JPS61187069A - 造成地シミュレーションシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は、開発される造成予定地を造成用掘削条件を
基にシュミレーションして外観形状を透視図等の立体図
として表示し、またその掘削土量等を計測する造成地シ
ュミレーションシステムに関する。

【従来の技術】

開発予定地の造成に関し、従来は単なる地形図や断面図
等のいわば２次元的な資料を基にして造成用の掘削計画
を立てているので、■現実感に乏しい、■掘削を進めて
いく過程で発生する問題点（例えば任意の方向から見た
造成予定地の景観の変化等）が予知しにくい、■造成時
の掘削出量を計算するにはプラニメータと計算機に用い
て算出しなければならないので煩雑であると共に長時間
を要する、等の憾みがあった。 そこで、パノラマ写真や粘土による模型を用いれば造成
予定地の所望造成条件実行後の外観形状を立体的に把握
することができるが、前者にあっては現時点での状況を
把握することができるが将来の検討には役立たず、また
後者にあっては掘削土量の計算が不可であるという致命
的な欠点を有する。

【発明が解決しようとする問題点】

ここで、本発明者らは先に特願昭５９−５７６９４号に
係る発明において、 標高が実測された原石山の実測平面図をもとに該実測平
面図を等間隔のメツシュ状に分割した場合の各格子点の
位置と該格子点における標高とを読取って得られた格子
点データを用いて、原石山の採掘をシュミレーションし
、その結果を立体図として外部表示手段に表示するシス
テムを提案しており、この分野において相当の実績を収
めることができた。 更に、本発明者らは、テーマを原石山の採掘に限定する
ことな（、造成地の掘削の場合にまで拡げて鋭意研究を
行い、本発明を完成するに至った。 即ち、本発明の主たる目的は、 実測平面図を均等に細分し、その格子点の位置データ（
二次元データ）及び標高データをベースとし、所望の造
成用掘削条件を加えて、該造成用掘削条件実行後の造成
予定地の外観形状を立体図として外部表示すると共に、
該造成に要する掘削土量を算出可能とするにある。

【問題点を解決するための手段】

この発明は上記目的を達成するために、第１図で示す如
く、 （ａ）、標高が実測された造成地の実測平面図をもとに
該実測平面図を等間隔のメツシュ状に分割した場合の各
格子点の位置データと該格子点における標高データの三
次元データからなる格子点データを読取り入力するため
の格子点データ入力手段１を設ける、 （ｂ）、ｉ格子点データ入力手段１により入力された前
記格子点データを基に、メツシュ内に所望間隔の等直線
で描かれる造成前の等高線図作成データを演算する等高
線図データ演算手段２を設ける、（Ｃ）、該等高線図デ
ータ演算手段２により得られたデータを基に、グラフィ
ック作成手段６を介して外部表示手段７に二次元の造成
前の等高線図を外部表示すると共に、外部表示された造
成前の等高線図を基に掘削範囲を直線の連続として表す
境界線のデータを入力する境界線データ入力手段６を設
け、 （ｄ）、ｆｆ境界線データを基準にして掘削方向を示す
掘削方向データと、 掘削角度を示す掘削角度データと、 造成完成予定レベル（フロア）の標高を示す最終掘削レ
ベルデータとを入力して、 前記境界線データ入力手段６から入力された境界線デー
タと共に演算処理して前記造成予定条件実行後の造成予
定地の格子点データを得るシュミレーションデータ演算
手段３を設ける、 （ｄ）、該シュミレーションデータ演算手段３から得ら
れたシュミレーション後の格子点データをもとに所望視
点位置から見た透視図等の立体図作成データを算出する
ための立体図データ演算手段４を設ける、 （ｅ）、該立体図データ演算手段４から得られた立体図
作成データを基に、グラフィック作成手段６を介して外
部表示手段７に立体図を出力させるという技術手段を講
じている。

【実施例】

実測された標高が等高線等で示された造成予定地の地図
（平面図）にメツシュを設ける。 このメツシュは、上記地図を均等に細分化するメツシュ
線の集合からなるもので、本実施例の場合は北方向（Ｙ
軸方向とする）および南方向　（Ｘ軸方向とする）にそ
れぞれ均等間隔で連続する０〜２３のメツシュ線が設け
られる。即ち、Ｘ軸に２４本のメツシュ線（ＭＸＯ−Ｍ
Ｘ２３）と、Ｙ軸に２４本のメツシュ線（ＭＹＯ−ＭＹ
２３）を均等間隔に引く。 そして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各メツシュ線が交叉
して２３　Ｘ　２３個の同一形状（本実施例では正方形
）からなるコマＫを形成すると共に前記メソシュ線（Ｍ
ＸＯ−ＭＸ２３及び、ＭＹ　Ｏ−ＭＹ２３）の交叉点と
なる格子点Ｐｎが一定間隔で２４×２４個（ＰＬからＰ
５７６まで）設けられることになる。 この格子点の相互の位置関係を表すために、座標点（ｘ
、　　ｙ）　、又はマトリックス（ｍ、ｎ）を用いる。 本実施例では図中横方向をＸ軸とし、縦方向をＹ軸方と
した。 次ぎに、図中左側最上段の格子点Ｐ１を基点としてその
（二次元）座標を（０，０）とした。 そしてメツシュ線の間隔を１としてＯ〜２３の連続する
整数を符したので、各格子点Ｐｎの二次元位置を座標（
０，０）〜（２３，２３）で表すことができる。 そして、更に、この格子点Ｐｎに対応する前記地図にお
けるポイントの標高データを等高線などの実測された標
高数値をもとに読みとり、前記座標と共に各格子点Ｐｎ
毎に標高データを読みとり定めていく。 このようにして定められた全ての格子点Ｐ１〜Ｐ５７６
の（二次元）！標（ｘ、　　ｙ）及び該格子点位置での
標高データ（ｚ）は一連になって三次元座標としての格
子点データ（ｘ、　　ｙ＋　　ｚ）が得られる。 このようにして得られた各格子点Ｐｎにおける格子点デ
ータは、格子点データ入力手段１を介してマイクロコン
ピュータ構成のシュミレーション装置りに入力される。 該シュミレーション装置りでは、その演算処理部に、等
高線図データ演算手段２と、シュミレーションデータ演
算手段３と、立体図データ演算手段４と、グラフィック
作成手段６とを備えている。 即ち、等高線図データ演算手段２は、まず、格子点の座
標データ、外部表示上のメツシュ間隔等のデータを基に
、外部表示用に置き換えられた２３×２３のコマを形成
するメツシュ乃至格子点の座標（ｘ’＋　ｙ”）を設定
する。 そして、全ての格子点データ中の標高データから最高レ
ベルの標高を有する格子点および最低レベルの標高を有
する格子点を選出しメツシュ上に表示する。 次ぎに、上記メツシュ上に所望の等間隔に設定した等高
線がどのような形状となるかを算出する。 部ち、第３図で示す如く、メツシュを構成する１つ１つ
のコマについて対角線を引いた場合に、上側の直角三角
形を構成する３つの格子点Ｐａ。 Ｐｂ、Ｐｃを採り上げ、このＰａ、Ｐｂ、Ｐ’ｃを大き
い順にＵ３．Ｕ２．Ｕｌに置き換える（第４図〜第５図
）。 このＵ３．Ｕ２．Ｕｌ間を結んで形成される直角三角形
内には、前記最高レベルの標高と最低レベルの標高の間
で所定間隔に設けられた等高線の標高が一つ以上存在す
る。 成るレベルの等高線の標高がＵ３−Ｕｌ間に存在すると
した場合、この等高線と等しい標高となる点ＡをＵ３−
Ｕｌ間に求める。 このために等高線と等しい標高となる点Ａを、Ｕ３の標
高とＵｌの標高との°間でＭ：Ｎの絶対値の比率を求め
、Ｕ３からＵｌの水平線に垂した垂直線ｌ（本実施例で
はＵ２−Ｕｌ間の直線部分に対応）上で按分比例しで仮
のＡを求め、その仮のＡをそのまま水平移動してＵ３−
ＵＩを結ぶ直線の交点を求め、その交点をＡ点とする（
第４図参照）。 換言すれば、今、Ｕ３の標高が９Ｑｋｍで、Ｕｌの標高
が６０ｋｍとした場合、８０ｋｍの等直線を描くには前
記垂直線１１を１：２に按分して仮のＡ点を求め、その
Ａ点をから引いた水平線とＵ３−ＵＩを結ぶ直線の交点
が点Ａの二次元座標となる。 次に、上記等高線の標高は、Ｕ３−Ｕ２間又はＵ２−０
１間のいづれかに存在するのでどちらに存在するか判断
し、前記と同様、高い方の標高と低い方の標高との間に
おいてＨ”：Ｎ゛の絶対値の比率を求めＢ点を特定する
。 このＡ点とＢ点とを直線で結んで等直線を描く（第５図
（ａ）、　（ｂ）参照）。 この作業を上記一つの直角三角形において各等高線の標
高毎に行い、それが済むと順次例えば左から右へ順次一
段ずつ下りながら全てのコマで同様の処理を繰返し行う
。右最下段のコマが済むと次に左最上段のコマに再度戻
る。 そして、今度は前記対角線で仕切られたコマの下側に形
成される直角三角形部分において同様の処理を行い順次
繰返す（第３図参照）。 即ち１つのコマで２回の処理を各レベルの等高線毎に行
い前記メツシュ内に予め設定された間隔を有する等直線
を描くことができる。 このような手順を経て、前記入力された格子点データか
ら、所定間隔の等直線をメツシュ内に描くことのできる
二次元座標の等高線データを算出することができる。 この等高線データを、前記格子点データと共に用いて、
コンピュータのグラフィック機能（グラフィック作成手
段６）を介してディスプレイ又はプロッタ等の外部表示
手段７によって第２図で示す如き等高線図を表示するこ
とができる。 尚、この発明において上記等高線図は、光学的に図形を
読取とってデータとして入力するデジタイザ、スキャナ
ーその他の入力手段を用いて入力してもよい。 この場合、予め所定間隔のメツシュ乃至格子点を設定し
ておき、上記入力手段によって等直線だけのデータを入
力してから、両者をディスプレイ７で表示し、それを見
ながら各格子点の標高データを順次テンキー等で入力す
る構成であってもよい。 次に、前記等高線図を基に造成・用掘削条件を入力し、
該掘削条件を基にシュミレーションした後の格子点デー
タ等を求める構成について説明する。 まず外部表示手段７に外部表示された等高線図を基に掘
削範囲及び非掘削範囲を設定する。 この場合、掘削はまず、最低標高レベルのフロア−を基
準にして下から上に向かい（掘削角度を上向に設定して
）行う場合をシュミレーションするので、最低レベルの
フロアの境界は、連続する直線で形成された内側境界線
ＩＬで表し、その外側にあって、掘削する部分と掘削し
ない部分とを区分するための境界は、連続する直線で形
成された外側境界線ＯＬで表す（第６図参照）。 この境界線は２点が与えられればよく、該２点を結ぶ直
線即ち１次間数ｆ　（Ｘ）で表すことができる。 内側境界線ＩＬに囲繞されたフロア−は、予め設定され
た標高に掘削されるフロア−であり、内側境界線ＩＬの
外側で且つ外側境界線ＯＬの内側に囲繞された領域は所
定角度で上向きに掘削（後述の如く下向きにも掘削され
るが）が行われる地域であり、外側境界線ＯＬの外側の
領域は全く掘削が行われない地域である。 そして前記内側境界線ＩＬと外側境界線ＯＬとは、外部
表示された等高線図を基に境界線データ入力手段５で入
力される。 例えば、等高線図がディスプレイ上に表示されている場
合は、タッチペン構成の境界線データ入力手段５で等直
線デー多又は２点のデータを入力し、プリント上に表示
されている場合は、該プリント上に直接描かれた境界線
をデジタイザー構成の境界線データ入力手段５で読取っ
て境界線データとして入力する。 尚、境界線データ入力手段５は、前記格子点データ入力
手段ｌと同一のデータ入力手段或いはデータ読取手段で
あってもよい。 このようにして入力された境界線データを基に、次に各
格子点の類別を行う（第６図参照）。 内側境界線ＩＬで囲繞されたフロア部分に含まれる格子
点（説明上、・で表示）は予め設定されている前記掘削
条件の標高データと置換する。 外側境界線ＯＬより外側の非掘削部分の格子点（説明上
、×で表示）は掘削しない部分となるので、該領域に含
まれる格子点の標高データは変更せず同一のままとする
。 内側境界線ＩＬの外側で、外側境界線ＯＬの内側となる
掘削範囲内の格子点（説明上、Δで表示）の標高データ
については下記の演算処理を行う。 ここで、予め掘削条件として所望の掘削角度、掘削方向
、フロアの標高レベル等が所期設定される。 そして、掘削方向は、内側境界線ＩＬを基準に＋（１）
か、−（０）かで表す。 尚、この場合掘削方向がメツシュのＹ軸、Ｙ軸と平行で
ない場合には第７図に示す如く、掘削方向を示すベクト
ルＰをｘ、ｙ成分に分割し、Ｐｘ。 ｐｙを求めＰ！：Ｐｘ又はＰとｐｙとのなす角αとβの
うち小さい方を基準としてＹ軸又はＹ軸に沿う方向を掘
削方向として処理する。 図示例の場合α〉βであるからＰｙによる。 掘削範囲内とされた格子点に掘削角度が加えられて掘削
後に想定される標高データが計測される。 即ち、掘削角度Ｇは第８図で示す如く、前記掘削方向と
同様にベクトルＡをｘ、ｙ成分に分割し、Ａとのなす角
が小さい方Ａ″を選び偽傾斜Ｇ゛とする。 尚偽傾斜Ｇ°は で表される。 このＧ゛角度もとに格子点の標高データを算出する。 格子点がない時は２点の平均を求めて標高データとづ′
る。 これを各内側境界線ＴＬごとに掘削範囲内の格子点の棹
高データが最′１（標高レベルを超えない範囲で行う。 また、内側境界線ＩＬ相互間の隣接部分は同一格子点に
おいて複数の標高データが算出される場合があり、その
場合は標高データの高い方（図中・で表示）をその格子
点の標高データとして決定し掘削後の標高データを決定
する（第９図参照）。 このようにして格子点の標高データをもとにシュミレー
ション後の格子点データを得ることができる。 以上は、予め掘削後の最低レベル乃至フロアが決定され
ていて、下から上に掘削していく場合の格子点データの
演算手順である。 ここで、内側境界線ＩＬと外側境界線ＯＬとが相似形で
ない場合は、内側境界線ＩＬから上向に掘削角度を設定
してシュミレーションした場合に外側境界線ＯＬの境界
に沿って掘削することができない。 そこで次ぎに、外側境界線ＯＬから内側境界線ＩＬに向
かって下向に前記上向き掘削角度に対向、する掘削角度
を設定して、前記と同様に偽傾斜Ｇ゛を算出して、各格
子点の標高を測定し、掘削範囲となる格子点の標高デー
タを演算する（第６図参照）。 そして、同一の格子点に下向に掘削角度を設定した場合
の標高データと、上向に掘削角度を設定した場合の標高
データとが異なった場合には、・標高の高い方のデータ
を正しい標高データに決定する。 なお、掘削方向の演算法、格子点がない場合の標高デー
タの演算法、境界線相互間の隣接部分に複数の標高デー
タが存在する場合の演算法等は掘削の方向が逆になるだ
けで全て前記演算方法と同様である。 上記の各段階で得られた格子点データは、（ｘ。 ｙ、ｚ）からなる三次元座標であるので、立体図データ
演算手段４によって、外部表示手段７で適宜方式の立体
図として表示可能な立体図データに演算処理される。 例えば、立体図デー、夕演算手段４が前記各格子点デー
タを基に、ｘ、　ｙ、　　ｚ軸を所定角度に設定した透
視図を外部表示する場合には、各格子点デ−タからその
標高データ（ｚ）の最高と最低レベルの差を算出する。 次に、立体図の視点即ち水平面から上方へ計った角度（
仰角）および真南から反時計回りにずれる角度（水平角
）等を入力して、上記水平角の大きさに応じてパターン
化された修正値を前記格子点データに加えて立体図表示
用座標を定める。 この立体図表示用座標を用いグラフィック作成手段６を
介して、ディスプレーやプロッター等の外部表示手段７
に透視図を表示することができる。 また、等直線を用いた立体図で陰線処理を施した透視図
を作成することもできる。 尚、前記立体図データ演算手段４は通常のコンピュータ
グラフィック機能による処理でよく、格子点データから
与えられた各データをもとに、通常設定された仰角およ
び水平角に応じた修正処理を行い、各格子点毎にディス
プレイ上の座標を決めて行きその座標を結んでいくもの
であり、メツシュを所定角度でずらした場合の各断面図
を重ね合わせた形状からなる透視図を描くことができる
（第１０図参照）。 その他、立体図を作成するための具体的構成は問わず、
格子点データが有する３次元データをもとに外部表示手
段７を介して表示しうるちのであれば如何なる構成であ
ってもよい。 尚、本発明では異なる実施例として陰線処理を施した立
体図を外部表示する場合を説明する。 この陰線処理は、前記透視図と同様子め設定された仰角
および水平角をもとにパターン化された修正数値を用い
て格子点データを修正しディスプレイ上の座標を得る。 そして、立体図作成のためのＸＹＺ軸が設定されたらそ
の基点側から前方に向かって順次格子点毎の座標を入力
していく。 この際コマ毎に格子点で形成される面は輪部のみを有彩
色で残し、順次前方に進むにつれ重合する部分を塗りつ
ぶしていけば、重合う部分は最前の面のみが残り、重な
り合わない部分はそれぞれの輪部が残ることになるので
陰線を残さない立体図（第１１図）を作成することがで
き好ましい。 次ぎに、前記掘削前の格子点データと掘削処理後の想定
される格子点データをもとにして掘削出量を測定するこ
とができる。 即ち、前記掘削前の等高線図およびシュミレーション後
の等高線図に土量計算の対象となる標高の最高レベルと
最低レベルを設定し、その範囲内にある標高を有する格
子点を計算対象とする。 そして、ｌメツシュ内の格子点３点から２つの直角三角
形を採り出し、この直角三角形の中に所定標高レベル以
上の部分が存在するかどうか調べる。 存在する場合はその面積を求める（縮尺率をもとに実際
の距離として計算する）。 全てを積算することにより所定標高レベル以上の範囲の
面積を求める。 この所定標高レベルは、土量計算する際の輪切りの間隔
即ちＢＥＴを基に定められるので各ＢＥＴレベルの標高
レベル以上の範囲の面積が求められる。 そして、隣接する上部面積と下部面積の平均を取りＢＥ
Ｔを乗算して各レベル間の体積とする。 このようにして各レベルごとに掘削前の体積から掘削後
の体積を減算することにより掘削土量を計測し、外部表
示手段に出力することができる。

【発明の効果】

この発明は、三次元データからなる格子点データを基に
、所望造成用掘削条件を設定して掘削後に想定される地
形図を立体図として外部表示することができ、更に土量
計算も行えるので、掘削土量の計算や、埋め立てを同時
に行う場合に上記掘削土量で賄えるか否かの計算等、掘
削前にあらゆる可能性を具体化することができ最適な造
成計画を立てることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機能ブロック図、第２図はこの発明の等高線図
、第３図〜第５図は等高線データを得るための概念説明
図、第６図〜第９図は掘削処理後の格子点データを得る
ための概念説明図、第１０図は同陰線処理を施した透視
図、第１１図は同透視図である。 １・・・格子点データ入力手段 ２・・・等高線図データ演算手段 ３・・・シュミレーションデータ演算手段４・・・立体
図データ演算手段 ５・・・境界線データ入力手段 ６・・・グラフィック作成手段６ ７・・・外部表示手段 出願人　　キャタピラ−三菱株式会社 第１０図 第１　！ｆｆｉ　　　　　、＋・ 第１１図 第３図 第４図 第６図 第７図 一−→−Ｘ 第８図 第９図 手続？甫正書（自発） 昭和６０年５月２日 １、事件の表示　　特願昭６０−０２６７３９号２、発
明の名称 造成地シミュレーションシステム ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 キャタピラ−三菱株式会社 ４、代理人　８１０５ 東京都港区新橋５丁目６番５号 ６、補正の対象　　願書及び明細書全文７、補正の内容 ｗ１書中、発明の名称の欄に［造成地シュミレ明細書 １、発明の名称 造成地シミュレーションシステム ２、特許請求の範囲 （１）、標高が実測された造成地の実測平面図をもとに
該実測平面図を等間隔のメツシュ状に分割した場合の各
格子点の位置と該格子点における標高とを読取って得ら
れた格子点データを入力するための格子点データ入力手
段と、 該格子点データ入力手段から入力された格子点データを
基に、メツシュ内に所望間隔の等直線で描かれる造成前
等高線図作成データを演算する等高線図データ演算手段
と、 該等高線図データ演算手段により得られた造成面等高線
図データに、 造成完成予定地の範囲を直線の連続として表わす造成完
成予定地境界線の境界線データと、該境界線データを基
準にして掘削方向を示す掘削方向データと、 掘削角度を示す掘削角度データと、 造成完成予定レベル（フロア）の標高を示す最終掘削レ
ベルデータとを入力し演算処理して造成シミュレーショ
ン後の格子点データを得るシミュレーションデータ演算
手段と、 該シミュレーションデータ演算手段から得られた造成シ
ミュレーション後の格子点データをもとに所望視点位置
から見た透視図等の立体図作成データを算出するための
立体図データ演算手段と、該立体図データ演算手段から
得られた立体図作成データ乃至前記等高線図データ演算
手段から得られた等高線図作成データを基に、立体図乃
至等高線図を外部表示手段にイメージ出力させるグラフ
ィック作成手段とを備えてなる造成地シミュレーション
システム。 （２）、シミュレーションデータ演算手段に入力す駆造
成完成予定地の範囲を直線の連続として表わ苦造成完成
予定地境界線の境界線データが、最低標高となるフロア
を囲繞するフロア境界線データと、非造成予定地の範囲
を示す非造成境界線データとからなることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の造成地シミュレーションシ
ステム。 ３、発明の詳細な説明

【産業上の利用分野】

この発明は、開発される造成予定地を造成用掘削条件を
基にシミュレーションして外観形状を透視図等の立体図
として表示し、またその掘削土量等を計測する造成地シ
ミュレーションシステムに関する。

【従来の技術】

開発予定地の造成に関し、従来は単なる地形図や断面図
等のいわば２次元的な資料を基にして造成用の掘削計画
を立てているので、■現実感に乏　・しい、■掘削を進
めていく過程で発生する問題点（例えば任意の方向から
見た造成予定地の景観の変化等）が予知しにくい、■造
成時の掘削出量を計算するにはプラニメータと計算機に
用いて算出しなければならないので煩雑であると共に長
時間を要する、等の憾みがあった。 そこで、パノラマ写真や粘土による模型を用いれば造成
予定地の所望造成条件実行後の外観形状を立体的に把握
することができるが、前者にあっては現時点での状況を
把握することができるが将来の検討には役立たず、また
後者にあっては掘削土量の計算が不可であるという致命
的な欠点を有する。

【発明が解決しようとする問題点】

ここで、本発明者らは先に特願昭５９−５７６９４号に
係る発明において、 標高が実測された原石山の実測平面図をもとに該実測平
面図を等間隔のメツシュ状に分割した場合の各格子点の
位置と該格子点における標高とを読取って得られた格子
点データを用いて、原石山の採掘をシミュレーションし
、その結果を立体図として外部表示手段に表示するシス
テムを提案しており、この分野において相当の実績を収
めることができた。 更に、本発明者らは、テーマを原石山の採掘に限定する
ことなく、造成地の掘削の場合にまで拡げて鋭ｎ研究を
行い、本が、明を完成するに至った。 即ち、本発明の主たる目的は、 実測平面図を均等に細分し、その格子点の位置データ（
二次元データ）及び標高データをベースとし、所望の造
成用掘削条件を加えて、該造成用掘削条件実行後の造成
予定地の外観形状を立体図として外部表示すると共に、
該造成に要する掘削土量を算出可能とするにある。

【問題点を解決するための手段】

この発明は上記目的を達成するために、第１図で示す如
く、 （ａ）、標高が実測された造成地の実測平面図をもとに
該実測平面図を等間隔のメツシュ状に分割した場合の各
格子点の位置データと該格子点における標高データの三
次元データからなる格子点データを読取り入力するため
の格子点データ入力手段１を設ける、 （ｂ）、該格子点データ入力手段１により入力された前
記格子点データを基に、メツシュ内に所望間隔の等直線
で描かれる造成前の等高線図作成データを演算する等高
線図データ演算手段２を設ける、（Ｃ）、該等高線図デ
ータ演算手段２により得られたデータを基に、グラフィ
ック作成手段６を介して外部表示手段７に二次元の造成
前の等高線図を外部表示すると共に、外部表示された造
成前の等高線図を基に掘削範囲を直線の連続として表す
境界線のデータを入力する境界線データ入力手段６を設
け、 （ｄ）、該境界線データを基準にして掘削方向を示す掘
削方向データと、 掘削角度を示す掘削角度データと、 造成完成予定レベル（フロア）の標高を示す最終掘削レ
ベルデータとを入力して、 前記境界線データ入力手段６から入力された境界線デー
タと共に演算処理して前記造成予定条件実行後の造成予
定地の格子点データを得るシミュレーションデータ演算
手段３を設ける、 ｃｄ）、該シミュレーションデータ演算手段３から得ら
れたシミュレーション後の格子点データをもとに所望視
点位置から見た透視図等の立体図作成データを算出する
ための立体図データ演算手段４を設ける、 （ｅ）、該立体図データ演算手段４から得られた立体図
作成データを基に、グラフインク作成手段６を介して外
部表示手段７に立体図を出力させるという技術手段を講
じている。

【実施例】

実測された標高が等直線等で示された造成予定地の地図
（平面図）にメツシュを設ける。 このメソシュは、上記地図を均等に細分化するメツシュ
線の集合からなるもので、本実施例の場合は北方向（Ｙ
軸方向とする）および南方向　（Ｘ軸方向とする）にそ
れぞれ均等間隔で連続する０〜２３のメツシュ線が設け
られる。即ち、Ｘ軸に２４本のメソシュ線（ＭＸＯ−Ｍ
Ｘ２３）と、Ｙ軸に２４本のメソシュ線（ＭＹＯ〜ＭＹ
２３）を均等間隔に引く。 そして、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の各メソシュ線が交叉
して２３　Ｘ　２３個の同一形状（本実施例では正方形
）からなるコマＫを形成すると共に前記メツシュ線（Ｍ
ＸＯ〜ＭＸ２３及び、ＭＹ　Ｏ−ＭＹ２３）の交叉点と
なる格子点Ｐｎが一定間隔で２４×２４個（ＰＬからＰ
５７６まで）設けられることになる。 この格子点の相互の位置関係を表すために、座標点（ｘ
、　　ｙ）　、又はマトリックス（ｍ、　　ｎ）を用い
る。 本実施例では図中横方向をＸ軸とし、縦方向をＹ軸方と
した。 次ぎに、図中左側最上段の格子点Ｐ１を基点としてその
（二次元）座標を（０，Ｏ）とした。 そしてメツシュ線の間隔を１としてＯ〜２３の連続する
整数を符したので、各格子点Ｐｎの二次元位置を座標（
０，Ｏ）〜（２３，２３）で表すことができる。 そして、更に、この格子点Ｐｎに対応する前記地図にお
けるポイントの標高データを等直線などの実測された標
高数値をもとに読みとり、前記座標と共に各格子点Ｐｎ
毎に標高データを読みとり定めてい（。 このようにして定められた全ての格子点Ｐ１〜Ｐ５７６
のｌ二次元）座標（ｘ、　　ｙ）及び該格子点位置での
標高データ（２）は一連になって三次元座標としての格
子点データ（ｘ、ｙ、２）が得られる。 このようにして得られた各格子点Ｐｎにおける格子点デ
ータは、格子点データ入力手段１を介してマイクロコン
ピュータ構成のシミュレーション装置りに入力される。 該シミュレーション装置りでは、その演算処理部に、等
高線図データ演算手段２と、シミュレーションデータ演
算手段３と、立体図データ演算手段４と、グラフィック
作成手段６とを備えている。 即ち、等高線図データ演算手段２は、まず、格子点の座
標データ、外部表示上のメツシュ間隔等のデータを基に
、外部表示用に置き換えられた２３×２３のコマを形成
するメツシュ乃至格子点の座標（Ｘ”１ｙ°）を設定す
る。 そして、全ての格子点データ中の標高データから最高レ
ベルの標高を有する格子点および最低レベルの標高を有
する格子点を選出しメツシュ上に表示する。 次ぎに、上記メツシュ上に所望の等間隔に設定した等高
線がどのような形状となるかを算出する。 即ち、第３図で示す如く、メツシュを構成する１つ１つ
のコマについて対角線を引いた場合に、上側の直角三角
形を構成する３つの格子点Ｐａ。 Ｐｂ、Ｐｃを採り上げ、このＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを大きい
順にＵ３．Ｕ２．Ｕｌに置き換える（第４図〜第５図）
。 このＵ３．Ｕ２，０１間を結んで形成される直角三角形
内には、前記最高レベルの標高と最低レベルの標高の間
で所定間隔に設けられた等高線の標高が一つ以上存在す
る。 成るレベルの等高線の標高がＵ３−０１間に存在すると
した場合、この等高線と等しい標高となる点ＡをＵ３−
０１間に求める。 このために等高線と等しい標高となる点Ａを、Ｕ３の標
高とＵｌの標高との間でＭＡＮの絶対値の比率を求め、
Ｕ３からＵｌの水平線に垂した垂直線ｌ（本実施例では
Ｕ　２−　ＩＪ’　１間の直線部分に対応）上で按分比
例して仮のＡを求め、その仮のＡをそのまま水平移動し
てＵ３−ＵＩを結ぶ直線の交点を求め、その交点をＡ点
とする（第４図参照）。 換言すれば、今、Ｕ３の標高が９Ｑ１ｍで、Ｕｌの標高
が５Ｑｋｍとした場合、８０に＋ｎの等高線を描くには
前記垂直線７！■を１：２に按分して仮のＡ点を求め、
そのＡ点をから引いた水平線とＵ３−Ｕｌを結ぶ直線の
交点が点Ａの二次元座標となる。 次に、上記等高線の標高は、Ｕ３−Ｕ２間又はＬ１２−
０１間のいづれかに存在するのでどちらに存在するか判
断し、前記と同様、高い方の標高と低い方の標高との間
においてＭ’：Ｎ’の絶対値の比　。 率を求めＢ点を特定する。 このＡ点とＢ点とを直線で結んで等高線を描く（第５図
（ａ）、　（ｂｌ参照）。 この作業を上記一つの直角三角形において各等高線の標
高毎に行い、それが済むと順次例えば左から右へ順次一
段ずつ下りながら全てのコマで同様の処理を繰返し行う
。右最下段のコマが済むと次に左最上段のコマに再度戻
る。 そして、今度は前記対角線で仕切られたコマの下側に形
成される直角三角形部分において同様の処理を行い順次
繰返す（第３図参照）。 即ち１つのコマで２回の処理を各レベルの等高線毎に行
い前記メツシュ内に予め設定された間隔を有する等高線
を描くことができる。 このような手順を経て、前記入力された格子点データか
ら、所定間隔の等高線をメツシュ内に描くことのできる
二次元座標の等高線データを算出することができる。 この等高線データを、前記格子点データと共に用いて、
コンピュータのグラフィ・ツク機能（グラフィック作成
手段６）を介してディスプレイ又はプロッタ等の外部表
示手段７によって第２図で示す如き等高線図を表示する
ことができる。 尚、この発明において上記等高線図は、光学的に図形を
読取とってデータとして入力するデジタイザ、スキャナ
ーその他の入力手段を用いて入力してもよい。 この場合、予め所定間隔のメツシュ乃至格子点を設定し
ておき、上記入力手段によって等高線だけのデータを入
力してから、両者をディスプレイ７で表示し、それを見
ながら各格子点の標高データを順次テンキー等で入力す
る構成であってもよい。 次に、前記等高線図を基に造成用掘削条件を入力し、該
掘削条件を基にシミュレーションした後の格子点データ
等を求める構成について説明する。 まず外部表示手段７に外部表示された等高線図を基に掘
削範囲及び非掘削範囲を設定する。 この場合、掘削はまず、最低標高レベルのフロア−を基
準にして下から上に向かい（掘削角度を上向に設定して
）行う場合をシミュレーションするので、最低レベルの
フロアの境界は、連続する直線で形成された内側境界線
ＩＬで表し、その外側にあって、掘削する部分と掘削し
ない部分とを区分するための境界は、連続する直線で形
成された外側境界線ＯＬで表す（第６図参照）。 この境界線は２点が与えられればよく、該２点を結ぶ直
線即ち１次間数ｆ　（Ｘｌで表すことができる。 内側境界線ＩＬに囲繞されたフロア−は、予め設定され
た標高に掘削されるフロア−であり、内側境界線ＩＬの
外側で且つ外側境界線ＯＬの内側に囲繞された領域は所
定角度で上向きに掘削（後述の如く下向きにも掘削され
るが）が行われる地域であり、外側境界線ＯＬの外側の
領域は全く掘削が行われない地域である。 そして前記内側境界線ＩＬと外側境界線ＯＬとは、外部
表示された等高線図を基に境界線データ入力手段５で入
力される。 例えば、等高線図がディスプレイ上に表示されている場
合は、タッチベン構成の境界線データ入力手段５で等直
線データ又は２点のデータを入力し、プリント上に表示
されている場合は、該プリント上に直接描かれた境界線
をデジタイザー構成の境界線データ入力手段５で読取っ
て境界線データとして入力する。 尚、境界線データ入力手段５は、前記格子点データ入力
手１’Ｑ　１と同一のデータ入力手段或いはデータ読取
手段であってもよい。 このようにして入力された境界線データを基に、次に各
格子点の類別を行う（第６図参照）。 内側境界線ｒＬで囲繞されたフロア部分に含まれる格子
点（説明上、・で表示）は予め設定されている前記掘削
条件の標高データと置換する。 外側境界線ＯＬより外側の非掘削部分の格子点（説明上
、×で表示）は掘削しない部分となるので、該領域に含
まれる格子点の標高データは変更せず同一のままとする
。 内側境界線ＩＬの外側で、外側境界線ＯＬの内側となる
掘削範囲内の格子点（説明上、△で表示）の標高データ
については下記の演算処理を行う。 ここで、予め掘削条件として所望の掘削角度、掘削方向
、フロアの標高レベル等が所期設定される。 そして、掘削方向は、内側境界線ｒＬを基準に＋（１）
か、−（Ｏ）かで表す。 尚、この場合掘削方向がメツシュのＸ軸、Ｙ軸と平行で
ない場合には第７図に示す如く、掘削方向を示すベクト
ルＰをｘ、ｙ成分に分割し、Ｐｘ。 ｐｙを求めＰとＰｘ又はＰとｐｙとのなす角αとβのう
ち小さい方を基準としてＸ軸又はＹ軸に沿う方向を掘削
方向として処理する。 図示例の場合α〉βであるからｐｙによる。 掘削範囲内とされた格子点に掘削角度が加えられて掘削
後に想定される標高データが計測される。 即ち、掘削角度Ｇは第８図で示す如く、前記掘削方向と
同様にベクトルＡをｘ、　　ｙ成分に分割し、Ａとのな
す角が小さい方Ａ゛を選び偽傾斜Ｇ′とする。 尚偽傾斜Ｇ゛は Ｇ’＝　ＴＡＮ−１−＝　５ＩＮ−１（ＣＯＳαＸ５Ｉ
Ｎ　Ｇ　）１χ１ で表される。 このＧ°角度をもとに格子点の標高データを算出する。 格子点がない時は２点の平均を求めて標高データとする
。 これを各内側境界線ＩＬごとに掘削範囲内の格子点の標
高データが最低標高レベルを超えない範囲で行う。 また、内側境界線ＩＬ相互間の隣接部分は同一格子点に
おいて複数の標高データが算出される場合があり、その
場合は標高データの高い方（図中・で表示）をその格子
点の標高データとして決定し掘削後の標高データを決定
する（第９図参照）。 このようにして格子点の標高データをもとにシミュレー
ション後の格子点データを得ることができる。 以上は、予め掘削後の最低レベル乃至フロアが決定され
ていて、下から上に掘削していく場合の格子点データの
演算手順である。 ここで、内側境界線ＩＬと外側境界線ＯＬとが相似形で
ない場合は、内側境界線ＩＬから上向に掘削角度を設定
してシミュレーションした場合に外側境界線ＯＬの境界
に沿って掘削することができない。 そこで次ぎに、外側境界線ＯＬから内側境界線ＩＬに向
かって下向に前記上向き掘削角度に対向する掘削角度を
設定して、前記と同様に偽傾斜Ｇ゛を算出して、各格子
点の標高を測定し、掘削範囲となる格子点の標高データ
を演算する（第６図参照）。 そして、同一の格子点に下向に掘削角度を設定した場合
の標高データと、上向に掘削角度を設定した場合の標高
データとが異なった場合には、標高の高い方のデータを
正しい標高データに決定する。 なお、掘削方向の演算法、格子点がない場合の標高デー
タの演算法、境界線相互間の隣接部分に複数の標高デー
タが存在する場合の演算法等は掘削の方向が逆になるだ
けで全て前記演算方法と同様である。 上記の各段階で得られた格子点データは、（ｘ。 ｙ、ｚ）からなる三次元座標であるので、立体図データ
演算手段４によって、外部表示手段７で適宜方式の立体
図として表示可能な立体図データに演算処理される。 例えば、立体図データ演算手段４が前記各格子点データ
を基に、ｘ、ｙ、ｚ軸を所定角度に設定した透視図を外
部表示する場合には、各格子点データからその標高デー
タ（ｚ）の最高と最低レベルの差を算出する。 次に、立体図の視点部ち水平面から上方へ計った角度（
仰角）および真南から反時計回りにずれる角度（水平角
）等を入力して、上記水平角の大きさに応じてパターン
化された修正値を前記格子点データに加えて立体図表示
用座標を定める。 この立体図表示用座標を用いグラフィック作成手段６を
介して、ディスプレーやブロック−等の外部表示手段７
に透視図を表示することができる。 また、等直線を用いた立体図で陰線処理を施した透視図
を作成することもできる。 尚、前記立体図データ演算手段４は通常のコンピュータ
グラフィック機能による処理でよく、格子点データから
与えられた各データをもとに、通常設定された仰角およ
び水平角に応じた修正処理を行い、各格子点毎にディス
プレイ上の座標を決めて行きその座標を結んでいくもの
であり、メツシュを所定角度でずらした場合の各断面図
を重ね合わせた形状からなる透視図を描くことができる
（第１０図参照）。 その他、立体図を作成するための具体的構成は問わず、
格子点データが有する３次元データをもとに外部表示手
段７を介して表示しうるちのであれば如何なる構成であ
ってもよい。 尚、本発明では異なる実施例として陰線処理を施した立
体図を外部表示する場合を説明する。 この陰線処理は、前記透視図と同様子め設定された仰角
および水平角をもとにパターン化された修正数値を用い
て格子点データを修正しディスプレイ上の座標を得る。 そして、立体図作成のためのＸＹＺ軸が設定されたらそ
の基点側から前方に向かって順次格子点毎の座標を入力
していく。 この際コマ毎に格子点で形成される面は輪部のみを有彩
色で残し、順次前方に進むにつれ重合する部分を塗りつ
ぶしていけば、重合う部分は最前の面のみが残り、重な
り合わない部分はそれぞれの輪部が残ることになるので
陰線を残さない立体図（第１１図）を作成することがで
き好ましい。 次ぎに、前記掘削前の格子点データと掘削処理後の想定
される格子点データをもとにして掘削土量を測定するこ
とができる。 即ち、前記掘削前の等高線図およびシミュレーシジン後
の等高線図に土量計算の対象となる標高の最高レベルと
最低レベルを設定し、その範囲内にある標高を有する格
子点を計算対象とする。 そして、■メツシュ内の格子点３点がら２つの直角三角
形を採り出し、この直角三角形の中に所定標高レベル以
上の部分が存在するがどうが調べる。 存在する場合はその面積を求める（縮尺率をもとに実際
の距離として計算する）。 全てを積算することにより所定標高レベル以上の範囲の
面積を求める。 この所定標高レベルは、土量計算する際の輪切りの間隔
即ちＢＥＴを基に定められるので各ＢＥＴレベルの標高
レベル以上の範囲の面積が求められる。 そして、隣接する上部面積と下部面積の平均を取りＢＥ
Ｔを乗算して各レベル間の体積とする。 このようにして各レベルごとに掘削前の体積から掘削後
の体積を減算することにより掘削土量を計測し、外部表
示手段に出力することができる。

【発明の効果】　　。 この発明は、三次元データからなる格子点データを基に
、所望造成用掘削条件を設定して掘削後に想定される地
形図を立体図として外部表示することができ、更に土量
計算も行えるので、掘削土量の計算や、埋め立てを同時
に行う場合に上記掘削土量で賄えるか否かの計算等、掘
削前にあらゆる可能性を具体化することができ最適な造
成計画を立てることが可能となる。 ４、図面の簡単な説明 第１図は機能ブロック図、第２図はこの発明の等高線図
、第３図〜第５図は等高線データを得るだめの概念説明
図、第６図〜第９図は掘削処理後の格子点データを得る
ための概念説明図、第１０図は同陰線処理を施した透視
図、第１１図は同透視図である。 １・・・格子点データ入力手段 ２・・・等高線図データ演算手段 ３・・・シミュレーションデータ演算手段４・・・立体
図データ演算手段 ５・・・境界線データ入力手段 ６・・・グラフィック作成手段６ ７・・・外部表示手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、標高が実測された造成地の実測平面図をもとに
   該実測平面図を等間隔のメッシュ状に分割した場合の各
   格子点の位置と該格子点における標高とを読取って得ら
   れた格子点データを入力するための格子点データ入力手
   段と、 該格子点データ入力手段から入力された格子点データを
   基に、メッシュ内に所望間隔の等高線で描かれる造成前
   等高線図作成データを演算する等高線図データ演算手段
   と、 該等高線図データ演算手段により得られた造成前等高線
   図データに、 造成完成予定地の範囲を直線の連続として表わす造成完
   成予定地境界線の境界線データと、該境界線データを基
   準にして掘削方向を示す掘削方向データと、 掘削角度を示す掘削角度データと、 造成完成予定レベル（フロア）の標高を示す最終掘削レ
   ベルデータとを入力し演算処理して造成シュミレーショ
   ン後の格子点データを得るシュミレーションデータ演算
   手段と、 該シュミレーションデータ演算手段から得られた造成シ
   ュミレーション後の格子点データをもとに所望視点位置
   から見た透視図等の立体図作成データを算出するための
   立体図データ演算手段と、該立体図データ演算手段から
   得られた立体図作成データ乃至前記等高線図データ演算
   手段から得られた等高線図作成データを基に、立体図乃
   至等高線図を外部表示手段にイメージ出力させるグラフ
   ィック作成手段とを備えてなる造成地シュミレーション
   システム。
2. （２）、シュミレーションデータ演算手段に入力する造
   成完成予定地の範囲を直線の連続として表わす造成完成
   予定地境界線の境界線データが、最低標高となるフロア
   を囲繞するフロア境界線データと、非造成予定地の範囲
   を示す非造成境界線データとからなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の造成地シュミレーションシ
   ステム。