JP3535597B2 - 図形処理装置 - Google Patents

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、ガス等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ものである。 【０００２】 【従来の技術】昨今、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
業者が独自に構築した占有物件や地下埋設物等の設備の
配設状況等に関する地図データベースと、センターシス
テムで作成した地形、道路、街区、構築物、名称等を含
む地図データベースと統合化して、新たなコンピュータ
・マッピングシステムを構築することが行われている。 【０００３】各事業者は、ガスや水道の導管等の地下埋
設物や電柱等の工事を行なう際に、他の事業者の設備を
破損することを未然に避けるために、異種の設備間の位
置関係を把握する必要がある。各事業者ごとに独自に作
成された地図または地図データベースの間では、測量、
図化、数値データ化等の仮定で生ずる誤差等により同一
地点の位置座標データがずれており、他の事業者の設備
の配設状況のデータと自己の設備の配設状況のデータと
を重畳して出力しても、自己の設備と他の事業者の設備
との位置関係を正確には把握できない。 【０００４】道路と設備または異種設備間の位置関係等
を把握するために、各事業者が、独自に作成した設備地
図データベース（第１の図形データベース）に含まれる
設備データを変換して、共通の基本地図データベース
（第２の図形データベース）の地図データ上に示す方法
が要請されている。基本地図データベース（第２の図形
データベース）は、センターシステムを有する機関か
ら、データベースの形で提供される。 【０００５】しかし、設備地図データベース（第１の図
形データベース）と、基本地図データベース（第２の図
形データベース）とを、データのままで整合させる手段
が有効に機能させられないため、各事業者は、各々の図
形データベースから必要なデータを抽出して、各々の伸
縮性のない透明紙に出図し、これら透明紙を重ね合わせ
て地図のデータや設備のデータの位置を部分毎に整合さ
せていた。つまり、基本地図データベース（第２の図形
データベース）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、設備地図データベース（第１の図形
データベース）の地図に記載されている設備を移動させ
てトレースし、これを入力原稿紙として用いて、再度デ
ータを入力しなければならなかった。この作業には、非
常な労力と費用とが必要であったため、各事業者が、新
たなコンピュータ・マッピングシステムの構築への参加
をためらうという問題が生じた。 【０００６】そのため、コンピュータで自動的に複数の
図形データベースに含まれるデータを整合させるため
に、以下に述べる様々な方法が試みられている。 【０００７】（ａ）特開昭６２−２７８６７９号公報、
特開昭６４−１５８７３号公報に記載された方法等で
は、図郭の４隅の点データを基本として、アフィン変換
等のパラメータを定めている。 【０００８】（ｂ）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。 【０００９】（ｃ）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なわずに自動化するように
した例として、「図形補正装置（特開平２−４７７７
５）」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
間の各領域毎の対応付けを行ない、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。 【００１０】（ｄ）「図形処理装置（特開平５−６１４
０７）」、「図形処理装置（特開平５−６２９２
６）」、「図形処理装置（特開平５−６２９２７）」、
「地図データベース検定方法（特開平５−６２９２
８）」、「図形精度検定方法（特開平５−９８７９
９）」、「図形処理方法（特開平６−２５１１２
０）」、「図形処理方法（特開平６−２５１１２１）」
が、本出願人により出願されている。これらの方法で
は、まず２つの地図のデータを重ねて比較し、（ｄ１）
各地図に含まれる互いに対応する線分の、ずれの距離と
方向、（ｄ２）各地図に含まれる互いに対応する点の、
ずれの距離と方向、（ｄ３）一方の地図に含まれる線分
と他方の地図に含まれる対応する線分上の点の、ずれの
距離と方向を求める。こうして（ｄ１）、（ｄ２）、
（ｄ４）の、いずれかの、ずれの距離と方向を多数の組
について求め、そのデータを用いてアフィン変換用パラ
メータを求めていた。２つの図面の対応する点の間の、
Ｘ方向およびＹ方向のずれ量の値を用いてアフィン変換
用パラメータを求める方法を含んだ「出図装置の精度調
整方法（特開平５−１７４１２７）」が、本出願人によ
り出願されている。 【００１１】なお、一般に、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
力誤差等によるものである。建設省公共測量作業規定に
よれば、１／５００縮尺測量のトータル標準誤差を０．
５ｍｍ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。したがって、微
小移動、微小角の原理、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なえることを示唆している。 【００１２】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の技術には、それぞれ以下のような問題があった。 【００１３】（ａ）の方法では、測量が異なると、図郭
と図郭内の地図との相対位置が、ずれてくるので利用で
きないことが判明した。 【００１４】（ｂ）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設備地図データベー
ス（第１の図形データベース）は、道路、街区、歩道、
中央分離帯等の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
交差点くらいしかない。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悪く、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
があった。 【００１５】（ｃ）の方法では、領域の対応付けは、道
路線、街区線等の境界を示す線で囲まれた領域毎に行な
っているため、例えば道路拡張工事や交差点の隅切り工
事等により道路線、街区線が経年変化した場合にも、そ
の経年変化がないものとして、領域の抽出や対応付け、
設備データの平行移動を実行するので、かえって設備デ
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。 【００１６】また、領域の抽出や対応付けを自動的に行
なうにあたって、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。 【００１７】（ｄ）の方法では、各データ間の幾何学的
関係とアフィン変換との関係が複雑となり、理解が得ら
れにくいという問題があった。また、２つの地図の対応
する線分の間の、ずれの角度を求める場合には、垂線の
方向によって求められる角度の正負が変わり、これを考
慮してプログラム化する際に非常な注意力を要するとい
う問題があった。 【００１８】また、地図上で必要な点を指定するには、
オペレータのデータ指定作業に非常な精密さが要求され
るという問題があった。 【００１９】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、一方の地図の設備
データの位置を高精度かつ効率良くアフィン変換して他
の地図の地図データ等に整合させるために、効率良く高
精度なアフィン変換用パラメータを決定することのでき
る図形処理装置を提供することである。 【００２０】 【課題を解決するための手段】 前述した目的を達成す
るために、本発明は、地形、街区などからなる地図の位
置座標データおよびガス管、水道管などの設備の位置座
標データを記憶した第１の図形データベースと、地図の
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、（a）前記第１の図
形データベースの所定の領域内の少なくとも１点と、前
記第２の図形データベースの対応する点とに、同一の座
標値を与える座標値付与手段と、（b）前記第１の図形
データベース上の前記所定の領域内に含まれる街区線の
線分データから、複数の組の、第１の線分および第２の
線分を指定する第１の線分指定手段と、（c）前記複数
の組について、前記第１の線分を含む直線と、前記第２
の線分を含む直線との、第１の交点を算出する第１の交
点算出手段と、（d）前記第１の図形データベース上の
第１の線分に対応する前記第２の図形データベース上の
第３の線分と、前記第１の図形データベース上の第２の
線分に対応する前記第２の図形データベース上の第４の
線分とを指定する第２の線分指定手段と、（e）前記第
３の線分を含む直線と、前記第４の線分を含む直線と
の、第２の交点を求める第２の交点算出手段と、（f）
前記第１の交点と前記第２の交点との間の、Ｘ方向と、
Ｙ方向との、ずれ量を算出する、ずれ量算出手段と、
（i）複数組の前記ずれ量を用いて、最小二乗法により
アフィン変換用パラメータを決定するパラメータ決定手
段と、（k）前記第１の図形データベースの設備の位置
座標データを、前記第２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、前記パラメー
タ決定手段により決定されたアフィン変換のパラメータ
を用いてアフィン変換するアフィン変換手段とを具備す
ることを特徴とする図形処理装置である。 【００２１】 【作用】所定の共通の対象区域についての、第１の図形
データベースから抽出した第１の街区線データと、第２
の図形データベースから抽出した第２の街区線データと
が、色等により区別されグラフィックディスプレイに重
畳されて表示された状態において、まず、座標値付与手
段により、第１の図形データベース内の対象区域内の少
なくとも１点と、第２の図形データベースの対応する点
とに、同一の座標値を与える。 【００２２】次に、第１の線分指定手段により、第１の
街区線データから、第１の線分および第２の線分を指定
し、第１の交点算出手段により第１の線分と第２の線分
との第１の交点を算出する。続いて、第２の線分指定手
段により、第２の街区線データから、第１の線分に対応
する第３の線分、第２の線分に対応する第４の線分を指
定し、第２の交点算出手段により第３の線分と第４の線
分との第２の交点を算出する。次に、ずれ量算出手段に
より、第１の交点と、第２の交点との間の、Ｘ方向と、
Ｙ方向との、ずれ量を算出する。この線分指定から、ず
れ量算出までの処理を繰り返して、複数の、ずれ量のデ
ータを得る。 【００２３】次に、パラメータ決定手段により複数組の
ずれ量を用いて最小二乗法によりアフィン変換用パラメ
ータを決定する。アフィン変換手段はパラメータ決定手
段により決定されたパラメータを用いて、第１の図形デ
ータベースの設備の位置座標データをアフィン変換し
て、前記第２の図形データベースの地図の位置座標デー
タに対応するように修正する。 【００２４】 【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を詳細
に説明する。 【００２５】図１は本実施例の実施環境全体を説明する
図、図２は本実施例に係るシステム構成の１例を示す図
である。 【００２６】まず構成機器の概略について説明する。図
１、図２に示すように、本実施例に係る図形処理装置１
は、ホストコンピュータ３、およびホストコンピュータ
３とラインで接続された外部記憶装置５、端末機器群
７、静電プロッタ９を有する。 【００２７】ホストコンピュータ３は、内部に内部記憶
装置１１を有し、内部記憶装置１１の中にはワーク領域
１３が設けられる。外部記憶装置５には、既に構築され
たデータベースである第１の図形データベース２１、第
２の図形データベース２３、アプリケーションプログラ
ム２５等が格納される。内部記憶装置１１には第１の図
形データベース２１から必要なデータを抽出した第１の
図形ワークファイル２７、および第２の図形データベー
ス２３から必要なデータを抽出した第２の図形ワークフ
ァイル２９を格納し、第１の図形ワークファイル２７の
設備データを変換し修正して保存するための第３のワー
クファイル３１を用意する。後に、第３のワークファイ
ル３１のデータを必要に応じて統合して、変換された設
備データからなる第３の図形データベース３３が、外部
記憶装置５に構築される。 【００２８】図形処理装置１内の各ハードウエアとホス
トコンピュータ３との間は、通信回線３５等で接続され
ており、端末機器群７は、タブレット４１、デジタイザ
４３、ディスプレイ（グラフィックディスプレイ）４
５、パソコン４７、ハードコピー機４９、ディスプレイ
４５上のカーソルマーク５１の位置を移動させる指示具
５３、タブレット４１に接続されたライトペン、デジタ
イザ４３に接続されたカーソル５７、キーボード５９を
有する。 【００２９】また、図１に示すように、図形処理装置１
のホストコンピュータ３は、センターシステム７１のセ
ンター・ホストコンピュータ７３と、通信回線７５で接
続される。センター・ホストコンピュータ７３のセンタ
ー外部記憶装置７７には、センター設備地図データベー
ス８１およびセンター基本地図データベース８３が構築
される。 【００３０】センターシステム７１のセンター・ホスト
コンピュータ７３は、この図形処理装置１以外の、各事
業者によって設けられた様々なユーザーシステム９１
ａ、９１ｂ………の各ホストコンピュータとも接続され
る。 【００３１】なお、図形処理装置１のうち、タブレット
４１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３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４１の上に貼り付け、ライトペ
ン５５でメニューシートの枠の４隅等を指定した上で、
所望のメニューをライトペン５５で選択して指示する。 【００３２】デジタイザ４３は、例えばガス管の位置デ
ータ（座標データ）、ガス管の材質、太さ等の属性等の
図形データの入力に使用され、このデジタイザ４３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、メニューの選択等は、カーソル５７により行なう。 【００３３】ディスプレイ（グラフィックディスプレ
イ）４５は、外部記憶装置５に記憶された各図形データ
ベース上の情報等を図形形式で表示するものであり、指
示された検索内容に基づき、様々なデータをカラー表示
等の方法により区別して選択的に表示する。必要に応じ
て部分的に拡大したり、処理の途中経過等を表示方法を
変えて表示する。指示具５３は、ディスプレイ４５上の
カーソルマーク５１を移動させて、ディスプレイ４５上
の図形を指示することで、図形として表示されたデータ
を指定する等に用いられる。 【００３４】パソコン４７は、街、家屋等の名称等、座
標データ以外の文字データを入力する場合等に使用され
る。 【００３５】また、ハードコピー機４９は、ディスプレ
イ４５に表示された図形データを図面として紙面上にコ
ピーするのに利用され、静電プロッタ９は、外部記憶装
置５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。 【００３６】センター基本地図データベース８３は、図
形処理装置１の外部記憶装置５に格納されている第２の
図形データベース２３を含む上位データベースである。
つまり、センター基本地図データベース８３から、所定
の範囲の区域に関する所定の内容のデータを抽出して構
成したものが、第２の図形データベース２３である。セ
ンター設備地図データベース８１は、図形処理装置１で
構築した第１の図形データベース２１を含む、様々な事
業者が作成した独自の設備地図データ等から構成されて
いる。 【００３７】なお、図１では、センターシステム７１
と、図形処理装置１またはユーザーシステム９１ａ、９
１ｂ………とを、通信回線７５で接続しているが、セン
ター設備地図データベース８１またはセンター基本地図
データベース８３の中から所定のデータのみを抽出し記
録された磁気テープ等により、第１の図形データベース
２１または第２の図形データベース２３を、オフライン
で授受することも可能である。 【００３８】図３は、図形処理装置１による処理を行な
うためのデータの準備方法を説明する図である。本実施
例では、磁気テープを借りて読み込ませる等して、セン
ター基本地図データベース８３の一部が、既に第２の図
形データベース２３として外部記憶装置５に格納されて
いるものとして説明する。また、対応する区域について
の地図データと設備データとからなる第１の図形データ
ベース２１も、すでに構築されて外部記憶装置５に格納
されているものとする。 【００３９】次に２つの図形データベースから、街区線
位置座標データを取り出す。ここで取り出すデータは、
歩道、中心線等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
とって説明する。 【００４０】第１の図形データベース２１には、第１の
全街区線データ１０１と、設備データ１０３とが格納さ
れ、第２の図形データベース２３には、第２の全街区線
データ１０５が格納されている。ここで、第１の全街区
線データ１０１に含まれる各街区線データの端点等の座
標と、第２の全街区線データ１０５に含まれる対応する
各街区線データの端点等の座標との間には、一般に、ず
れが存在する。 【００４１】ホストコンピュータ３は、外部記憶装置５
内の第１の図形データベース２１の第１の全街区線デー
タ１０１から、所定の区域に含まれる第１の街区線デー
タ１０７を検索し抽出して、内部記憶装置１１内の第１
の図形ワークファイル２７に格納する。また、同じ所定
の区域について、第２の図形データベース２３から、第
２の街区線データ１０９を検索し抽出して、内部記憶装
置１１内の第２の図形ワークファイル２９に格納する。 【００４２】ホストコンピュータ３は、取り出した内部
記憶装置１１内の各街区線データを、端末機器群７が処
理できる形式の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７に伝送する。端末機器群７は、伝送
されたデータを内部コマンドに変換して、ディスプレイ
４５に指定された色、または太さ、線種、点滅等の表示
方法等に従って表示する。こうして、第１の街区線デー
タ１０７と第２の街区線データ１０９とを、ディスプレ
イ４５上に、色等で区別したうえで重畳して表示した状
態で、本実施例の図形処理装置１を用いて、オペレータ
による簡単な位置指定作業と、自動的なアフィン変換処
理とを連続して行なう。 【００４３】図４は図形処理装置１の機能ブロック図で
ある。図４に示すように、図形処理装置１は、まず、座
標値付与手段３０１により、第１の図形ワークファイル
２７内の少なくとも１点と、第２の図形ワークファイル
２９内の対応する点とに、同一の座標値を与える。 【００４４】次に、第１の線分指定手段３０３により、
第１の街区線データ１０１から、第１の線分および第２
の線分を指定し、第１の交点算出手段３０５により第１
の線分と第２の線分との第１の交点を算出する。続い
て、第２の線分指定手段３０７により、第２の街区線デ
ータ１０３から、第１の線分に対応する第３の線分、第
２の線分に対応する第４の線分を指定し、第２の交点算
出手段により第３の線分と第４の線分との第２の交点を
算出する。次に、ずれ量算出手段３０９により、第１の
交点と、第２の交点との間の、Ｘ方向と、Ｙ方向との、
ずれ量を算出する。この線分指定から、ずれ量算出まで
の処理を繰り返して、複数の、ずれ量のデータを得る。 【００４５】次に、パラメータ決定手段４１３により複
数組のずれ量を用いて最小二乗法によりアフィン変換用
パラメータを決定する。アフィン変換手段４１５はパラ
メータ決定手段により決定されたパラメータを用いて、
第１の図形ワークファイル２７または第１の図形データ
ベース２１に格納された設備の位置座標データをアフィ
ン変換して、前記第２の図形データベース２３の地図の
位置座標データと位置関係が合うように修正する。 【００４６】図５は、図形処理装置１による複数の地図
データ間の整合動作を示すフローチャートである。まず
図形処理装置１のオペレータは、デジタイザ４３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３５によりホストコンピュータ３
に伝送される。 【００４７】すると、ホストコンピュータ３は、第２の
図形データベース２３の第２の全街区線データ１０５か
ら、指定に係るメッシュ番号に対応する第２の街区線デ
ータ１０９を取り出して、書式を変換して、さらにディ
スプレイ４５の内部コマンドに変換し、第２の街区線１
２１として、指定された色でディスプレイ４５上に表示
する（ステップ５０１）。このとき、ディスプレイ３の
表示内容は、例えば図６の第２の街区線１２１の表示例
を示す図に点線で示したようになる。 【００４８】同様に、ホストコンピュータ３は、第１の
図形データベース２１の第１の全街区線データ１０１か
ら、対応する第１の街区線データ１０７を取り出す。 【００４９】また、第１の図形データベース２１の基準
座標が、第２の図形データベース２３の基準座標と異な
る場合は、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１０日発
行）」の８１ページに記載されているような手法によ
り、第１の図形データベース２１の位置座標を、第２の
図形データベース２３の基準座標を基準とした位置座標
に合わせるよう変換する（ステップ５０２）。 【００５０】第１の街区線データ１０７または第１の街
区線データ１０７の位置座標を変換したデータについ
て、さらに書式を変換し、ディスプレイ４５の内部コマ
ンドに変換して第１の街区線１２３とし、第２の街区線
１２１と重畳してディスプレイ４５上に表示する（ステ
ップ５０３）。図７は、第１の街区線１２３と第２の街
区線１２１とを、実線と点線とで区別して示した図であ
るが、ディスプレイ４５上では、赤色と黄色などの異な
る色で表示すれば、区別が一層容易になる。 【００５１】図７に示すように、第２の街区線１２１と
第１の街区線１２３との間に、ずれがあるが、ステップ
５０４からステップ５１２では、この、ずれが最小にな
るようなアフィン変換用パラメータを求める。まず、ホ
ストコンピュータ３は、何組の、ずれ量を算定したかを
示すパラメータｉを初期化して「０（ゼロ）」とする
（ステップ５０４）。次に、１番目の、ずれ量を求める
ために、パラメータｉの値を「１」だけ増加させる（ス
テップ５０５）。 【００５２】次に、第１の線分指定手段４０３により、
オペレータが第１の街区線１２３のうち任意の街区線の
近傍の点Ｇａ_i にカーソルマーク５１を移動して、指示
具５３等をクリックすると、その点Ｇａｉの座標値が入
力される（ステップ５０６）。ここで、オペレータは目
的とする街区線の位置を正確に指定する必要はなく、大
体の位置を指定すればよい。 【００５３】次に、カーソルマーク５１の位置座標は、
通信回線３５を通してホストコンピュータ３に送られ、
ホストコンピュータ３は第１の図形データベース２１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５１の位置座標と最も距離の近い街区線の線分データ
を検索する。カーソルマーク５１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は、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ページ等に詳述されている。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の位置座
標からおろした垂線との交点Ｐ１の位置座標は、初等幾
何学から簡単に求められる。カーソルマーク５１から等
距離に複数の街区線が存在する場合には、ディスプレイ
４５上で各々の街区線を区別して表示し、指示具５３等
をクリックする度に街区線を１つづつ順番に点滅させる
等して、オペレータが容易に目的の街区線を抽出できる
ようにする。こうして、１つの街区線を第１の線分ｇａ
_i として抽出し、他の街区線の色と区別して例えば青色
に変えてディスプレイ４５に表示する（ステップ５０
７）。 【００５４】続いて第１の線分指定手段４０３でオペレ
ータがディスプレイ４５上の別の点Ｇｂ_i を指定する
と、第１の交点算出手段４０５は第１の街区線１２３か
ら、別の街区線を第２の線分ｇｂ_i として抽出し、第１
の線分ｇａ_i を含む直線と、第２の線分ｇｂ_i を含む直
線との交点を算出し、これを第１の交点Ｇ_i として表示
する（ステップ５０８）。ここで、第１の線分ｇａ_i と
第２の線分ｇｂ_i とが実際に交差している場合には実際
の交点が求められ、交差していない場合には、いずれ
か、または両方の線分の延長線上に交点Ｇ_i が求められ
る。 【００５５】次に、第２の線分指定手段４０７により、
オペレータが第２の街区線１２１から、第１の線分ｇａ
_i に対応する第３の線分ｆａ_i と、第２の線分ｇｂ_i に
対応する第４の線分ｆｂ_i とを指定するために、第３の
線分ｆａ_i の近傍の点Ｆａ_iと、第４の線分ｆｂ_i の近
傍の点Ｆｂ_i とを指定すると、第２の交点算出手段４０
９により第３の線分ｆａ_i を含む直線と、第４の線分ｆ
ｂ_i を含む直線との交点Ｆ_i とが算出され表示される
（ステップ５０９）。 【００５６】次に、ずれ算出手段４１１は、２つの交点
Ｇ_i とＦ_i の座標の、Ｘ方向の差分δＸ_i 、Ｙ方向の差
分δＹ_i を算出する（ステップ５１０）。この対応する
街区線を指定して対応する交点を算出する方法は、２つ
のデータベース上で対応する点を見つけて指定する方法
に比べ、対応する街区線それ自体をカーソルマーク５１
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。したがって、はるかに多くの対応する点の組を容易
に求めることができ、より高精度なアフィン変換用パラ
メータを求めることができる。 【００５７】このステップ５０５からステップ５１０ま
でを繰り返して、２つの交点Ｇ_i 、Ｆ２_i の組を、その
位置を異ならしめて指定していき、所定の基準で選択し
た線分を指定し終えた場合、または、あらかじめ定めた
所定の組数、例えばＮ組までの指定が完了した場合に、
オペレータによる街区線の指定作業を終了することとす
る。いずれかの理由によりオペレータによる街区線の指
定作業を終了するか否かを判定し（ステップ５１１）、
そのときのパラメータｉの値をＮとして、アフィン変換
用パラメータ算出の際に用いる。ステップ５１１で指定
が完了した場合には、パラメータ決定手段４１３は、Ｎ
組の２つの交点Ｇ_i 、Ｆ_i の座標について算出したＸ方
向とＹ方向との各差分のデータから、アフィン変換用パ
ラメータを算出する（ステップ５１２）。次に、アフィ
ン変換手段４１５は、ワーク領域１３内の変換前の設備
データ１１１を、求めたアフィン変換用パラメータを用
いてアフィン変換する（ステップ５１３）。アフィン変
換して得られた変換後の設備データ１３は第３の図形デ
ータベース３３に格納される（ステップ５１４）。 【００５８】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、第１
の図形データベース２１は消去することができる。すな
わち、図形処理装置１の外部記憶装置５内のデータベー
スとしては、図３に示したように、変換処理前は、各事
業者が独自に作成したユーザー地図データベース１９を
背景とし設備データを含む第１の図形データベース２１
と、センターシステム７１から提供されたセンター基本
地図データベース８３の地図を背景とした第２の図形デ
ータベース２３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３の最下部に示すように、
第２の図形データベース２３と、第２の図形データベー
ス２３の地図を背景として設備の位置を示した第３の図
形データベース３３のみが保存されることになる。次
に、図５のステップ５１２において、アフィン変換用パ
ラメータを求める方法について、図８の、第１の交点Ｇ
_i と、第２の交点Ｆ_i との決定処理およびアフィン変換
を説明する図を用いて詳細に説明する。図８（ａ）は、
交点Ｇ_i と、交点Ｆ_i との位置関係を示し、図８（ｂ）
は、ステップ５１０で求めたＸ方向の差分δＸ_i および
Ｙ方向の差分δＹ_i 、ずれδＬ_i を示している。つま
り、ディスプレイ４５上のＦ_i の座標は（Ｘ_i ＋δ
Ｘ_i ，Ｙ_i ＋δＹ_i ）となる。 【００５９】また、図８（ｂ）、（ｃ）に示したずれδ
Ｌ_i の大きさは、Ｘ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差
分δＹ_i のデータから次式により求められる。 【００６０】 【数１】 Ｎ組のＸ方向の差分δＸ_i およびＹ方向の差分δＹ_i の
データを用いて、Ｘ方向とＹ方向につき別々に最小二乗
法によりアフィン変換用パラメータを算出する（ステッ
プ５１２）。 【００６１】つまり、ステップ３１５では、一般に第１
の図形ワークファイル２７の各座標点（Ｘ，Ｙ）を、第
２の図形ワークファイル２９の座標に適合する座標（ｘ
^* ，ｙ^* ）に補正するアフィン変換の式を、 ｘ^* ＝−（ａＸ＋ｂＹ＋ｃ）＋Ｘ ｙ^* ＝−（ｄＸ＋ｅＹ＋ｆ）＋Ｙ とするための、第１の図形ワークファイル２７全体に対
して統一して用いるアフィン変換用パラメータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを決定する必要がある。 【００６２】個々のデータの組については、第１の図形
ワークファイル２７のｉ番目の点Ｇ_i の座標（Ｘ_i 、Ｙ
_i ）を第２の図形ワークファイル２９の座標に適合する
座標（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）に補正するためのアフィン変換
を、 ｘ^* _i ＝−（ａＸ_i ＋ｂＹ_i ＋ｃ）＋Ｘ_i ｙ^* _i ＝−（ｄＸ_i ＋ｅＹ_i ＋ｆ）＋Ｙ_i とすると、第２の図形ワークファイル２９から求めた、
第１の図形ワークファイル２７の点Ｇ_i に対応する点Ｆ
_i の座標（ｘ_i ，ｙ_i ）と、アフィン変換後の点Ｇ_i の
座標（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）との、Ｘ方向の誤差ε_xi、Ｙ方
向の誤差ε_yiは、各々、次式で表される。 【００６３】 ε_xi＝ｘ_i −ｘ^* _i ＝δｘ_i −（ａＸ_i ＋ｂＹ_i ＋ｃ） ε_yi＝ｙ_i −ｙ^* _i ＝δｙ_i −（ｄＸ_i ＋ｅＹ_i ＋ｆ） なお、このとき、Ｘ方向の誤差ε_xi、Ｙ方向の誤差ε_yi
から、アフィン変換後の誤差の大きさδｌ_i は、 【００６４】 【数２】 により求めることができる。図９は、アフィン変換前後
の各点の位置関係等を説明する図であり、点Ｇ_i の座標
（Ｘ_i 、Ｙ_i ）、点Ｇ_i に対応する点Ｆ_i の座標
（ｘ_i ，ｙ_i ）、点Ｇ_i と点Ｆ_i との距離δＬ_i 、Ｘ方
向の差分δＸ_i およびＹ方向の差分δＹ_i 、アフィン変
換により点Ｇ_i を第２の図形ワークファイル２９の座標
に適合させた後の座標（ｘ^* _i ，ｙ^* _i ）、アフィン変
換後の誤差の大きさδｌ_i 、Ｘ方向の誤差ε_xi、Ｙ方向
の誤差ε_yiの関係を示す。 【００６５】このアフィン変換後のＸ方向、Ｙ方向の誤
差ε_xiおよびε_yiの二乗和をそれぞれ最小とするために
満足すべき条件は、 【００６６】 【数３】である。したがって、誤差ε_xiおよびε_yiの二乗和をそ
れぞれ最小とするアフィン変換用パラメータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを求めるには、 【００６７】 【数４】 の連立方程式を解けばよい。この連立方程式を解くに
は、たとえば「ＦＯＲＴＲＡＮ７７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１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
タの内、ａはＸ方向の伸縮率、ｂ＋ｄは偏平率、ｃはＸ
方向の移動量、ｅはＹ方向の伸縮率、ｆはＹ方向の移動
量に関するものである。 【００６８】次に、変換前の設備データ１１１と、変換
後の設備データ１１３とについて説明する。例えば、図
１０に示すように、第１の図形ワークファイル２７に含
まれる変換前の設備データ１１１である配設ラインを太
い波線で、第１の街区線１２３を細い実線で示した場
合、そこに第２の図形ワークファイル２９に含まれる第
２の街区線１２１を細い破線で重ねて示すと、配設ライ
ン（変換前の設備データ１１１）と第２の街区線１２１
との相対位置関係が大きくずれてしまうことがわかる。
しかし、アフィン変換により、図１１に示すように配設
ライン太い破線とした場合、細い破線で示した第２の図
形ワークファイル２９に含まれる第２の街区線１２１と
の相対位置関係が適切に表示されることがわかる。 【００６９】この座標変換を第１の図形データベース２
１に含まれる全ての設備データ１０３（配設ライン）を
構成する線分について行なう。 【００７０】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等を指定して
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。 【００７１】次に第２の実施例について説明する。第２
の実施例は、交点を求める際に用いた街区線の種別、例
えば国道、都道、区道、市道、私道、歩道等に応じて重
みづけをして、アフィン変換用パラメータを決定する。
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。 【００７２】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して、２つの図形
データベースから、互いに対応する多数の２本の線分の
組を求めて、１組の２本の線分の交点の間のずれの量を
求め、それらデータを統計的手法により処理対応するこ
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
等を指定しても、生ずる誤差は無視できる程度となる。 【００７３】 【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、効率的かつ高精度に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のできる
図形処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本実施例の実施環境全体を説明する図 【図２】 図形処理装置１のシステム構成の１例を示す
図 【図３】 図形処理装置１のためのデータの準備方法の
１例を説明する図 【図４】 図形処理装置１の機能ブロック図 【図５】 複数の地図データ間の整合動作を示すフロー
チャート 【図６】 第２の街区線１２１の表示例を示す図 【図７】 第２の街区線１２１と第１の街区線１２３と
の、同時表示例を示す図 【図８】 第１の交点Ｇ_i と、第２の交点Ｆ_i との決定
処理およびアフィン変換を説明する図 【図９】 アフィン変換前後の各点の位置関係等を説明
する図 【図１０】 第２の街区線１２１と、第１の街区線デー
タ１２３と、変換前の設備データ１１１との、同時表示
例を示す図 【図１１】 第２の街区線１２１と、変換後の設備デー
タ１１１との、同時表示例を示す図 【符号の説明】 １………図形処理装置 ３………ホストコンピュータ ５………外部記憶装置 ７………端末機器群 １１………内部記憶装置 １３………ワーク領域 ２１………第１の図形データベース ２３………第２の図形データベース ２７………第１の図形ワークファイル ２９………第２の図形ワークファイル ３３………第３の図形データベース（変換後の設備デー
タを含む） ４５………ディスプレイ（グラフィックディスプレイ） ５３………指示具 ７１………センターシステム ８１………センター設備地図データベース ８３………センター基本地図データベース ９１ａ、９１ｂ………ユーザーシステム １０１………第１の全街区線データ １０３………設備データ １０５………第２の全街区線データ １０７………第１の街区線データ １０９………第２の街区線データ １１１………変換前の設備データ １１３………変換後の設備データ ４０１………座標値付与手段 ４０３………第１の線分指定手段 ４０５………第１の交点算出手段 ４０７………第２の線分指定手段 ４０９………第２の交点算出手段 ４１１………ずれ量算出手段 ４１３………パラメータ決定手段 ４１５………アフィン変換手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 11/60 - 11/80 G06F 17/50

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 地図の位置座標データおよびガス管、水
   道管などの設備の位置座標データを記憶した第１の図形
   データベースと、地図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、 （a）前記第１の図形データベースの所定の領域内の少
   なくとも１点と、前記第２の図形データベースの対応す
   る点とに、同一の座標値を与える座標値付与手段と、 （b）前記第１の図形データベース上の前記所定の領域
   内に含まれる街区線の線分データから、複数の組の、第
   １の線分および第２の線分を指定する第１の線分指定手
   段と、 （c）前記複数の組について、前記第１の線分を含む直
   線と、前記第２の線分を含む直線との、第１の交点を算
   出する第１の交点算出手段と、 （d）前記第１の図形データベース上の第１の線分に対
   応する前記第２の図形データベース上の第３の線分と、
   前記第１の図形データベース上の第２の線分に対応する
   前記第２の図形データベース上の第４の線分とを指定す
   る第２の線分指定手段と、 （e）前記第３の線分を含む直線と、前記第４の線分を
   含む直線との、第２の交点を求める第２の交点算出手段
   と、 （f）前記第１の交点と前記第２の交点との間の、Ｘ方
   向と、Ｙ方向との、ずれ量を算出する、ずれ量算出手段
   と、 （i）複数組の前記ずれ量を用いて、最小二乗法により
   アフィン変換用パラメータを決定するパラメータ決定手
   段と、 （k）前記第１の図形データベースの設備の位置座標デ
   ータを、前記第２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、前記パラメータ決定
   手段により決定されたアフィン変換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、 を具備することを特徴とする図形処理装置。