＤと、属性の内容から構成される。

【００２１】以降では、これらの地理情報に対して行う
時間拡張について示す。本発明では、時間拡張を(1)
「生成／消滅」拡張、(2)「変化」拡張、(3)「置換」拡
張、の三つの拡張に分類する。以降、地理情報を構成す
る図形を例にこれらの時間拡張を説明するが、地理情報
を構成する構成点、領域、属性情報についても同様な時
間拡張が可能となる。

【００２２】「生成／消滅」拡張は、例えば、家屋が新
築され、解体徹去されるような、地理情報の生成／消滅
を示す。図５に、「生成／消滅」拡張の説明図を示す。
時間Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３という時間経過に対し、501、50
2、503と新築され、解体徹去される家屋について考え
る。501では建物Ｃのみが存在し、502では建物Ａが新築
され、503では建物Ｂが新築され、建物Ｃが解体撤去さ
れたとする。

【００２３】従来の履歴管理（図１８）は、ある時点で
の地理情報（図形）を全て保管することで実現してい
た。時間Ｔ１の地理情報（1801）として建物Ｃ（1804）
を、時間Ｔ２（1802）では家屋Ａ、Ｃ（1805）を、時間
Ｔ３（1803）では家屋Ａ、Ｂ（1806）を保管していた。

【００２４】本発明では、図形のデータ構造507に、生
成時間Ts（508）、消滅時間Te（509）を付加する。図形
Ａ、Ｂ、Ｃの生成・消滅を時間軸上で表現すると、Ａに
ついては504、Ｂについては505、Ｃについては506とな
る。「何年何月何日の地理情報を表示せよ」というよう
な時間検索が、この地理情報に対して行われた時、対象
時間と図形の生成／消滅時間を比較し、対象時間が生成
／消滅時間の間であればその地理情報は存在し、それ以
外では存在しないと判定することができる。その図形が
消滅せず、現在も存在している場合、消滅時間に「消滅
時間未定」の識別子（∞）を格納する。

【００２５】「変化」拡張は、例えば、家屋の高さが平
屋から二階建に改築されるような、地理情報の変化を示
す。図６に、「変化」拡張の説明図を示す。建物Ｃは、
時間Tsで生成し、時間Tcで属性が変化し（例えば一階建
が二階建に変わり）、時間Teで消滅したとする。「生成
／消滅」拡張された図形のデータ構造（図５の507）を
拡張して「変化」拡張を表現するため、図６の607のよ
うに、生成時間Ts(608)、消滅時間Te（609）の後ろに、
変化時間610、変化属性611、属性の変化差分612、の三
つの変化情報を挿入する。変化時間610は、変化が起き
た時間Tcを記述する。変化属性611、属性の変化差分612
は、一組となり、その図形のどの種類の属性が変化した
か、どの値に変化したかを示す。この三つの変化情報
は、変化が起こるたびにデータ構造に一組挿入される。
変化が何回行われたかは、図形のヘッダ情報に変化の回
数を記述する。また、同時刻Tcに複数の属性が変化した
場合、省略表現として、変化時間610一つにつき複数の
変化属性611、属性の変化差分612の組を格納することも
出来る。ある検索時間での図形の属性は、図形生成時の
初期属性に、この検索時間までの変化差分を累積するこ
とによって求められる。「変化」拡張は、図形の持つ属
性を変化させるため、属性の数だけ種類が定義できる。

【００２６】図７に、代表的な属性の変化を示す。例と
して、レイヤ／色の変化701、高さの変化702などが挙げ
られる。ここで、レイヤ（層）とは、市の境界線とか、
家の枠とか、道路の線とか、家屋の階数とかの分類を示
すものである。「変化」拡張は、家屋の増改築による家
屋高の変化、家屋材質の変化、住民情報の変化などで行
われる。また、図形全体の変化として、平行移動703、
回転704、拡大・縮小705も定義できる。地震による家屋
位置のずれ、移転、都市計画の変更などによる図形位置
の移動などが発生した時、図形の平行移動・回転・拡大
縮小が行われる。これらは、図形表示時／検索時に構成
点を再計算する必要があるが、少ないパラメータで図形
の変化を表現することができるため、地理情報全体の容
量を低減することが出来る。属性の変化差分612は、平
行移動では図形の移動量（Δｘ、Δｙ）、回転では回転
量θ、拡大・縮小では拡大率ｒを格納する。

【００２７】「置換」拡張も、「変化」拡張と同様に、
地理情報の変化を示す。「変化」拡張は図形の内に変化
情報を持つが、「置換」拡張は二つ以上の図形を用い、
図形を他の図形に置換することによって変化を表現す
る。「置換」拡張は、「変化」拡張で表現するには大き
すぎてデータサイズが大きくなる変化の記述に用いる。
また、同一図形が「変化」拡張を繰り返した場合、図形
自体のサイズが大きくなって検索時間がかかるが、これ
を「置換」拡張で複数の図形に分割して、検索速度を向
上することもできる。

【００２８】図８に、「置換」拡張の説明図を示す。建
物Ｃは、時間Tsで建物Ｂに建替えられ、時間Teで建物Ａ
に建替えられたとする。

【００２９】建物Ａ、建物Ｂ、建物Ｃの図形を、それぞ
れ別の図形として領域内に格納する。

【００３０】「生成／消滅」拡張された図形のデータ構
造（図５の507）を拡張して「置換」拡張を表現するた
め、図８の809のように、生成時間Ts（804）、消滅時間
Te（806）それぞれの付帯情報として、過去図形810を指
すＩＤ805、未来図形808を指すＩＤ807を格納する。そ
して、過去図形・未来図形のＩＤ欄が空の場合、その図
形は生成／消滅したと定義し、ＩＤ欄が空でない場合、
そのＩＤが指す図形に置換されたと定義する。また、そ
の図形が消滅せず現在も存在している場合、消滅時間に
「消滅時間未定」の識別子（∞）を格納する。

【００３１】図１に、これまで述べた図形の三つの時間
拡張、(1)「生成／消滅」拡張、(2)「変化」拡張、(3)
「置換」拡張、を全て付加した汎用テーブルを示す。こ
こで、生成前図形IDは過去図形IDと同じであり、消滅後
図形IDは未来図形IDと同じである。また、変化時間、変
化属性及び属性の変化差分の組は変化数分あり、構成点
座標も構成点数分だけある。これは、図形を例にとった
時間拡張であるが、他の地理情報、構成点・領域・属性
情報についても同様なテーブル拡張となる。また、図の
上部は、(1)時間方向への検索ができること、(2)更新分
のみのバックアップができること、(3)最新データのみ
の送信ができること概略的に示している。 (1)時間方向への検索は、図形に時間情報を付加するこ
とにより、過去の任意の時間、未来の任意の時間におけ
る空間領域での地図や情報を高速に検索出来ることであ
り、(2)更新分のみのバックアップは、例えば、１０年
以上前の情報のみを選択して外部記憶装置にバックアッ
プできることであり、(3)最新データのみの送信は、例
えば、クライアントが１年前までの情報有していれば、
その後の最新のデータのみ送信すればよいと云うことで
ある。

【００３２】図９に、図形と同様な考え方で、構成点に
適用した時間拡張の例を示す。この時間拡張では、構成
点の時間の経過による「生成／消滅」拡張を表現する。
図形のデータ構造901の中の各構成点情報904に、データ
構造902のように、生成時間Tstart（905）、消滅時間Te
nd（906）を付加して１組の情報とすることによってこ
れを実現する。構成点の生成／消滅は、例えば下水配管
が１図形として表現されており、拡張工事によって配管
の位置や方向が変化した場合などに用いることができ
る。その他、土砂崩れで崖の形状（等高線）が変化した
場合、家屋が増築されてその形状が変わった場合などに
も用いる事ができる。ただし、データ構造902は、全て
の構成点に時間情報を持つ冗長な構造である。

【００３３】データ構造903は、データ構造902の拡張で
あり、データ圧縮を実現する。データ構造903では、各
構成点情報の先頭に１ビットの時間拡張フラグを設け
る。時間拡張フラグがONの構成点は、生成時間と消滅時
間を持ち、時間拡張フラグがOFFの構成点は、時間情報
を持たない。時間情報を持たない構成点の生成時間／消
滅時間は、図形のヘッダに格納された図形全体の生成／
消滅時間に従う。データ構造901で表現される家屋907
（908）が、時間Tstartに家屋を増築し、家屋909となっ
たとする。四角形ＡＢＣＤに、新規に構成点Ｅ、Ｆ、Ｇ
が追加され、多角形ＡＢＥＦＧＣＤとなった。この場
合、構成点Ｅ、Ｆ、Ｇが、開始時間と終了時間を伴っ
て、点Ｂと点Ｃの間に挿入される。テーブルのデータ構
造は903となる。

【００３４】図１０に、構成点に適用した時間拡張の別
の例を示す。図形ＡＢＤ（1001）に時間Tstartで構成点
Ｃ１が付加され（1002）、時間Tmoveで構成点Ｃ１がＣ
２に変化し（1003）、時間TendでＣ２が削除される状況
を考える。この時間拡張では、構成点情報に、「生成／
消滅」拡張、および「変化」拡張を付加する。データ構
造1005に、データ構造903を拡張して構成点情報に「変
化」拡張を付加したデータ構造を示す。時間拡張を行っ
た構成点Ｃに対し、生成時間Tstart、消滅時間Tendに加
え、０個以上の変化情報、すなわち変化時間Tmove、属
性の変化差分として新たな座標値の組を挿入する。な
お、‘１’、‘０’は記述の続きを示すフラグであり、
‘１’は消滅時間Tendまで記述の続きがあることを示
し、、‘０’は記述の続きがないことを示す。

【００３５】図１１に、図形と同様、領域テーブルに対
する時間拡張の例を示す。領域に時間範囲を持たせ、一
定時間（例えば一年単位）で領域を分割する事により、
地理情報の検索を高速化することができる。全地理情報
から、(x、y、z、t) のある点に位置する地理情報、あ
るいはある時間範囲内に存在する地理情報を検索する場
合、システム内の全領域の全図形をしらみつぶしに検索
するのではなく、初めに全領域から求める座標を含む領
域を空間的・時間的にあらかじめ絞り込み、絞り込んだ
領域に対して図形を検索することにより、検索が高速化
できる。

【００３６】図１１は、領域の「置換」拡張を表現す
る。領域情報1101に、生成時間1102、消滅時間1104を付
加し、さらに生成時間1102の付帯情報として生成前の領
域のＩＤ1103を、消滅時間1104の付帯情報として消滅後
の領域のＩＤ1105を挿入する。この拡張を行った場合、
生成・消滅時間は領域の生成・消滅ではなく、リンクし
た次の領域への切替え時間となる。

【００３７】領域の「置換」拡張の別の例としては、地
理情報ＤＢの総容量が増加してシステムにおさまらなく
なった場合、領域を分割して、古い地理情報を別の地理
情報ＤＢ、あるいはＤＡＴ等の外部記憶装置に待避させ
る、という利用法が可能である。生成前あるいは消滅後
のリンク先ＩＤを空にすることにより、領域の生成ある
いは消滅を表現することができる。領域の生成・消滅の
例としては、たとえば区画整理のため、ある名称Ａの街
区が消滅し、新しい名称Ｂの街区が新規作成されると言
う場合がある。この場合、名称Ａの街区については、消
滅後のリンク先ＩＤを空にし、名称Ｂの街区について
は、生成前のリンク先ＩＤを空にし、消滅後のリンク先
ＩＤに「消滅時間未定」の識別子（∞）を格納する。

【００３８】図１２に、属性情報に対する時間拡張の例
を示す。属性情報は、図形にリンクする文書・画像など
（1201）で、1202のデータ構造を持つ。通常、属性は別
テーブルで属性（1203）として管理され、図形内にはそ
の属性のＩＤが格納される。ここで、例えば毎年の調査
ごとに変化する住民数など、時間によって変化する属性
（1203）を管理する場合、属性情報に対する時間拡張を
用いる。図形情報1202に図6で示した「変化」拡張を行
い（1205）、生成時間1208、消滅時間1209を付加し、そ
の間に０個以上の変化時間1210・変化属性1211・属性ID
1212の組を挿入し、属性ID1212の属性は、図で属性1206
として示したテーブルで管理される。

【００３９】図１３、１４に、本発明である地理情報の
時間拡張である「置換」拡張を、空間方向に応用した例
について示す。図１３は、メッシュに区切られた４枚の
領域を示している。

【００４０】領域内に格納される図形の中には、たとえ
ば国道など、複数の図面や領域にまたがって存在する巨
大な図形もある。これらの図形は、領域の境界線で二つ
に分断されて、分断された二図形はこのままでは何の関
連性もない。例えば、道路ネットワークを用いた最短距
離検索を行う場合など、図形を一つとして扱わねばなら
ない場合に、何らかの関連性を持たせる必要がある。

【００４１】これを解決するための方法として、「置
換」拡張を空間領域間に適用する。一般に図形は折れ線
で表現され、始点と終点を持つ。そこで、図形テーブル
1301に、始点に接続する図形のＩＤ、終点に接続する図
形のＩＤを格納する。始点・終点で図形が終わる場合は
終端ＩＤ（０）を格納する。領域をまたがる図形を指す
ため、接続領域ＩＤと接続図形ＩＤのペアを格納する。
領域ＩＤは、隣接する領域として自動的に計算してもよ
い。このように、隣接領域の続きの図形のＩＤを接続図
形ＩＤとして格納することにより、領域にまたがった巨
大な図形の表現ができる。

【００４２】図１４では、複数階のビルの管理図を示
す。ビルは階毎に区切った平面図の組み合わせで表現で
きる。しかし電気配線など、各階に渡る巨大な図形があ
る。各階を各領域に分け、各階の上下方向境界に図形の
始点・終点を設定し、隣接領域の続きの図形のＩＤを接
続領域ＩＤと接続図形ＩＤのペアとして格納することに
より、高さにまたがった巨大な図形の表現ができる。

【００４３】次に、時間履歴を管理する本発明の地理情
報ＤＢのメンテナンス方法として、領域の時間分割方法
について示す。本発明の時間履歴管理方式では、過去の
地理情報も最新の地理情報も同列に扱うため、過去の情
報が増えすぎると、ＤＢ格納空間の増大、検索時間の上
昇などが生じ、システムの性能を低減する。そのため、
領域を過去の「旧領域」と現在に近い「新領域」に分割
し、図形の最近の変化を検索する場合に、その図形デー
タを全領域からではなく、新領域だけから検索するとい
う効率化が必要となる。また、過去の図形を検索する場
合も同様に、一年単位などで領域を時間分割しておき、
検索時にはまず検索したい時間範囲が含まれる領域を求
め、その領域の中から図形データを検索すると効率的で
ある。

【００４４】領域分割をするためには、領域情報自体の
分割と、その中に含まれる図形情報の選り分け・分割が
必要となる。図形の中には、領域の時間範囲に完全に含
まれる図形と、領域分割の時間にまたがる図形がある。
領域の時間範囲に完全に含まれる図形は、どの領域に含
まれるかを選り分ければいいが、領域分割の時間にまた
がる図形は、二つの領域で重複して管理する、どちらか
の領域のみで管理する、図形自体を分割する、などの方
法が必要になる。

【００４５】領域分割に伴う図形の選り分け・分割方法
を、(1)検索速度向上のため領域を分割する場合、(2)過
去履歴をバックアップメディアに待避・格納する場合、
(3)クライアントがサーバに最新地理情報を要求する場
合の三種類の場合に分けて示す。図１５に検索速度向上
のため領域を分割する場合について示す。

【００４６】上記で述べたように、一年単位などで領域
を時間分割しておき、検索時にはまず検索したい時間範
囲が含まれる領域を求め、その領域の中から図形データ
を検索すると効率的である。領域1501を時間Tcで領域15
02と領域1503に二分割する場合、分割した領域1502と15
03にはそれぞれの時間範囲に含まれる全ての図形が含ま
れていなければならない。従って時間Tcをまたぐ図形は
両方の領域に重複して管理されなければならない。「生
成／消滅」拡張の図形Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、「変化」拡張の
図形Ｅ、「置換」拡張の図形Ｆを以下の方式で分割す
る。「生成／消滅」拡張を行った図形のうち、二領域間
にまたがる図形Ａは、両領域で重複管理する。片方の領
域のみに存在する図形Ｂ、Ｃは、それぞれの領域のみで
管理する。また、まだ存在して消滅時間が未定である図
形Ｄも、両領域で重複管理する。「変化」拡張を行った
図形Ｅは、その変化時間のうち分割時間Tcに最も近い時
間で二つの図形情報に分割する。なお、分割時間付近で
時間検索を行った場合のため、分割時間をまたがる部分
は両図形で重複して管理する。この二つの図形情報は、
「置換」拡張を行った図形として、お互いにリンクす
る。「置換」拡張を行った図形は、分割時間付近で時間
検索を行った場合のため、分割時間をまたがる図形Ｆは
両図形で重複して管理する。リンク先ＩＤはそのままの
値を保持する。

【００４７】上記の管理方法は、分割時間をまたぐ図形
を重複管理するため、冗長である。特に都市の地理情報
の時間履歴を数年のオーダで管理した時、図１５の図形
情報のうち最も多く現れる「生成してから変化のない図
形」である図形Ｄが重複管理されているので、格納空間
が多く必要となる。図１６に、過去履歴をバックアップ
メディアに待避・格納する場合について示す。領域1601
を時間Tcで領域1602と領域1603に二分割する場合、分割
した領域のうち現在に近い領域1602にはその時間範囲に
含まれる全ての図を含む。

【００４８】バックアップメディアに待避する方の時間
Tcより過去の領域1603には、時間Tcをまたぐ図形を全く
含まない。これにより図形の重複はなくなり、容量を最
低に押さえられる。

【００４９】図１６に領域分割処理について示す。「生
成／消滅」拡張の図形Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、「変化」拡張の
図形Ｅ、「置換」拡張の図形Ｆを以下の方式で分割す
る。「生成／消滅」拡張を行った図形は、旧領域1603の
みに存在する図形Ｂは旧領域で管理し、それ以外（Ａ、
Ｃ、Ｄ）は全て新領域1602で管理する。「変化」拡張を
行った図形Ｅは、変化時間で区切られる時間範囲のう
ち、完全に旧領域1603に存在する部分のみが旧領域1603
で管理されるように分割される。分割時間をまたがる部
分の重複管理は行わない。この二つの図形情報は、「置
換」拡張を行った図形として、お互いにリンクする。
「置換」拡張を行った図形Ｆは、完全に旧領域1603に存
在する部分のみが旧領域1603で管理されるよう、選り分
けられる。分割時間をまたがる部分の重複管理は行わな
い。リンク先ＩＤはそのままの値を保持する。時間Tcよ
り過去の時間検索を行う時は、領域1602と領域1603の両
方の領域を検索する。また時間Tcより現在に近い時間検
索を行う時は、領域1602のみの検索で構わない。

【００５０】図１７に、クライアントがサーバに最新地
理情報を要求する場合について示す。本発明は、ＬＡＮ
等のネットワーク上に分散する複数の地理情報ＤＢサー
バ、クライアント間での通信に応用することにより、ネ
ットワーク負荷低減、高速応答性を実現する。地理情報
をネットワーク上のＤＢサーバに格納しておき、複数の
ユーザがそれぞれのクライアントから地理情報を参照・
更新する機能は必要である。例えば自治体などで地理情
報システムを利用する場合、地理情報をメンテナンスす
る部署、利用する部署は複数あり、互いに交錯してい
る。道路は道路課、上下水道は水道課など、それぞれの
担当課が自分の管理する地物に対してメンテナンスを行
う。また地理情報は膨大な量があるため、複数の担当者
が地域を分担してメンテナンスを行う。一方、地理情報
の容量は一般に大きい。例えば、平均的な一領域（500m
×500m）の３次元地理情報は1MB程度ある。４次元地理
情報となると容量はさらに増大する。そのため、地理情
報のダウンロード・アップロード時におけるネットワー
クへの負荷、通信時間の低減が課題となる。特にこれ
は、転送速度の遅い電話回線を介した場合にさらに顕著
となる。以下に、この問題を解決するための、地理情報
の差分情報通信方式を示す。容量の多い４次元地理情報
は、あらかじめCD-ROM、DVD-RAM等の大容量記憶メディ
アの形態でクライアントに配布しておく。そしてユーザ
が最新の地理情報を要求した時に、最新の地理情報を
「差分４次元地理情報」の形態で、ネットワークを経由
して配布する。図１７において、クライアント1702は時
間Tcにおける最新のデータ1705を所有しており、現在で
ある時間Tsにおいて、時間TcからTsまでに更新された地
理情報をダウンロードしたいとする。またサーバには、
「生成／消滅」拡張の図形Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、「変化」拡
張の図形Ｅ、「置換」拡張の図形Ｆが格納されていると
する。クライアントからTc〜Ts間の地理情報履歴を要求
した時、サーバは更新差分情報1704を返す。更新差分情
報1704となるのは、時間Tc〜Tsの間で変化のあった図形
のみである。「生成／消滅」拡張を行った図形のうち、
時間Tc〜Tsの間で消滅したＡ、生成・消滅したＣは更新
差分情報となる。「変化」拡張を行った図形Ｅは、その
変化時間のうち分割時間Tcを含む最短の長さで分割され
る。「置換」拡張を行った図形Ｆは、時間Tc〜Tsの間で
変化のあった図形のみが格納される。リンク先ＩＤはそ
のままの値を保持する。

【００５１】更新差分情報1704を受け取ったクライアン
トは、自分の持っている地理情報1705に更新差分情報17
04をそのまま足す事により、時間Ts現在での最新の４次
元地理情報1706を取得する事ができる。本方法では更新
された地理情報1704のみがネットワークを通過するた
め、通信時間、ネットワーク負荷を押さえる事ができ
る。またクライアントが、履歴情報は不要で、現在有効
な地理情報のみが欲しいという場合には、更新差分情報
1704のうち現在で有効なもの（消滅していない図形）の
みを送信すればよく、さらに通信時間、ネットワーク負
荷を削減できる。

【００５２】最後に、履歴情報を含む地理情報を高速に
検索する方法について示す。本方式の時間履歴情報を含
む地理情報格納方式は、上記に示したように、(1)情報
格納領域を縮小する、(2)時間を含んだ検索を高速化す
る、というメリットがある。しかし、領域の景観表示な
ど、時間を含まない検索の機会も多い。特に景観表示で
は、リアルタイムに視点を変更して地理情報を再描画し
なければならないため、高速検索が必須となる。時間を
含む４次元地理情報は、景観表示には不要な過去の履歴
が図形や構成点内に混在するため、３次元地理情報に対
して検索速度が遅くなる。これを解決するため、ある空
間領域・時点が検索された場合、該領域のオリジナルの
４次元地理情報から、その時点に存在する図形だけを抜
き出した３次元地理情報を再構成する。再構成された３
次元地理情報は一時領域に格納され、景観表示など高速
性を要求される、かつ時間軸の検索を行わない検索に対
して、オリジナルの代替となって用いる事ができる。

【００５３】

【発明の効果】本方式の効果は二点ある。第一に、本方
式は地理情報のデータ量を削減する。時間情報を含まな
い地理情報のサイズをＣとし、これまでｎ回地理情報の
更新を行い、また一回の更新につき変更した地理情報の
全体からの割合をｐとすると、現在の地理情報のサイズ
は、更新するたびに地理情報全体をバックアップする従
来方式では、（１＋ｎ）Ｃ、今回の方式では、（１＋ｐ
ｎ）Ｃ、となる。更新回数ｎ＝１００、更新個所の割合
ｐ＝１％とすると、本方式は従来方式の約１／５０のデ
ータサイズとなる。第二に、本方式は任意の時間の地理
情報が抽出できる。従来方式は前述のデータ量の問題か
ら、更新間隔は年一回などの長い間隔であり、その間隔
内の状況を知ることはできなかった。本方式では、更新
時に各更新対象がいつ変化したかの時間情報を付加する
ことによって、任意の時間の地理情報の抽出を実現す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の特徴を示す概要図である。

【図２】本発明を適用した地理情報処理システムの構成
図である。

【図３】地理情報を構成する、領域・図形・構成点・属
性情報の関連を示す図である。

【図４】地理情報を構成する、領域・図形・構成点・属
性情報のデータ構造を示す図である。

【図５】図形に対する「生成／消滅」時間拡張の方法を
説明するための図である。

【図６】図形に対する「変化」時間拡張の方法を説明す
るための図である。

【図７】図形の「変化」時間拡張の例を示す図である。

【図８】図形に対する「置換」時間拡張の方法を説明す
るための図である。

【図９】構成点に対する「生成／消滅」時間拡張の方法
を説明するための図である。

【図１０】構成点に対する「変化」時間拡張の方法を説
明するための図である。

【図１１】領域に対する「置換」時間拡張の方法を説明
するための図である。

【図１２】属性に対する「変化」時間拡張の方法を説明
するための図である。

【図１３】ＸＹ座標方向で領域間を接続する図形の表現
方法を説明するための図である。

【図１４】Ｚ座標方向で領域間を接続する図形の表現方
法を説明するための図である。

【図１５】検索速度向上のため領域を分割する場合の領
域分割の方法を説明するための図である。

【図１６】過去履歴をバックアップメディアに待避・格
納する場合の領域分割の方法を説明するための図であ
る。

【図１７】クライアント・サーバ間で地理情報を更新す
る場合の領域分割の方法を説明するための図である。

【図１８】時間管理を行うための従来の方法を説明する
ための図である。

【符号の説明】

２０１ディスプレイ２０２キーボード２０３マウス２０４プリンタ２０５スキャナ２０６アプリケーション部２０７ＤＢ管理部２０８、２１２計算機２０９、２１１地理情報ＤＢ２１０ＬＡＮ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者筒井和雄茨城県日立市大みか町五丁目２番１号株式会社日立製作所大みか工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】家屋・道路など、複数の地物のそれぞれ
を図形データとし、これら図形データをデータベースに
登録して管理する図形データ管理方法であって、前記地物の図形データとして該地物の生成時間と消滅時
間のデータを設け、時間経過により地物に変化が生じた場合、新たに生成さ
れた地物に対しては該地物の図形データに生成時間を格
納して前記データベースに登録し、消滅した地物に対し
ては前記データベースに登録されている該地物の図形デ
ータに消滅時間を格納して前記データベースに登録し、時間を指定して前記データベースに登録された地物の図
形データが検索されたとき、該指定時間が前記生成時間
と消滅時間の間に入る地物の図形データを取得可能にす
ることを特徴とする図形データ管理方法。
【請求項２】家屋・道路など、複数の地物のそれぞれ
を図形データとし、これら図形データをデータベースに
登録して管理する図形データ管理方法であって、前記地物の図形データとして該地物の変化時間、変化属
性、属性の変化差分を一組としたデータを設け、時間経過により地物に変化が生じた場合、変化が生じた
度にその変化に応じて、前記データベースに登録された
該地物の図形データの前記一組のデータのうち、変化時
間に変化が生じた時間を、変化属性に図形の属性の内の
変化が生じた属性を、属性の変化差分に該属性における
変化量を格納して、該地物の図形データを前記データベ
ースに登録し、時間を指定して前記データベースに登録された地物の図
形データが検索されたとき、該指定時間までの変化を含
む地物の図形データを取得可能にすることを特徴とする
図形データ管理方法。
【請求項３】請求項１記載の図形データ管理方法にお
いて、前記各地物の図形データに一意なＩＤ番号を付与し、前記図形データの生成時間の付加情報として過去の図形
データのＩＤ番号データを、消滅時間の付加情報として
未来の図形データのＩＤ番号データを設け、時間経過により地物に変化が生じた場合、変化後の地物
の図形データを作成し、該図形データの前記過去の図形
データのＩＤ番号データとして変化前の地物の図形デー
タのＩＤ番号を格納し、変化前の地物の図形データの前
記未来の図形データのＩＤ番号データとして前記変化後
の地物の図形データのＩＤ番号を格納して前記データベ
ースにそれぞれ登録し、時間経過による地物の変化を管理可能にすることを特徴
とする図形データ管理方法。
【請求項４】家屋・道路など、複数の地物のそれぞれ
を図形データとし、図形の集合を領域とし、図形データ
を領域に属する図形データとしてデータベースに登録し
て管理する図形データ管理方法であって、領域間にまたがる巨大な図形を折れ線で表現し、該巨大
な図形のうちの各領域に属する図形データに接続図形の
始点の図形ＩＤと領域ＩＤ、及び終点の図形ＩＤと領域
ＩＤを格納し、該図形データをデータベースに登録し、
領域を超える巨大な地物を管理可能にすることを特徴と
する図形データ管理方法。
【請求項５】請求項１乃至請求項３のいずれかの請求
項記載の図形データ管理方法において、前記データベースにネットワークを介して接続されたク
ライアントシステムに図形データを転送する際、該クラ
イアントシステムが前記データベース中の古い図形デー
タを既に取得している場合には、前記データベースにお
ける該古い図形データと指定された時間での図形データ
の変化差分を該クライアントシステムに転送することを
特徴とする図形データ管理方法。
【請求項６】請求項１乃至請求項３のいずれかの請求
項記載の図形データ管理方法において、前記データベースに対して時間に対する検索を必要とせ
ず、かつ高速な空間検索が必要とされる場合には、該デ
ータベースから指定した時点に存在する図形データだけ
を抽出し、該抽出した図形データから時間データを除い
て、一時的に時間データを除いたデータベースを再構築
し、高速な空間検索を該再構築したデータベースに対し
て行うことを特徴とする図形データ管理方法。
【請求項７】請求項２記載の図形データ管理方法にお
いて、前記変化属性として図形の回転角、平行移動量、拡大率
を設定することにより、少ないパラメータで地物の変化
を表現可能にすることを特徴とする図形データ管理方
法。
【請求項８】請求項１乃至請求項３のいずれかの請求
項記載の図形データ管理方法において、前記データベースにネットワークを介して接続されたク
ライアントシステムに、該クライアントシステムが過去
に取得している図形データを転送する際、該過去に取得
している図形データと指定された時間での図形データと
の変化差分を該クライアントシステムに転送することを
特徴とする図形データ管理方法。