JP5214045B1 - 地図データ入力方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】Geographic Information System（地理情報システム）のスクリーンデジタイズ（マウスポインタによる入力）による地図データ入力（地形などの形状入力）を、マウスモード（マウスポインタのボタンの役割）を変更することなしに行う地図データ入力方法とシステム。
【解決手段】マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行い、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力されていた座標を用いた図形形状発生又は座標修飾が行われる地図データ入力方法。
【選択図】図７

Description

この発明は、Geographic Information System（地理情報システム）（以下、明細書、特許請求の範囲などにおいて単に「ＧＩＳ」と表す）のスクリーンデジタイズ（マウスポインタによる入力）による地図データ入力（地形などの形状入力）に関し、特に、マウスモード（マウスポインタのボタンの役割）の変更を行うことなしに、連続的に複数の図形を連続して入力する方法とシステムに関する。

コンピュータを利用し、複数の点座標を与えた後に当該点座標を用いて図形形状発生や、トレース、平行移動、オフセット入力、座標順反転、格子点拘束などの座標修飾を行う地図データ入力に関しては従来から種々の提案が行われている（例えば、特許文献１、２）。

ところで、従来のＧＩＳのスクリーンデジタイズによる地図データ入力においては、単純に座標値を入力していくだけではなく、複雑な操作が必要である。

それらには、既存の線データの上を部分的になぞったり（トレース）、ライン入力途中で円弧を入力したり(歩道の隅切り部)、入力してきた頂点をひとつずつ削除したり（頂点入力ＵＮＤＯ）、あるいは既存図形からの離れを与えてその交点に入力したり(オフセット指定入力)、更には既存線と平行になるように入力したり、等々がある。例えば、図１は複数の図形形状で構成する場合、図２は平行線の入力、図３はオフセット指定によるマンホール記号の入力をそれぞれ現すものである。

しかも、これらの操作は一連の操作として行えることが重要である。一連の操作とは、例えば、ラインを入力している途中で円弧入力に切り替えることにより、結果としてラインと円弧が結合された一つのオブジェクトを得ることである。これに対して、一連でない操作とは、ラインと円弧を別々に作図しておき、あとでそれらを連結する操作を行うことである。

図４に一連での操作の入力例を示した。図４中、（１）の工程ではマウスモードをライン入力モードで入力し、（２）の工程ではマウスモードを円弧入力モードで入力し、（３）の工程ではマウスモードをライン入力モードに戻して入力している。

ひとつしかないマウスポインタで一連の入力機能を実現するため、ソフトウエアはマウスポインタの機能を切り替える必要がある。この切り替えとは、マウスポインタのボタンの役割（マウスモード）を、マウス操作の前に定義変更することである。そうすることにより、コンピュータからなる描画システムが操作者のクリックの意味を判断することができるようになり、ポインタの位置する座標を取得したり、あるいは前回の取得座標をキャンセルしたり、あるいはトレースする図形を選択したりすることができるようになる。

図５は、マウスポインタのボタンの役割（マウスモード）を、マウス操作の前に定義変更して図４図示の入力を行う、従来の地図データ入力方法の工程を説明するものである。

このようにマウスモードを切り替える従来の手法では、入力補助機能が多くなればなるほど、それに比例して複雑なマウスモードの切り替えが必要となる。

しかもこのマウスモードの切り替え処理は単純ではない。あるマウスモードの中に別のマウスモードが割り込む形で存在するのであり、あるモードが完了したら、ひとつ前のモードに復帰するように処理しなければならない。

図６はこの従来のマウスモードの切り替えの例を説明するものである。座標入力している途中で拡大・縮小操作を行った後、座標入力操作に戻り、途中でトレースするための既存図形選択操作を始め、更にその途中でも拡大縮小操作も行いながらトレースラインの選択を完了し、ライン入力操作を継続するものである。

このようなマウスモードの切り替えは、ソフトウエアの実装において負荷となることは言うまでも無いが、操作員にとっても負荷となる。現在のマウスモードを常に意識していなければならないからである。入力補助機能が増えれば増えるほど、便利にはなるが操作性を低める、というジレンマに陥る傾向がある。

特開平９−１９０５２５号公報 特開２００１−１４８０２６号公報

この発明は、ＧＩＳのスクリーンデジタイズ（マウスポインタによる入力）による地図データ入力（地形などの形状入力）を、マウスモード（マウスポインタのボタンの役割）を変更することなしに行うことのできる地図データ入力方法とシステムとを提案することを目的にしている。

前記課題を解決するため、本願が提案する発明は、
ＧＩＳのスクリーンデジタイズによる地図データ入力において、マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行い、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力されていた座標を用いた図形形状発生又は座標修飾が行われる地図データ入力方法であって、
前記形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾に用いられる前記座標は、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標から入力順を遡って用いられることを特徴とする地図データ入力方法
である。

また、
ＧＩＳのスクリーンデジタイズによるコンピュータからなる地図データ入力システムであって、
座標入力モードのマウスポインタで入力された座標の情報を記録する座標入力情報保持部と、
座標入力モードを維持したまま前記マウスポインタで入力された形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力され前記座標入力情報保持部に記録されていた座標情報に基づいて、当該座標情報の座標を用いて図形形状発生又は座標修飾を行う描画部
とを備えていて、
前記描画部は、前記座標入力情報保持部に記録されていた座標情報であって、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標情報から入力順を遡って前記座標情報を用いて、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾を行う
ことを特徴とする地図データ入力システム
である。

この発明によれば、ＧＩＳのスクリーンデジタイズ（マウスポインタによる入力）による地図データ入力（地形などの形状入力）を、マウスモード（マウスポインタのボタンの役割）を変更することなしに行うことのできる地図データ入力方法とシステムとを提供することができる。

複数の図形形状で構成される地図データ入力の一例を表す図。 地図データ入力における平行線入力を説明する図。 地図データ入力でオフセット指定によるマンホール記号の入力を説明する図。 従来の地図データ入力における一連の操作での入力を説明する図。 従来の地図データ入力において、マウスモードをマウス操作の前に定義変更して一連の操作での入力を行う工程を説明する図。 従来の地図データ入力で、マウスモードをマウス操作の前に定義変更して一連の操作での入力を行う際のマウスモードの切り替えを説明する図。 一連の操作での入力を行う従来の方式（従来手法）における工程と、本発明の方式（新手法）における工程とを対比して説明する図。 マウスモードを不変にして行う本発明の入力方式の工程を説明する図。 終端側の座標値列で処理することによりライン形状と円弧形状とが接続した一つの線形オブジェクトをマウスモードの変更なしで図形形状発生させる本発明の方式を説明する図。 入力座標を基底クラスとし、その後の入力過程で発生したオブジェクトを総て継承して最終的なオブジェクト（地物オブジェクト）が発生する本発明の継承方式入力による拡張方式を説明する図。 形状定義入力、座標修飾定義入力の一例と、これに基づく処理内容、消費される座標点の数、形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて図形形状発生又は座標修飾が行われた後の確定した座標点の数の一例を表す図。 （ａ）、（ｂ）は本発明による継承入力方式を記録した本発明のデータ構造の一例を説明する図。 本発明のデータ構造の他の例を説明する図。

この発明が提案する方法、システムは、ＧＩＳ（地理情報システム）のスクリーンデジタイズ（マウスポインタによる入力）による地図データ入力において、複数の図形を連続して入力する方式であり、また、それらをひとつのオブジェクトとして格納する方式がこの発明が提案するデータ構造である。

本発明による入力方式は、入力された座標値の意味を、後から定義することに特徴を持つ。例えば、位置座標を３点入力した後に、円や円弧であることを定義する方式である。この方式は、従来手法と比べた時、単純に入力順を変えたものとして区別されるのではなく、オブジェクトの設計過程での「継承」を、オブジェクトの入力過程においても採用した方式であることに本質的な特徴がある。本発明の入力方式は、図形の座標を連続入力する過程に、既存図形のトレースなどの入力補助機能を割り込ませることも簡単にする。

すなわち、本発明は、マウスポインタによるクリックは座標入力のみに限定し、入力された座標、あるいは座標列の意味は後から定義するというもので、マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行うものである。

図７に示した単純な例で説明すると、マウスポインタのボタンの役割（マウスモード）をマウス操作の前に定義変更して地図データの入力を行う従来手法では、「これから円を入力する」と定義してから中心座標と円周上の座標を入力するのに対し、本発明（新手法）では、２点座標を入力した後「２点座標は円を表す」と宣言（形状定義入力）するのである。

ここで重要な点は、円図形の作図が終了したあと、従来手法では続けて円を入力するか、別の図形入力モードに切り替えることしかできないが、本発明の方法では、いかなる図形入力にも必須である座標入力を継続するだけであり、図８図示のように、マウスモードは不変で、変わらない。

また、図９図示のように６点座標を入力した後に「円弧である」と宣言（形状定義入力）することにより、ライン形状と円弧形状が接続したひとつの線形オブジェクト（例えば歩道縁）をマウスモード変更なしで得ることができる。最後の３点（「円弧である」という形状定義入力の直前に入力されていた座標から入力順を遡った３点）を円弧に使用する仕組みも、本発明の重要なアイディアである。

同一形状の図形を複数入力する場合も本発明の方法は従来の方法に劣らない。例えば、シンボルを複数入力する場合、その数の座標を入力してから「シンボル」を宣言（形状定義入力）するだけである。

本発明の方法は、操作手順を単純に入れ替えただけのものではなく、オブジェクト指向の徹底という質を持っている。

オブジェクト指向においては、クラスを定義するときに、基底クラスを定義し、その基底クラスを拡張することで新たなクラスを定義するという手法（継承）を採ることが絶対的である。本発明の方法は、この手法（継承）をオブジェクトの作成過程においても採用することを意味している。この意味で、本発明の地図データ入力方法は、継承入力方式ということができる。

本発明の方法によれば、図１０図示のように、入力座標が基底クラスのオブジェクトであり、その拡張クラスのオブジェクトはライン、円弧、そして歩道縁となる。

最終的なオブジェクト(例えば、歩道縁)は、入力過程で発生されたオブジェクトをすべて継承したものとなる。円弧やラインなどの中間の拡張クラスは種類、数に制限はない。

コンピュータによる３次元モデリングでは、球や直方体の３次元プリミティブオブジェクトを組み合わせ（ＡＮＤ演算やＯＲ演算）、新たなオブジェクトを作成する手法が従来から存在する。しかし、これらの手法は「一連の操作」として存在していない。そして、新たなオブジェクトと、その元となった２つのオブジェクト間には、オブジェクト指向で言うところの「継承」関係はない。

また、ソフトウエアの工夫により、図１０を用いて前記に説明した歩道縁の作図を一連の操作として実現しているものも珍しくは無い。しかし、それらはマウスモードを変化させながら実現していることから、あらかじめプログラミングされているという意味で「限定的一連の操作」に過ぎないのであり、そのため想定外の図形形状を含めることもできず、更にオブジェクト指向での「継承」要素も無いことから本発明とは異なるものである。

継承入力方式
本発明の、ＧＩＳのスクリーンデジタイズによるコンピュータからなる地図データ入力システムは、座標入力モードのマウスポインタで入力された座標の情報を記録する座標入力情報保持部と、座標入力モードを維持したまま前記マウスポインタで入力された形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力され前記座標入力情報保持部に記録されていた座標情報に基づいて、当該座標情報の座標を用いて図形形状発生又は座標修飾を行う描画部とを備えている。

ここで、描画部は、座標入力情報保持部に記録されていた座標情報であって、形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標情報から入力順を遡って座標情報を用いて、形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾を行う。また、描画部による座標修飾は、入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理であり、この入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理としては、例えば、トレース、平行移動、オフセット入力、座標順反転、格子点拘束などがある。

このようなコンピュータからなる地図データ入力システムによって実行される本発明の入力方法（継承入力方式）は、ＧＩＳのスクリーンデジタイズによる地図データ入力において、マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行い、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力されていた座標を用いた図形形状発生又は座標修飾が行われるものである。

ここで、形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾に用いられる座標は、形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標から入力順を遡って用いられるものであり、座標修飾は、入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理であり、この入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理としては、例えば、トレース、平行移動、オフセット入力、座標順反転、格子点拘束などがある。

すなわち、本発明の方法、システムによる入力方法（継承入力方式）は以下の特徴を備えている。

・マウスモード（マウスポインタの役割）の切り替えを必要としない一連の入力方式である。

・マウスモードは座標入力モードのみである。

・座標を入力してから、あるいはその途中で、形状を「宣言（定義）」する方式である。

・形状宣言（形状定義入力）の代わりに座標修飾機能を宣言する（座標修飾定義入力する）こともできる。形状定義（形状定義入力）と座標修飾（座標修飾定義入力）が操作上同格であるところも特長点である。

・座標修飾機能には、入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理があり、トレースや平行移動、オフセット入力、座標順反転、格子点拘束、など多種多様なものに対応する。

・形状宣言（形状定義入力）または座標修飾宣言（座標修飾定義入力）により行われる処理は、あらかじめ定められた座標点数を消費して行うものとし、入力座標数が必要数を上回る場合は、最後の点から消費する（形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標から入力順を遡って消費する）仕様とする。すべての座標を消費する処理もある。必要な座標点数に満たない場合は何もしない。消費点は確定点に置き換えられる。両者の点数はｎ：ｎとは限らない。図形形状宣言（形状定義入力）の場合には、確定点に置き換えられるときに図形形状発生も合わせて処理される。

図１１に、形状定義入力、座標修飾定義入力の一例と、「宣言内容」の欄に記載されている形状定義入力、座標修飾定義入力に基づく処理内容、この場合に消費される座標点の数、形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて図形形状発生又は座標修飾が行われた後の確定した座標点の数の一例を表した。

・消費される前（座標が確定される前）の座標点列はライン形状で表示される（従ってデフォルトの図形形状はラインである）。この表示方式は「ラバーバンド」と一般に呼ばれる方式である。ただし、このラバーバンドは特定の図形に従属するものではなく、座標オブジェクトとして独立に存在するものである。ただし、この座標オブジェクトは揮発的であり、拡張オブジェクトに継承された時点で消滅する。

・入力操作の最初に、入力目的とする地物を指定する操作があったとしても、本発明の手法に反するものではないし、それだけの違いで本発明の手法と区別することはできない。マウスモードを変更せず、座標入力が図形形状と独立していることや、図形種類と図形数が限定されないなら、本発明の方法に沿ったものである。

この発明の入力方法・システムによれば、マウスポインタによるクリックは座標入力のみに限定され、入力された座標、あるいは座標列の意味は後から定義される、すなわち、マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行うことになる。これによって、マウスモードの切り替えがソフトウエアの実装に与える負荷及び、操作員に与える負荷を低減し、従来の手法に比較して、使い勝手が良く、操作性の高められた地図データ入力方法・システムを提供することができる。

継承入力方式を記録したデータ構造
図１０を用いて説明した本発明の継承方式の入力手法の拡張方式は以下に説明するデータとして格納することができる。

本発明の方法により入力されたオブジェクトは、その手順どおりにデータが格納される。本発明の入力方法は、図形種類と図形数を限定しない方式である以上、格納データ形式にも自由度が要求される。

ただし、以下に説明する本発明のデータ構造は、必ずしも最終形式である必要はない。

本発明のデータ構造は、あらかじめ定義された構造に変換されることを前提にした入力バッファとしての価値もある。

地物オブジェクトをデータとして格納する場合は、図１２（ａ）、（ｂ）図示のように、先頭に地物識別子、地物のプロパティ群、その後に座標列と形状識別子レコードが連続する。座標列と形状識別子の出現順と個数は問わないが、形状（座標列と形状識別子のセット）の入力順に並んでいなければならない（図１２（ａ））。

図形の線色や太さなどの表現パラメータも地物オブジェクトの追加プロパティとしてありうるが、図１２（ｂ）図示のように、それらは別のオブジェクト（レイヤオブジェクト）として存在させ、地物識別子でリンクする方が効率的である。

ＧＩＳにおいては、円弧形状、自由曲線などの関数描画形状は、それらを描画した後の形状線上の点列に置き換えて（点列変換）ラインとして扱う（近似させる）ことが一般的であり有効である。このような場合は図１３図示のように点列に展開して格納される。ただし形状識別子（ＡＲＣ等)は維持する（３点を超える座標数の場合は円弧近似ライン）。

トレース機能などの入力補助機能が用いられた場合、使用された補助機能種別を識別子として保持する有無は任意とする。ただし、補助機能種別子は座標の精度などを後に識別する上では有効である。

ＣＡＤ（コンピュータ支援作図システム）などでは図形要素はそれぞれ独立している。例えば直線や円弧などがそれぞれが独立したオブジェクトとして存在している。むしろＣＡＤにとってはこの独立性が必要である。しかしＧＩＳでは複数の図形要素でひとつのオブジェクトを構成する必要がある。それは地物が複雑であることに起因している。そのため、ＧＩＳデータの世界標準（地理情報標準）でも、閉図形の輪郭線は、折れ線や自由曲線の複合に対応していなければならないとされている。本発明は、ＣＡＤから発展してきたＧＩＳが、ＣＡＤと区別される上での本質的特徴に属するものであり、それを入力方式にも徹底させたものである。

本発明の継承入力方式を記録した本発明のデータ構造は、グラフィック表現する場合においても極めて合理的な格納方式である。複数の図形種類で構成される閉図形の輪郭は「パス」と一般に呼ばれる手法で表示される。この表示方式は、新しいパスであることを宣言したあと、すべての構成図形要素を定義し、最後にパスの終了を宣言する方式である(これらはそれぞれに用意されている関数（ＡＰＩ）をコールする手続きを踏む。このようなパス定義方式はＷｉｎｄｏｗｓ（登録商標）が提供しているＡＰＩや、ＨＴＭＬ５．０のｃａｎｖａｓオブジェクトのＪａｖａｓｃｒｉｐｔ（登録商標） ＡＰＩなどで提供されている)。このような合理的なデータ構造は、本発明である入力方式と密結合している。

Claims (6)

1. ＧＩＳのスクリーンデジタイズによる地図データ入力において、マウスモードを座標入力モードに維持したまま、座標入力後、あるいは座標入力の途中で、形状定義入力又は座標修飾定義入力を行い、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力されていた座標を用いた図形形状発生又は座標修飾が行われる地図データ入力方法であって、
   前記形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾に用いられる前記座標は、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標から入力順を遡って用いられることを特徴とする地図データ入力方法。
2. 前記座標修飾は、入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理であることを特徴とする請求項１記載の地図データ入力方法。
3. 物識別子、地物のプロパティ、座標列、形状識別子に関する情報が地物オブジェクトデータとして連続して格納されている地図データ入力用のデータ構造を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の地図データ入力方法。
4. ＧＩＳのスクリーンデジタイズによるコンピュータからなる地図データ入力システムであって、
   座標入力モードのマウスポインタで入力された座標の情報を記録する座標入力情報保持部と、
   座標入力モードを維持したまま前記マウスポインタで入力された形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づいて、当該形状定義入力又は座標修飾定義入力の前に入力され前記座標入力情報保持部に記録されていた座標情報に基づいて、当該座標情報の座標を用いて図形形状発生又は座標修飾を行う描画部
   とを備えていて、
   前記描画部は、前記座標入力情報保持部に記録されていた座標情報であって、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力の直前に入力されていた座標情報から入力順を遡って前記座標情報を用いて、前記形状定義入力又は座標修飾定義入力に基づく図形形状発生又は座標修飾を行う
   ことを特徴とする地図データ入力システム。
5. 前記描画部による座標修飾は、入力された座標値や座標並びを所定のアルゴリズムで変更する処理であることを特徴とする請求項４記載の地図データ入力システム。
6. 地物識別子、地物のプロパティ、座標列、形状識別子に関する情報が地物オブジェクトデータとして連続して格納されている地図データ入力用のデータ構造を用いることを特徴とする請求項４又は５記載の地図データ入力システム。

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