JPH11232484A - ３次元都市データ生成方法、３次元都市データ生成装置及び３次元都市データ調査用測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元都市データベースの有用性は認められ
ているが、その実現のためのモデリング、及び情報収集
のコストの壁に苦しんでいた。この発明は、３次元都市
データベースを構築するために適した建物の高さの計測
方法及び建物のモデリング方法を提供する。 【解決手段】 ブロックごとに建物の高さ情報を含むデ
ータを収集する調査ステップ（Ｓ２、Ｓ３）と、収集さ
れた前記データに基づき前記建物の立体的なモデリング
を行うモデリングステップ（Ｓ１、Ｓ４、Ｓ５）と、前
記モデリングステップにより生成されたデータを組み込
むことにより３次元都市データベースを生成する統合ス
テップ（Ｓ６）とを備える。ブロックごとの計測は、建
物ごとにくらべて手間が少ない。モデリングは建物の重
要度に応じて区別されるのでデータ量を抑えることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、３次元都市情報
を電子化して蓄積するための３次元都市データ生成方
法、そのためのシステム、そのためのモデリング方法、
並びに３次元都市データの応用装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カーナビゲーションシステムなど
の普及に伴い、従来の地図に代わる電子地図の需要が高
まっている。従来のこの種の電子地図は、従来の道路地
図と同様に道路と建物を上から見た状態を表示する２次
元地図である。しかしながら、画像処理技術の進歩に伴
い、従来の地図に高さ方向の３次元情報を付加した３次
元都市データベースの需要が高まってきた。３次元都市
データベースを用いれば、さまざまな視点からリアルな
都市画面を提供することができる。例えば、コンピュー
タの操作により都市を自由に動き回り、現地に行く前に
見知らぬ都市を理解することができる。

【０００３】ところで、３次元都市データベースを構築
するにあたり、まず問題となるのは実際にどのように３
次元、特に建物の高さ方向のデータを採取するか、建物
をどのようにモデリングするかである。従来の３次元都
市データの作成方法として、例えば、特開平４−２９３
０７８号には「地図モデル用３次元データの作成方法」
には、等高線の点列データより小さなピッチの２次元平
面上のメッシュ点について点列データに基づいて高さデ
ータをそれぞれ求めることにより、滑らかな立体形状の
地形モデルを作成する方法が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の地図に
は地形の等高線は表示されているものの、建物の高さは
なんら記載されていなかった。実際の都市の３次元都市
データベースを構築しようとすると、建物の高さ方向の
データの採取と建物のモデリングは非常に大きな問題で
あり、３次元都市データベースの実現を阻んでいた。

【０００５】日経コンピュータグラフィックスの１９９
７年４月号には、「３次元都市地図の可能性を探る、膨
大な開発コストの壁をどうやって破るか」のタイトルで
記事が掲載されている。この記事には次のことが記載さ
れている。「標高データを元に山間部を３次元表示する
ソフトもあるが、非常に粗い精度のものしかない。都市
部の地図データまだ手探りの段階ではあるが、開発者や
ユーザーの期待は大きい」。しかしながら、「実際の業
務で使うとなれば、より広範囲な地域のモデリングが必
要となり、そのためのコストは膨大になる。また、日々
刻々姿を変える都市の様子を更新するにも大変な労力と
資金がいる」。「大部分の日本の都市は小さな建築物が
密集していて、人海戦術的な測量作業が必須となるだろ
う」。そのため、ヘリコプターや衛星写真を利用するモ
デリング方法があると述べられている。

【０００６】また、同雑誌の１９９７年８月号には、
「３次元都市“フィラデルフィア２０００年プロジェク
ト”」のタイトルで記事が掲載されている。この記事
は、３次元都市の将来性に言及しつつも、「最も根本的
な試練はモデリングに必要なすべての情報をどうやって
集めるか、という問題だ」と述べ、実際の都市のモデリ
ングの困難さを指摘している。

【０００７】以上の文献からわかるように、３次元都市
データベースの有用性は認めつつも、その実現のための
モデリングをどうやってするか、そのための情報収集の
コストの壁に苦しみ、打開策が見出せていなかった。

【０００８】この発明はかかる課題を解決するためにな
されたものであり、３次元都市データベースを構築する
ために適した建物の高さの計測方法及び建物のモデリン
グ方法を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係る３次元都
市データ生成方法は、都市の建物の高さ情報を含むデー
タを収集する調査ステップと、収集された前記データに
基づき前記建物の立体的なモデリングを行うモデリング
ステップと、前記モデリングステップにより生成された
データを組み込むことにより３次元都市データベースを
生成する統合ステップとを備える。

【００１０】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記調査ステップが、前記建物の高さを算出するた
めに距離及び角度を測定する高さ判別ステップと、対象
となる建物の写真撮影を行う写真撮影ステップとを含
む。

【００１１】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記調査ステップが、複数の建物を含むブロックに
ついて行い、各建物の調査は、角の建物については当該
角の方向から行うとともに、建物の特徴的な部分につい
ては当該部分を調査する。これにより、実用上必要なデ
ータを得つつ、ひとつひとつの建物について調査する場
合よりも効率的な調査が可能になる。

【００１２】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記調査ステップが、複数の建物を含むブロックに
ついて行い、各建物の調査は、前記ブロックの角におい
てのみ行う。このことにより、さらに効率的な調査が可
能になる。

【００１３】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記調査ステップが、デジタルカメラを用い、前記
建物の撮影を行うとともに、撮影された画像の画素デー
タに基づき前記建物の高さを判定する。建物の高さ測定
をその撮影と併せて行うことができるので、効率的な調
査が可能になる。

【００１４】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記モデリングステップが、前記建物の重要度に応
じてモデリングを区別する。重要度に適するモデルに区
分し、建物が３次元都市データベースにおいて果たす役
割に応じたデータ量で、その建物を表現することができ
る。したがって、データ量の増大を抑制しつつ、モデリ
ングが可能になる。

【００１５】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記建物のモデリングを、３次元都市データベース
の精度及び実感を高めるために重要であってデータベー
ス中に正確に再現される必要があるAランクの建物と、
３次元都市データベースの精度及び実感を高めるために
比較的重要であってデータベース中にやや正確に再現さ
れる必要があるBランクの建物と、Aランク及びBランク
の建物よりも重要度が低い建物と、前記建物以外の敷地
の形状とに分けて行う。実際の都市を対象とするとき
は、このようなランクづけにより最適なモデリングが可
能になる。

【００１６】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記Ａランクの建物のモデルは、仮想空間中の複数
のポリゴンで構成され、前記複数のポリゴンは、屋根上
の看板のポリゴンと、屋上のポリゴンと、窓のポリゴン
と、外壁のポリゴンと、勾配屋根のポリゴンと、出入口
のポリゴンとを含む。

【００１７】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記Ｂランクの建物のモデルは、仮想空間中の複数
のポリゴンで構成され、前記複数のポリゴンは、屋上の
ポリゴンと、窓のポリゴンと、外壁のポリゴンと、勾配
屋根のポリゴンと、出入口のポリゴンとを含む。

【００１８】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記Ｃランクの建物のモデルは、屋上のポリゴン
と、窓のポリゴンと、箱状の外壁のポリゴンと、勾配屋
根のポリゴンと、出入口のポリゴンとを含む。

【００１９】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記屋上のポリゴンを、前記外壁のポリゴンの外側
に所定の間隔で離隔した状態で配置する。このことによ
り、コンピュータにおける誤動作、例えば、ポリゴンが
同じ位置に配置されたときに起こる、コンピュータがど
ちらのポリゴンを対象として処理すべきか混乱し、レン
ダリング等の処理を正しく行うことができないといった
誤動作を防止できる。

【００２０】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記窓のポリゴンを、前記外壁のポリゴンの外側に
所定の間隔で離隔した状態で配置する。

【００２１】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記外壁のポリゴンに、前記調査ステップで撮影し
た建物の壁面の画像データをテクスチャとして貼り付け
る。このことにより壁面についての実感的な表現を簡単
に行うことができる。なお、建物の壁面全体を撮影し、
これをポリゴンにテクスチャとして貼り付けることによ
り壁面の窓や出入口などを表現することは、壁面全体の
撮影自体が困難であり実用的ではない。これに対し、建
物の壁面の画像データをテクスチャとして貼り付けるこ
とは、いわば壁面の画像データ（例えば、レンガ表現、
タイル表現、コンクリート表現など）を部品として使用
するので、撮影自体は比較的容易である。

【００２２】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記モデリングステップが、前記建物以外の敷地の
ポリゴンに高低差を設ける。このことにより、３次元都
市データをより実感的に構成することができる。これ
は、例えば、カーナビゲーションシステムのように地表
面に沿って視点が移動する場合に有効である。

【００２３】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記モデリングステップが、実際の傾斜が略１：１
００であるときには高低差を設けず、実際の傾斜が略
１：２０であるときに高低差を設ける。実験結果に基づ
き、必要な範囲において高低差を設けることにより、３
次元都市データ生成のための手間を省くとともに、デー
タ量の増大を抑制することができる。

【００２４】この発明に係る３次元都市データ生成方法
は、前記モデリングステップが、前記敷地の種類として
少なくとも道路のポリゴン、建物の敷地のポリゴン、及
び交差点のポリゴンを含むときに、前記交差点のポリゴ
ンを除く部分について三角分割を行うことにより高低差
を表現する。前記交差点を含むのは、次のような理由に
よる。（１）多くの場合、高さの基準が交差点に集中し
ているために地図上に記載された高さの入力が容易だか
らである。（２）交差点を基準にすることにより交差点
近傍の道路の幅方向は常に水平となり、都市の３次元都
市データとして使いやすいからである。（３）道路の位
置づけはこの都市データの中で非常に高いからである。
また、前記交差点を三角分割から除くのは、多くの場
合、交差点は平面であると考えられるからである。した
がって、平面とは考えられない複雑な形状の交差点は、
ここでいう交差点に含まれない。

【００２５】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、都市の建物の高さ情報を含むデータを受ける入力部
と、入力された前記データに基づき前記建物の立体的な
モデリングを行うモデリング処理部と、前記モデリング
処理部により生成されたデータを格納する記憶手段とを
備え、前記モデリング処理部は、前記建物のモデリング
を、予め定められた、３次元都市データベースの精度及
び実感を高めるために重要であってデータベース中に正
確に再現される必要があるAランクの建物と、３次元都
市データベースの精度及び実感を高めるために比較的重
要であってデータベース中にやや正確に再現される必要
があるBランクの建物と、Aランク及びBランクの建物よ
りも重要度が低い建物と、前記建物以外の敷地の形状と
に分けて行う。

【００２６】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記Ａランクの建物のモデルは、仮想空間中の複数
のポリゴンで構成され、前記複数のポリゴンは、屋根上
の看板のポリゴンと、屋上のポリゴンと、窓のポリゴン
と、外壁のポリゴンと、勾配屋根のポリゴンと、出入口
のポリゴンとを含む。

【００２７】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記Ｂランクの建物のモデルは、仮想空間中の複数
のポリゴンで構成され、前記複数のポリゴンは、屋上の
ポリゴンと、窓のポリゴンと、外壁のポリゴンと、勾配
屋根のポリゴンと、出入口のポリゴンとを含む。

【００２８】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記Ｃランクの建物のモデルは、屋上のポリゴン
と、窓のポリゴンと、箱状の外壁のポリゴンと、勾配屋
根のポリゴンと、出入口のポリゴンとを含む。

【００２９】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記屋上のポリゴンを、
前記外壁のポリゴンの外側に所定の間隔で離隔した状態
で配置する。

【００３０】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記窓のポリゴンを、前
記外壁のポリゴンの外側に所定の間隔で離隔した状態で
配置する。

【００３１】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記外壁のポリゴンに、
予め撮影された建物の壁面の画像データをテクスチャと
して貼り付ける。

【００３２】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記建物以外の敷地のポ
リゴンに高低差を設ける。

【００３３】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記実際の傾斜が略１：
１００であるときには高低差を設けず、実際の傾斜が略
１：２０であるときに高低差を設ける。

【００３４】この発明に係る３次元都市データ生成装置
は、前記モデリング処理部が、前記敷地の種類として少
なくとも道路のポリゴン、建物の敷地のポリゴン、及び
交差点のポリゴンを含むときに、前記交差点のポリゴン
を除く部分について三角分割を行うことにより高低差を
表現する。

【００３５】この発明に係る記録媒体は、コンピュータ
を、前記モデリング処理部として機能させるためのプロ
グラムを記録したものである。

【００３６】媒体には、例えば、フロッピーディスク、
ハードディスク、磁気テープ、光磁気ディスク、ＣＤ−
ＲＯＭ、ＤＶＤ、ＲＯＭカートリッジ、バッテリバック
アップ付きのＲＡＭメモリカートリッジ、フラッシュメ
モリカートリッジ、不揮発性ＲＡＭカートリッジ等を含
む。

【００３７】また、電話回線等の有線通信媒体、マイク
ロ波回線等の無線通信媒体等の通信媒体を含む。インタ
ーネットもここでいう通信媒体に含まれる。

【００３８】媒体とは、何等かの物理的手段により情報
（主にデジタルデータ、プログラム）が記録されている
ものであって、コンピュータ、専用プロセッサ等の処理
装置に所定の機能を行わせることができるものである。
要するに、何等かの手段でもってコンピュータにプログ
ラムをダウンロードし、所定の機能を実行させるもので
あればよい。

【００３９】この発明に係る３次元都市データ調査用測
定装置は、３次元都市データ生成方法の調査ステップに
おいて都市の建物のデータを収集するために用いられ、
角度を測定するハンドレベルと、距離を測定するレンジ
ングと、建物を撮影するデジタルカメラとを備え、前記
ハンドレベル、前記レンジング、及び前記デジタルカメ
ラを一体に構成したことを特徴とする。

【００４０】この発明に係る３次元都市データ調査用測
定装置は、３次元都市データ生成方法の調査ステップに
おいて都市の建物のデータを収集するために用いられる
デジタルカメラであって、電気式水準器と、前記デジタ
ルカメラの向きの調整のために、前記電気式水準器の出
力に基づきファインダーの画面中に水平線を表示する表
示手段と、建物の測定点を指定するためのポインティン
グ手段と、撮影された画像データ及び前記測定点の画素
情報を出力する出力手段とを備える。

【００４１】この発明に係る３次元都市データ調査用測
定装置は、前記デジタルカメラが、さらに距離を測定す
るレンジングを含み、前記画像データ、前記測定点の画
素情報、及び前記距離情報を受け、前記測定点の画素情
報から前記測定点の角度を計算するとともに、前記距離
情報と前記角度から前記測定点の高さを計算する携帯用
情報端末を備える。

【００４２】この発明に係る３次元カーナビゲーション
システムは、３次元都市データベースと、位置情報を得
る位置センサと、進行方向を得る方向センサと、ナビゲ
ーション画面を表示する表示部と、前記位置センサ及び
前記方向センサの出力に基づき視点及び視線を決定する
とともに、前記視点及び前記視線に基づき前記３次元都
市データベースのデータから表示画像を生成する処理部
とを備える。

【００４３】好ましくは、現在の住所、進行方向の状況
（渋滞しているか空いているか等）、左右の状況（左右
の道路は迂回路として利用できるか否か、迂回したとき
の所要時間、迂回による利害得失等）などの付加情報を
併せて生成する付加情報生成部を備えても良い。また、
利用者の操作により手動で、あるいは地図の表示内容に
応じて自動的に３次元表示と通常の平面的表示とを切り
替える表示選択部を設けても良い。自動選択方法の具体
例として、運転中においては３次元表示とし、周辺の建
物の状況（例えば公共施設、特定の会社、レストラン等
の所在を示すためのもの）を確認するときは平面表示と
することが考えられる。

【００４４】この発明に係る日影シミュレーションシス
テムは、３次元都市データベースと、前記３次元都市デ
ータベースから得られる所定の建物の位置、高さ及び形
状に関する情報と与えられた太陽の位置に基づき日影の
線を求めて日影の領域を特定する処理部とを備える。

【００４５】太陽の位置を移動させて所定の時期におけ
る日影の領域を求めるようにしてもよい。例えば、冬至
のときに１日中日影になる領域、一時的に日影になる領
域、全く日影にならない領域を求めることができる。

【００４６】この発明に係る電波障害シミュレーション
システムは、３次元都市データベースと、前記３次元都
市データベースから得られる所定の建物の位置、高さ及
び形状に関する情報と与えられた電波源の位置に基づき
電波障害状況を求める処理部とを備える。

【００４７】前記処理部に、マイクロ波等の直線性の強
い電波に関して電波障害状況を求める第１処理部と、比
較的波長が長い電波について電波障害状況を求める第２
処理部とを備えてもよい。さらに、建物の高さ方向の電
波の回折を考慮して電波障害状況を求める第３処理部
と、建物の側面全体にわたって電波の干渉を考慮して電
波障害状況を求める第４処理部とを備えても良い。

【００４８】この発明に係る３次元都市情報表示システ
ムは、３次元都市データベースと、前記３次元都市デー
タベース内の建物の属性情報を格納する属性情報データ
ベースと、前記３次元都市データベースに基づき表示画
面を生成するとともに、前記属性情報データベースに基
づき属性情報を前記表示画面に加える処理部と、前記処
理部の出力に基づき都市情報及び属性情報を表示する表
示部とを備える。

【００４９】前記属性情報は、コメントボックスに表示
されたり、建物の表面（グラフィック的に言えばテクス
チャの代わり）に表示される。

【００５０】前記属性情報データベースは概略の属性情
報と詳細の属性情報とを含み、前記処理部に、前記概略
の属性情報を表示するための第１処理部と、前記詳細の
属性情報を表示するための第２処理部とを備えても良
い。例えば、建物を拡大表示すると詳細の属性情報が表
示される。

【００５１】さらに、前記処理部に、所定の操作に応じ
て３次元都市データベース内における視点を移動する視
点移動手段と、視点の移動にともない表示画面を変更す
るとともに、属性情報の表示を変更する第３処理部を備
えてもよい。視点を視点を移動すると、これに応じて表
示される属性情報の内容が変化する。

【００５２】さらに、前記処理部に、所定の操作に応じ
てあるいは状況に応じて自動的に建物の表面を透明ある
いは半透明で表現する第４処理部を備えても良い。建物
の内部を透視できるようになる。

【００５３】

【発明の実施の形態】発明の実施の形態１．この発明の
実施の形態１に係る３次元都市データ生成方法につい
て、図を用いて説明する。

【００５４】この発明の実施の形態１の方法は、大きく
分けて、実際の都市の建造物のデータを収集する調査ス
テップと、収集されたデータに基づき都市の建造物のモ
デリングを行うステップと、モデリングにより生成され
たデータを組み込み３次元都市データベースに統合する
ステップとを備える。

【００５５】これを説明したものが図１のフローチャー
トである。図１によれば、事前に調査用の地図を作成す
るための２次元入力を行う（Ｓ１）。それから調査に出
かけ、建物の高さを算出するための高さ判別を行い（Ｓ
２）、対象となる建造物の参考写真の撮影を行う（Ｓ
３）。これらの調査結果を持ち帰り、２次元地図データ
に建造物の高さを追加した汎用データベースを作成する
（Ｓ４）とともに、データ量を抑えつつ建造物の表現を
よりリアルにするためのオプションを追加する（Ｓ
５）。そして、作成した建造物のデータを統合する組み
込み処理を行い（Ｓ６）、３次元都市データベースを生
成する。

【００５６】図１のステップＳ２及びＳ３が調査ステッ
プに相当し、同ステップＳ１、Ｓ４及びＳ５がモデリン
グステップに相当し、同ステップＳ６が統合ステップに
相当する。

【００５７】以下、調査ステップ、モデリングステッ
プ、統合ステップの順番で、各処理を詳細に説明する。

【００５８】１．１ 調査ステップ 調査に先立ち事前準備を行う。詳しくは後述するが、概
略は次の通りである。まず、調査やモデリングの作業の
しやすさを考慮しつつ、作成する都市をエリア分けす
る。次に、現況図（平面地図）をスキャニングし、それ
を下絵として用いて２次元の線分データを入力する。２
次元の線分データを３部ずつプリントアウトして、エリ
アごとに調査用ファイルを作成する。これらは、それぞ
れ、高さ判別用の記入用紙、参考写真撮影時の記録用、
予備である。１／５０００の現況図のコピーを使って閲
覧表を作成する。これは調査、モデリングの進行状況を
記入するのに使用する。これとともに、住宅地図を参考
にＡ、Ｂランクにあたる建物をあらかじめチェックして
おく。建物のランク分けはデータ量の増加を抑えつつ精
度の高い３次元都市データベースを生成するために非常
に重要である。なお、この建物のランクの詳細について
は、後述する。

【００５９】高さ判別は、図２に示すように通常の三角
測量の原理を用いて行う。このために、調査者は、レー
ザーや超音波を用いて距離を測る測距器（レンジング）
１０１、測定ポイントを特定するためのデジタルカメラ
１０２、水準器・分度計付三脚１０３、調査用ファイル
などを携帯する。

【００６０】現地において、調査者は、レンジング１０
１及びデジタルカメラ１０２が取り付けられた三脚１０
３を水平に設置する。このときの状態を図３に示す。レ
ンジング１０１及びデジタルカメラ１０２は鉛直軸に回
転する三脚１０３の台に固定されている。このときのレ
ンジング１０１及びデジタルカメラ１０２の高さが図２
のｈ１に相当する。次に、測定地点から建物までの水平
距離Ｌをレンジングで測る。次に、デジタルカメラ１０
２のファインダーの中央（あるいは所定の位置）が調査
すべき建物の天端に合うように三脚１０３の分度計を調
節し、角度θを読み取る。ここでデジタルカメラ１０２
を用いるのは、次の作業である写真撮影の便宜を図ると
ともに、通信回線で接続することによりオンラインで調
査データを送信することを考慮したものである。以上の
作業をすべての建物に対して行う。ただし、三脚１０３
をなるべく一個所に固定しておき、できるだけ多くの建
物の高さを測定することにより、作業時間の短縮をはか
るのが望ましい。

【００６１】建物の高さＨは次式で与えられる。

【００６２】Ｈ＝ｈ１＋Ｌtanθ なお、測定精度があまり問題にならない場合には、三脚
を使わず、手持ちの測高器を使うこともできる。この場
合、三脚の固定作業が不要になる分だけ作業効率が向上
する。

【００６３】建物の撮影は、次のように行う。事前に準
備されたエリア分けの１ブロックごとに順番に、調査対
象である建物を撮影していく。ここで、ブロックとはデ
ータを作成するうえでの最小単位であり、道路あるいは
川などにより囲まれた単位である。基本的に１ブロック
は１住所に依存するが、場合によっては、１住所が複数
ブロックに、あるいは１ブロックが複数住所にまたがる
場合もある。この場合、最終データは前者が住所に、後
者がブロックに依存する。

【００６４】建物の撮影は、建物の4面撮影を基本とす
るが、Ａ、Ｂランク以外の建物は道路側の面だけを撮影
する。基本的にはアイレベルからの撮影とする。なお、
塔屋等、地上からの撮影が困難なものがある場合、別
途、航空写真を参考にモデリングする。

【００６５】図４は建物の撮影方法を説明するための図
である。この図は１つのブロック１１０の平面図であ
り、比較的広い道路で区切られたこのブロック１１０に
は、全部で１０の建物がある。図中で矢印は撮影方向を
示し、矢印の先端の数字は撮影の整理番号を示す。図４
からわかるように、撮影する対象及び方向は必ずしも一
定ではない。これらは次のような観点から選択される。

【００６６】Ａ、Ｂランク以外の建物は道路側の面をそ
の正面から撮影する。これは、Ａ、Ｂランク以外の建物
はあまり重要ではなく、高い精度のモデリングが不要だ
からである。

【００６７】角の建物は、正面ではなく、その角の方向
から撮影する。これは、この方向から撮影することによ
り、その建物の特徴がよくわかるとともに、１つの写真
により２つの面についての情報を得ることができて、撮
影の回数を減らすことができるからである。

【００６８】建物の特徴的な形状、例えば角が単純な直
角ではなく複雑な形状をしているときや、隣接する建物
との境界に特徴があるようなときには、その部分を撮影
する。このような特徴部分は、３次元都市の精度を高め
るために重要である。

【００６９】以上のような観点から撮影対象及び方向を
選択すると、撮影の回数は、建物の数にそれらの特徴的
な形状部分の数を加えたものになる。 以上のように得
られた調査データは、モデリングのときに必要な写真が
すぐに検索できるように、撮影した時の位置、方向、枚
数を調査用ファイルに記入して整理する。また、新築あ
るいは取り壊し等により現地の状況が変化している場合
には、調査用ファイルにその詳細を記入するとともに、
新しくできた建物については、その平面形状と位置を書
き込んでおく。調査データは高さデータに変換された後
に、デジタルカメラの画像デ−タとともに保存される。

【００７０】１．２ モデリングステップ モデリングとは、実際にコンピュータ上で表現される形
状データの作成、または作業そのもののことをいう。モ
デリングは、例えば、図５に示すような構成のコンピュ
ータ（パーソナルコンピュータ、ワークステーションな
ど）上で行われる。ＣＰＵ（プロセッサ）１０には入出
力装置としてＣＲＴ１１、キーボード１２、マウス１
３、記憶手段としてＲＡＭ１４、ＲＯＭ１５、ハードデ
ィスク１６、外部記憶手段としてＦＬＤドライブ１７、
ＣＤドライブ１８、ＭＯドライブ１９、通信手段として
モデム２０を備える。

【００７１】都市の３次元都市データベースを作成する
うえでの主な作業行程は次の通りである。

【００７２】（１）２次元データ入力：平面で構成され
る２次元のデータを作成する。

【００７３】（２）３次元データ入力：立体で構成され
る３次元のデータを作成する。

【００７４】（３）特殊地形入力：山や川など、都市と
は異なる３次元の地形を作成する。

【００７５】（４）オプション入力：基本となる形状デ
ータベ−スを編集する。

【００７６】以上のステップの処理内容について順次説
明していくが、その前に都市の３次元都市データベース
におけるモデリングの特徴について説明する。この発明
の実施の形態１に係る３次元都市データベースのモデル
には、敷地の形状データ、Ａランクの建物、Ｂランクの
建物、Ｃランクの建物に分類される。

【００７７】敷地の形状データとは、道路や敷地等の建
物以外の地表の形状データであり、具体的には図６に示
されたものがある。これらは３次元都市データベースの
精度を高め、より実感的にするために不可欠なものであ
るが、現地調査においてデータを採取する必要はあまり
ない。したがって、既存の地図データに基づき分類する
とともに、この分類結果に基づき図６のような表現レベ
ルを選択する。具体的には、次のように行う。１／２５
００の現況図をデジタイズした２次元デ−タを利用し、
道路、敷地等を作成する。例えば、樹木は現況図１／２
５００に記載してあるもののみモデリングの対象とし、
しかもその形状は作らず座標のみ入力する。道路の白線
等は航空写真を利用し、車線数、道路上の表示を確認し
作成する。高架、橋、歩道橋等は、写真で形を確認し作
成する。

【００７８】なお、図６において、敷地等、道路、道路
白線等の高さがそれぞれ０、−０．２、−０．１５（単
位は例えば「ｍ」）とされている意味について説明す
る。一般に、水はけを良くするために敷地よりも道路は
低いので、モデリングの際にも敷地は道路よりもやや高
い位置を与えられる。一方、道路と道路白線は、通常同
じ高さであるが、モデリングの際には、道路白線がやや
高くなるように設定される。これはコンピュータグラフ
ィック処理上の要請によるものである。すなわち、３次
元コンピュータグラフィックにおいて、複数のポリゴン
（多角形）を用いて立体を表現するとともに、そのポリ
ゴンにテクスチャを貼り付けることにより色彩や模様を
表現することが行われる。道路と道路白線を表現する方
法として、道路をポリゴンで表現し、道路白線をこれに
貼り付けるテクスチャで表現する方法が考えられる。し
かしながら、この発明の実施の形態１の３次元都市デー
タベースにおいては、両者を区別して表現した方がより
実感的であるために、この方法は採用せず、道路及び道
路白線の両方をポリゴンで表現している。この場合にお
いて、道路と道路白線が同じ高さにあると、コンピュー
タ処理上、どちらの材質（質感）を表現していいのか迷
い、混乱することがある。そこで、道路白線の方を、実
感上問題のない程度に高めに設定する（低めに設定する
と道路白線が埋もれてしまい表現できない）。 Ａラン
クの建物とは、３次元都市データベースの精度及び実感
を高めるために重要であって、データベース中に精密に
再現される必要がある建物である。Ａランクの建物とし
て、８階以上の高さであったり、１ブロックの１／４を
占めるような大きな建物、あるいは、公共施設、学校、
病院、シティホテル、歴史的建造物、ランドマーク的建
造物などの知名度が高い建物が選択される。Ａランクの
建物の表現基準の一例を、図７に示す。また、表現の一
例を図１０に示す。Ａランクの建物のモデリングは、例
えば次の手順で行われる。建物の位置を、現況図（１／
２５００）をデジタイズした２次元データを利用して定
める。前述の調査ステップで撮影してきた写真と建物の
高さデータを利用し作成する。写真で判定できる建物の
形状、低層部、塔屋、バルコ二一、階段、パラペツトの
立ち上がり、窓、屋上、壁の凸凹をポリゴンで表現す
る。図７からわかるように、Ａランクの建物は、看板、
屋上、窓及びガラス状の出入口、外壁、勾配屋根、ガラ
ス以外の出入口の６つのカテゴリに分けられている。こ
のように建物を複数のカテゴリのポリゴンで表現するこ
とにより、精密な３次元都市データベースを構築でき
る。

【００７９】なお、図７において、屋上と窓及びガラス
状の出入口を、いずれも０．０５浮かせている意味につ
いて説明する。これはコンピュータグラフィック処理上
の要請によるものである。屋上と窓及びガラス状の出入
口は、精度及び実感を高めるために、いずれもポリゴン
（多角形）を用いて表現される。この場合において、こ
れらが同じ高さにあると、コンピュータ処理上、どちら
の材質（質感）を表現していいのか迷い、混乱すること
がある。そこで、屋上と窓及びガラスを、それぞれ壁面
を構成するポリゴンからやや浮かせるのである。

【００８０】Ｂランクの建物とは、３次元都市データベ
ースの精度及び実感を高めるために比較的重要であっ
て、データベース中にやや精密に再現される必要がある
建物である。Ｂランクの建物として、４階以上の高さで
あったり、１ブロックの１／９を占めるような比較的大
きな建物、あるいは、Ａランクの建物に含まれない一般
のオフィスビルが選択される。Ｂランクの建物の表現基
準の一例を、図８に示す。また、表現の一例を図１１に
示す。Ｂランクの建物のモデリングは、例えば次の手順
で行われる。建物の位置を、現況図（１／２５００）を
デジタイズした２次元データを利用して定める。調査で
撮影してきた写真（建物４面）と、高さを利用して作成
する。写真で判定できる建物の形状、バルコ二一、窓、
屋上を表現する。図８からわかるように、Ｂランクの建
物は、屋上、窓及びガラス状の出入口、外壁、勾配屋
根、ガラス以外の出入口の５つのカテゴリに分けられて
いる。図８において、屋上と窓及びガラス状の出入口
を、いずれも０．０５浮かせている理由は前述のとおり
である。

【００８１】Ｃランクの建物とは、Ａランク、Ｂランク
の建物に比べて重要度が低い建物である。Ｃタンクの建
物として、Ａランク、Ｂランク以外の低層家屋、屋根付
き駐輪場など（ただし、仮設家屋を除く）が含まれる。
Ｃランクの建物の表現基準の一例を、図９に示す。Ｃラ
ンクの建物のモデリングは、例えば次の手順で行われ
る。建物の位置を、現況図（１／２５００）をデジタイ
ズした２次元データを利用して定める。形状は基本的
に、予め生成しておいたデータベ−ス（ライブラリ）を
利用して適当なモデルを選択するとともに、選択された
モデルの形及び高さを調査結果に合わせて修正すること
により生成する。基本的に箱形状のモデルを選択し、屋
根、屋上、道路に面する玄関、窓を個別に修正して表現
する。Ｃランクの建物のモデルとして、例えば図１２に
示すように単純化されたものが使用される。図１２にお
いて、符号１２０は２階建ての鉄筋家屋モデルであり、
符号１２１は平屋の木造家屋モデルである。符号１２０
ａ、１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄ、１２０ｅは、それ
ぞれ外壁、屋上、ガラス以外の出入口、窓、勾配屋根で
ある。この他にも、３階建ての鉄筋家屋、２階建ての木
造家屋のモデルが考えられる。このように、Ｃランクの
建物のモデリングについては１から形状を作成する必要
はなく、効率的な作業が可能になる。

【００８２】Ａ、Ｂ、Ｃ各ランクの建物を表現するため
に必要なポリゴン数は、おおむね、１対０．５対０．２
５になる。したがって、上述のように適宜ランク分けを
行うことにより、３次元都市データベースの精度を低下
させることなく、データ量を削減することができる。こ
うして作成された形状データは住所ごとの保存が行わ
れ、管理される。

【００８３】次に、（１）２次元データ入力、（２）３
次元データ入力、（３）特殊地形入力、（４）オプショ
ン入力、の各ステップの処理内容について順次説明して
いく。

【００８４】（１）２次元デ−タのモデリング ２次元
データの作成は調査前に行う。その理由は２次元データ
を出力したものが調査地図となるためである。作成手順
は、図１３に示された通りである。

【００８５】１／２５００の現況図をスキヤニングし、
下絵となる画像データを作成する（Ｓ１０）。

【００８６】モデリングソフトで下絵の座標軸、スケー
ルを合わせる（Ｓ１１）。

【００８７】２次元デ−タを作成する（Ｓ１２）。すな
わち、道路、敷地、建物、高架、橋などの輪郭と位置関
係を下絵をなぞる。ただし、木は１／２５００現況図に
記載されているものだけ、座標のみを線状データで入力
する。白線は航空写真を利用し、車線数、道路上の表示
を確認して入力する。

【００８８】完成した２次元データをエリア単位で保存
する（Ｓ１３）。

【００８９】こうして完成した２次元デ−タは、例えば
図４に示されたようなものであり、最終的な３次元形状
デ−タの下地になるとともに、不備がないように調整し
て出力したものは調査地図となる。

【００９０】（２）３次元データのモデリング デジタイズした２次元デ−タと、高さ判別結果、参考写
真をもとに、形状データを作成する。形状データはレイ
ヤ単位で分けるものとし、図１４の手順で作成する。

【００９１】作成するエリアの２次元データを呼び出
し、さらに住所単位の分割を行う。但し、この時、道路
は工リア単位のままの保存を行う（Ｓ２０）。

【００９２】住所単位で３次元デ−タを入力する。詳細
は、図７〜図９に示した通りである（Ｓ２１）。

【００９３】部品単位でのレイヤ分け、形状の重複、裏
表がないかを確認して保存する（Ｓ２２）。

【００９４】モデリングデータをＤＸＦ(Drawing Excha
nge Format)形式に変換する（Ｓ２３）。最終的な運用
を行う形状デ−タはＤＸＦ変換を行ったものである。そ
の他については作成記録、更新用のデータとなる。

【００９５】（３）特殊地形のモデリング 特殊地形とは大規模な面積を有する山や川、公園などの
通常とは異なる作成方法が要求される地形のことをい
う。これにあたる代表的な例及びその作成方法につい
て、以下に説明する。

【００９６】山とそれに付随する建物及び道路は、図１
５の手順にしたがって生成される。

【００９７】等高線の最終ライン（山の輪郭）は山に接
する都市の境界と同じものであると仮定し、地図に記載
された等高線を線状データでデジタイズする（Ｓ３
０）。

【００９８】山に付随する建物と道路を下絵からデジタ
イズする（Ｓ３１）。ステップＳ３０とＳ３１により２
次元的な情報が生成される。

【００９９】等高線の最終ラインを都市の境界にある交
差点の最も高い位置に合わせ、高さ入力を行う（Ｓ３
２）。これにより等高線の最終ラインの高さが都市の３
次元都市データと関連づけられ、山（特殊地形）のデー
タと都市のデータとが一体になる。

【０１００】等高線から山を作成する（Ｓ３３）。すな
わち、等高線の最終ラインの標高を基準として、順次等
高線の標高を設定するとともに、設定された標高に基づ
き等高線に高さを与えることにより山を立体的に表現す
る。なお、等高線の最終ラインの標高さえ与えられれ
ば、この処理は自動的に行うことができる。

【０１０１】デジタイズした建物と道路を作成し、山の
高さに合わせて配置する（Ｓ３４）。前のステップで山
を立体的に表現できたので、これに合わせて建物を立体
的に表現するとともに、その標高に合わせて配置する。
この処理により、立体的に表現された建物及び山と道路
とが、空間が正しい位置関係のもとに結合される。

【０１０２】保存できるサイズの分割を行う（Ｓ３
５）。データ量に大きくなったときは、取り扱いに便利
な単位で３次元都市データを分割する。保存する場合は
なるぺく分割しないことが望ましいが、どうしても必要
とされる場合、住所で分ける、或いはレイヤ単位にする
などの管理しやすい分割を行う。

【０１０３】保存を行う（Ｓ３６）。分割を行っている
場合は、それとわかる名称を記載すると便利である。

【０１０４】河川とそれに付随するものについても、山
の場合と同様の処理を行う。

【０１０５】大きな公園については、芝、土、川、歩道
など、下絵でわかる範囲での地形の入力を行う。敷地内
建物については通常の作成方法と同様である。

【０１０６】その他の特殊地形、例えば、主に自然物な
どに見られる高低差が著しい地形に関しては山や川と同
様の作成を行う。また、港や埋立地などの高低差が少な
い地形は公園と同じになる。

【０１０７】（４）オプション ３次元都市データを運用するにあたって、基本となる形
状データを何らかの形で編集するための処理が必要とな
る場合がある。この処理をオプションと呼ぶ。オプショ
ンは大きくわけて、５種類に分類される。 第１は、Ｌ
ＯＤ(Level OfDetail)である。形状デ−タの追加あるい
は削除等を行うことで建物の表現の詳細度を調整し、デ
ータ量との兼ね合いにおいて最適な精度で３次元都市デ
ータを構築する処理である。 第２は、街灯、信号、標
識などの街を構成するストリートファニチュアのオブジ
ェクトを追加する処理である。 第３は、建物の質感、
例えば金属、コンクリ−トなどの材質の違いを表現する
処理である。

【０１０８】第４は、形状デ−タにマッピングを行う処
理である。

【０１０９】第５は、形状データに地盤高低差を入力す
る処理である。 この発明の実施の形態１に特徴的な、
第３の建物の質感表現処理と第５の高低差入力処理につ
いて説明する。

【０１１０】建物の質感を表現する方法として、建物の
外壁を構成するポリゴンに、その材質に応じたテクスチ
ャを貼り付ける方法がある。この場合、問題となるのは
そのテクスチャをどのように表現するかである。例え
ば、建物の窓等をテクスチャで質感とともに表現してい
る場合、３次元都市を拡大するにつれて表現が粗くなっ
てしまう。これでは、例えば車載用ナビゲーションシス
テムに用いた場合、車の進行にともない質感表現が変化
し、不自然である。そこで、この発明の実施の形態１に
おいては、建物の外壁のポリゴンとは別のポリゴンで窓
等を構成することにより、このような不都合を回避して
いる。また、テクスチャをどのように作成するかも問題
であるが、調査時においてデジタルカメラで建物の壁面
の画像データ（例えば、壁面を構成するタイルやレンガ
の写真）を入手しておき、この画像データを使用すると
便利である。建物の外壁のポリゴンと窓等のポリゴンと
が別であることから、質感を表現するために最適な条件
の画像データ、例えば比較的接近して撮影した画像デー
タを繰り返し貼り付けることにより、簡単に実感的なテ
クスチャを得ることができる。

【０１１１】次に高低差を入力する処理について説明す
る。ここでいう高低差とは、敷地自体が持つ高さのこと
をいう。効率の面からは、基本となる３次元都市デ−タ
は高低差はないものとすることが望ましく、また、この
ように仮定してもほとんどの場合には問題はない。しか
し、より精密で実感的な３次元都市データベースが求め
られることがある。例えば、カーナビゲーションシステ
ムなどにおいて、実際の地表の状態に近いほど、表現は
リアルになる。そこで、この発明の実施の形態１におい
ては、オプションとして高低差を入力することが可能で
ある。

【０１１２】なお、コンピュータグラフィック画面を作
成して評価した結果によると、傾斜方向に視点を向けた
とき（例えば道路が坂になっていて道路を進行するドラ
イバーの視点から見たとき）、１：１００の傾斜では平
面との差異はほとんど見られなかったが、１：２０の傾
斜ともなると、平面の画面と傾斜の画面とでは明らかな
差異が表われる。肉眼でも傾斜していると判別可能なレ
ベルに達していることかわかった。また、道路がその横
断方向に傾斜しているとき、ごくわずかの傾斜でもその
状態を判別することができる。一方、鳥瞰の画像におい
ては、わずかな歪みとして表われるのみで、この視点か
らではレベルの高低差を設ける必要性はほとんどないこ
とがわかった。なお、高低差表現について詳細な検討を
行ったので、その検討結果をこの実施の形態１の最後に
述べる。

【０１１３】実際の入力においては、道路交差点を基準
として入力を行う。道路交差点を基準とすることのメリ
ットは、第１に、多くの場合、高さの基準が交差点に集
中しているために地図上に記載された高さの入力が容易
だからであり、第２に、交差点を基準にすることにより
交差点近傍の道路の幅方向は常に水平であり、都市の３
次元都市データとして使いやすいからである。また、道
路の位置づけはこの都市データの中で非常に高いからで
ある。

【０１１４】次に、高低差のモデリング手順について図
１６を用いて説明する。

【０１１５】下絵に基づいて平面図を作成する（Ｓ４
０）。この平面図は、作成済みの２次元データを転用す
ることができる。 エリア全体を覆う道路板を作成する
（Ｓ４１）。 エリアの境界を、他エリアを基準に選定
するとともに、はみ出す部分を削る（Ｓ４２）。 道路
の交差点部分が多角形になるように、線の挿入を行う
（Ｓ４３）。以上のステップＳ４０〜Ｓ４３が、平面図
を作成する処理である。ステップＳ４０〜Ｓ４３の処理
により、例えば、図１７のような平面図が得られる。こ
の図は最も単純な場合である、互い直交する２本の道路
により区切られるブロックの例を示している。符号１３
０は交差点、符号１３１は道路、符号１３２は敷地であ
る。

【０１１６】この平面図を作成する処理の際の注意事項
として次のようなことが挙げられる。まず、敷地内道路
は歩道として処理することである。１つのブロック内の
敷地１３２の中に道路がある場合が考えられるが、この
道路は、上記の処理や図１７で示す道路として扱わな
い。これは、処理を単純化して作業効率を上げるためで
あり、またこのようにしても道路１３２に沿った視点か
ら見た画像の品質にさほど影響はなく、３次元都市デー
タとしての精度の点で問題がないからである。次に、道
路の縁石は断絶のないリング状にして扱うことである。
入力する点の数を少なくすることにより作業効率を上げ
ることができるからである。また、Ｔ字路等の交差点部
分は多角形になるよう線を挿入しつつ、新たに道路境界
線上に線を敷地内に挿入する。これらの処理により、例
えば図１８のような交差点の平面図が得られる。なお、
後述の交差点の高さ入力の基準となる点は、多くの場
合、歩道側（縁石の内側）にあるため、交差点１３０・
道路１３１と縁石１３３の関係は図のようになってい
る。

【０１１７】次に、地図に基づいて各交差点部分の高さ
を入力する（Ｓ４４）。多くの場合、交差点には測量の
基準点が設けられているので、これを利用して高さを入
力する。

【０１１８】道路、敷地の三角形分割を行う（Ｓ４
５）。道路１３１、敷地１３２の４つの頂点の高さを入
力したときに、これらの４つの頂点が同一平面状にない
ことが考えられる。すると道路１３１、敷地１３２を平
面で扱えなくなり不便であるので、道路１３１、敷地１
３２を平面として扱えるように、これらを複数の三角形
で分割するのである。図１９において、三角形分割の分
割線を符号１３４で示す。なお、通常の場合、交差点１
３０は平面として扱い、三角形分割は行わない。これは
実際上、交差点は平面状である場合がほとんどで、平面
として扱う方が適当だからである。ただし、複雑な交差
点、例えば三叉路、五叉路などの場合は三角形分割すべ
き場合がある。例えば、図２１に示すような三叉路の場
合、２つの分割線１３４により三角形分割を行うことが
望ましい。

【０１１９】図１９のＡ−Ａ‘矢視断面図を図２０に示
す。交差点（縦断面図１９、２０のＡＢ間）は平面であ
るが、交差点と交差点の間（同、ＢＤ間において坂にな
っている）。この間のＣ点で傾きが変化しているが、こ
れは三角形分割の影響のためである。次の交差点（同、
ＤＥ間）は平面であるものの、傾きを持っている。この
図からわかるように、上記の処理により、交差点を含む
道路の高低差を表現することができる。このような表現
は、例えば、道路に沿って車でドライブするシミュレー
ションを行う場合に、非常に有効であり、ドライバーの
視点から見て実感的な画像を提供することができる。

【０１２０】次に、平面で作成したオブジェクトを立ち
上げ、道路部分との抜き出しを行う。さらに、建物の高
さ位置の選定のため、建物の平面を上記と同様に抜き出
す（Ｓ４６）。

【０１２１】道路、縁石以外のすべてのデ−タを一定
量、例えば２０ｃｍだけ引き上げる（Ｓ４７）。通常、
道路に比べて敷地がやや高くなっているからである。ま
た、このように処理することにより、道路と敷地が同じ
高さにあると、コンピュータ処理上、どちらの材質（質
感）を表現していいのか迷い混乱することがあるので、
敷地をやや浮かせるためでもある。なお、引き上げ量が
大きすぎても小さすぎても不自然なので、１０ｃｍ〜２
０ｃｍ程度が適当である。

【０１２２】引き上げた部分との境界線に合うように、
縁石を２０ｃｍ立ち上げる（Ｓ４８）。この処理によ
り、道路と敷地との間の段差がなくなり、不自然でなく
なる。

【０１２３】以上のステップＳ４４〜Ｓ４８の処理によ
り、高さ入力処理が行われる。この高さ入力処理におい
て、エリア間の接続を自然に行うために、エリアの境界
部分の高さ入力に関して、他エリアの道路データを参考
にすることが望ましい。

【０１２４】次に、建物を作成する（Ｓ４９）。これに
は作成済みの３次元データを転用することができる。さ
らに、高さ位置を選定した平面に合わせ、最も高さ位置
が低い部分を０として建物を配置する（Ｓ４９）。な
お、このとき敷地が傾斜しているときでも、建物は鉛直
方向に配置し、傾かないようにする。

【０１２５】完成したデータを通常と同様に、住所単位
で保存する（Ｓ５０）。

【０１２６】以上の建物作成処理における注意事項は次
の点である。作業に用いるために使用した建物の平面は
取り除く。傾斜している敷地が建物のフロアになると不
自然だからである。また、建物に出入り口が存在する場
合、出入り口を０とした配置を行い、敷地から浮いた部
分は建物をマイナス方向に伸ばすことで処理する。高低
差を作成するうえでの作業領域はエリア単位となる。保
存は従来と同様に住所ごとになるが、道路は単体でエリ
アごとの保存となる。

【０１２７】１．３ データ表現 以上の調査ステップ、モデリングステップが３次元都市
データの基本的作成手順である。これらのデータは集中
管理され、基本となる「形状データベース」となる。こ
れを、所定の視点から見た画像にして出力すると、実感
的な映像が得られる。

【０１２８】さらに、実際の運用にあたって様々な用途
への転用を考慮し、「形状デ−タベース」にさまざまな
情報を付加してさらに高度な表現を目指したり、逆に簡
素化してコンパクトなデータベースを目指したりするこ
とが可能である。

【０１２９】これらさまざまな種類のデータベースの一
例を以下に示す。

【０１３０】（１）形状データベース データ量は３．４ＭＢ、ポリゴン数は１３，４００ポリ
ゴン、作成日数はモデリングに６日、設定に１日であ
る。計算時間は３時間、ただし２０４８×１５３６ピク
セルの場合である。レンダリングソフトとして市販のＦ
ｏｒｍＺＲｅｎｄｅｒＺｏｎｅ（商標）を用いた。前述
のように、調査の写真からわかる形・窓・ｒｏｏｆを表
現するので、町並み・建物のイメ−ジを表現することが
できる。また、細部の形を作らず、簡略化して表現する
ことにより、膨大になるデータ量を必要最小限におさ
え、かつ、それに費やされるであろう莫大な作業時間が
軽減される。

【０１３１】（２）精密レベル（形状データベースに通
常程度のテクスチャ・マッピングを施したもの） データ量は６０ＭＢ、ポリゴン数は９８，０００ポリゴ
ン、作成日数はモデリングに１４日、設定に３日であ
る。計算時間は３２時間、ただし２０４８×１５３６ピ
クセルの場合である。レンダリングソフトとして市販の
ＰＥＲＳＯＮＡＬＬＩＮＫＳ（商標）を用いた。サッシ
・壁の凹凸・エントランスなどの形状ディテ−ルと、材
質毎の質感表現を行っているので景観評価シミユレーシ
ョンとして充分耐えうる。都市データだけでなく、エン
ターテイメント分野にも使用できる。また、画質的に様
々な視点に耐えうる。特にアイレベルでの視点でも画像
の品質に間題はない。しかし、（１）形状データベース
に比べて、モデリング時間（特にサッシなどディテ−ル
の表現）、テクスチユアの作成、質感設定に莫大な時間
がかかる。

【０１３２】（３）形状簡素・テクスチヤ重視 データ量は３．９ＭＢ（形状デ−タ）、１６．８ＭＢ
（画像データ）、ポリゴン数は５０，６１３ポリゴン、
作成日数はモデリングに２日、設定（写真撮影・テクス
チヤーの編集を含む）に３日、計算時間は５時間４５
分、ただし２０４８×１５３６ピクセルの場合である。
レンダリングソフトとして市販のＦｏｒｍＺＲｅｎｄｅ
ｒＺｏｎｅ（商標）を用いた。本物の写真をテクスチャ
として使うためリアリティーがあるものの、建物全体の
窓、装飾、色彩を含む写真を歪みなく撮影しなければな
らず、このマッピング用の写真の撮影、編集が難しく作
業時間がかかる。また、レンダリングに多くのメモリが
必要になり、計算時間がかかるという欠点がある。

【０１３３】（４）形状精密＋色表現、部分的マツピン
グ データ量は５５ＭＢ、ポリゴン数は９８，０００ポリゴ
ン、作成日数はモデリングに１４日、設定に１．５日、
計算時間は２８時間、ただし２０４８×１５３６ピクセ
ルの場合である。レンダリングソフトとして市販のＰＥ
ＲＳＯＮＡＬＬｌＮＫＳ（商標）を用いた。部分的マッ
ピングによりランドマーク的な建物と看板を表現するこ
とができるので、表示された場所がどこか直感的に把握
できる。しかし、モデリング時間（特にサッシなどディ
テールの表現）が増大する。また、調査段階に詳細な写
真が必要となり、調査に時間がかかるとともに、写真か
ら色を判断するため、色の設定が難しいという問題があ
る。

【０１３４】（５）形状精密＋色表現、マッピングなし デ−タ量は５１ＭＢ、ポリゴン数は９８，０００ポリゴ
ン、作成日数はモデリングに１４日、設定に１．５日、
計算時間は２４時間、ただし２０４８×１５３６ピクセ
ルの場合である。レンダリングソフトとして市販のＰＥ
ＲＳＯＮＡＬＬｌＮＫＳ（商標）を用いた。（４）の場
合と比べてマッピングがないだけデータ量が減るが、そ
れでもモデリング時間が大きい。また、調査段階に詳細
な写真が必要となり、調査に時間がかかるとともに、写
真から色を判断するため、色の設定が難しいという問題
がある。

【０１３５】（６）形状の大まかな凸凹のみ データ量は１．８ＭＢ、ポリゴン数は８，７００ポリゴ
ン、作成日数はモデリングに２日、設定に半日、計算時
間は２時間、ただし２０４８×１５３６ピクセルの場合
である。レンダリングソフトとして市販のＦｏｒｍＺＲ
ｅｎｄｅｒＺｏｎｅ（商標）を用いた。写真からわかる
大まかな形のみの表現しかできないが、作業時間とデー
タ量は減る。しかし、質感による建物や町並みの独特の
雰囲気が表現できない。

【０１３６】（７）箱状 データ量は０．５５ＭＢ、ポ
リゴン数は４、５００ポリゴン、作成日数はモデリング
に１日、設定に半日、計算時間は１・５時間、ただし２
０４８×１５３６ピクセルの場合である。レンダリング
ソフトとして市販のＦｏｒｍＺＲｅｎｄｅｒＺｏｎｅ
（商標）を用いた。最小限のデータ量と時間で作成でき
るものの、建物の形、雰囲気が全くわからない。

【０１３７】作業量及びデータ量と表現可能な画像の質
及び精度はトレードオフの関係にある。以上の（１）〜
（７）について比較検討を行ったところ、作業量及びデ
ータ量と表現可能な画像の質及び精度のバランスの点で
最も優れているのが、この発明の実施の形態１に係る
（１）形状データベースであった。３次元都市データベ
ースに対する要求は、例えば、仮想現実の世界において
立体的に表現された都市の中を自由に歩きまわることで
あり、このような要求に応えるためには単なる箱や凹凸
表現では足りず、建物の細部の表現が必要である。テク
スチャを貼り付けることにより、さらに精密な３次元都
市データベースを作成するときも、（１）形状データベ
ースに基づくと効率的な作業が可能である。したがっ
て、（１）形状データベースは、さまざま３次元都市デ
ータベースの基本となるものといえる。

【０１３８】なお、以上の説明において、屋外について
の３次元都市データベースを作成する場合を例にとって
いたが、この発明の実施の形態１の方法は屋内の３次元
都市データベースを作成する場合にも適用できる。例え
ば、ある建物の各フロアの平面図に基づき、図１の２次
元入力（Ｓ１）を行い、現地において家具、備品その他
のオブジェクトの高さの判別（Ｓ２）と写真撮影（Ｓ
３）を行う。この場合において、フロアの高さが一定で
あれば、これを基準に高さを設定すればよいから、屋外
の場合に比べて調査が容易になる。そして、調査結果に
基づき３次元入力（Ｓ４、Ｓ５）を行う。

【０１３９】屋外のデータベースと屋内のデータベース
とをリンクすることにより、仮想現実の世界において都
市の中を道路に沿って歩きまわることばかりでなく、道
路から建物の中に入り、内部を巡ることもできる。

【０１４０】１．４ 高低差表現についての検討結果 （１）高低差表現についての課題 ここでいう「高低
差」とは敷地自体が持つ高さのことを示す。３次元都市
デ−タと称するからには、高低差は免れない問題であ
り、その存在意義は都市デ−タ全体に関わるものであ
る。しかし、その一方で効率化等とも関連して、その価
値、つまり現実の高低差を３次元都市データにどの程度
反映させるべきかについては、はっきりしていなかっ
た。 そこで、高低差の有効性、すなわち高低差は本当
に必要か否かについて検討した。検証方法に関しては、
実際に高低差を入力したサンプル画像を使用し、それと
平面で入力された都市データの画像とを比較する。ま
た、補足ながらも、平面で作成した場合における、都市
周辺の山とのすり合せについても検証した。

【０１４１】なお、この検証で使用した高低差入力方法
は、前述の「道路交差点を基準として高低差を入力して
いく方法」である。他の作成方法、例えば等高線、メツ
シユを利用した作成方法もあるが、高低差の最大の課題
である効率化を考慮すると、これらは明らかに不適当で
あるので、この方法を採用した。

【０１４２】（２）高低差の有効性に関する検討 Ａ．狭い範囲（１エリア）における静止画の高低差 比較的平坦な地形（例えば、東京の霞ケ関周辺区域）を
想定したモデリングテストデータを構成し、これに基づ
き下記の合計６種類の視点から見た、それぞれ高低差の
有無が設定された計１２種の画像を作成し、それぞれの
比較によって検証を行った。なお、図２２に視点及び視
線の説明図を示す。この図において、符号１４０は視
点、符号１４１は視線、符号１４２は水平な道路面、符
号１４３は傾斜した道路面、符号Ｌは参考のための水平
線である。符号１４０ａは下記の視点Ｂ，Ｄに対応し、
符号１４０ｂは下記の視点Ａ、Ｂに対応する。

【０１４３】視点Ａ １：１００の下降する傾斜視点か
らの画像（図２３：左側は高低差あり、右側は高低差な
し） 視点Ｂ 視点Ａの逆位置から上昇する傾斜視点の画像
（図２４：左側は高低差あり、右側は高低差なし） 視点Ｃ １：２０の下降する傾斜視点からの画像（図２
５：左側は高低差あり、右側は高低差なし） 視点Ｄ 視点Ｃの逆位置から上昇する傾斜視点の画像
（図２６：左側は高低差あり、右側は高低差なし） 視点Ｅ 左右で傾斜となる視点からの画像（図２７：左
側は高低差あり、右側は高低差なし） 視点Ｆ 鳥瞰の画像（図２８：左側は高低差あり、右側
は高低差なし） 視点Ａ、Ｂで検証した１：１００の傾斜では、平面との
差異はほとんど見られない。とくに視点Ｂの上昇する傾
斜の場合は傾斜の有無を判別するのか困難なほどであ
る。しかし、視点Ｃ、Ｄにおける１：２０の傾斜ともな
ると、その差異に明らかな変化が表われる。両視点とも
景観に大きな相違か表われ、肉眼でも傾斜と判別可能な
レベルに達していることかわかった。

【０１４４】また、左右の傾斜を検証内容とした視点Ｅ
では、予測範囲内での検証結果が得られた。視点Ｃ位置
からの検証であるのにもかかわらず、その差異はわずか
なものであるが、傾斜の判別は可能である。

【０１４５】視点Ｆに至っては、前回と同様、わずかな
歪みとして表われるのみで、この視点からでは望まれる
レベルの高低差の必要性は実証できない。

【０１４６】Ｂ．広い範囲（４エリア）における静止画
の高低差 人口百万人ほどの比較的大きな都市（例えば札幌）の周
辺４エリアとその周辺の山を想定した、広範囲のモデリ
ングデータを用いて、高低差の有無がそれぞれ設定され
た鳥瞰の計２種の画像を作成し、それそれの比較によっ
て検証を行った。

【０１４７】広い範囲での高低差を見ることによって、
大きな景観の違いを期待したか、むしろ狭い範囲での静
止画よりも両者の識別か困難であることが実証された。
理由として、整備された都市の場合は特に、高低差は山
のごく限られた周辺においてのみ大きく、全体（４エリ
ア）として１０ｍ程度の高低差しか及んでいないことか
あげられる。

【０１４８】Ｃ．動画の高低差 上記都市のモデリングテ−タを用いて、高低差の有無が
設定されたＱｕｉｃｋＴｉｍｅ・ＶＲ（商標）による３
６０°の動画を、計２種を作成し、それぞれの比較によ
って検証を行った。

【０１４９】静止画において高低差の有効性を実証でき
なかったものの、動画において高低差の相違を期待し
た。しかし、ここにおいてもさしたる高低差の効果は見
受けられなかった。結局のところ、動画にしても静止画
の延長上のものに過ぎなく、一般の都市部程度の高低差
では、その必要性は実証できなかった。

【０１５０】（３）平面で作成した際の山とのすり合せ
に関する検証 ３次元都市データを平面で作成すると考えた際、山との
境界の矛盾は必然として発生する問題である。統一性と
いう観点から都市部分は現状維持のまま、山を何らかの
形で加工することで整合性をとるのが望ましい。都市の
境界を山の最低高度ラインとして作成する。その高さを
以下、 Ａ．現況図で見る境界の道路交差点の最も低い位置に含
わせた設定Ｂ．現況図で見ろ境界の道路交差点の平均位
置に合わせた設定Ｃ．現況図で見る境界の道路交差点の
最も高い位置に合わせた設定の３パターンにわけた検証
を行う。

【０１５１】境界を低い位置に設定した場合、山部分の
低い位置での矛盾は緩和されるか、逆に高い位置では極
端な急傾斜となり、見苦しいものとなった。境界を高い
位置に設定した場合、前述のなだらかな斜面は画像とし
て判別困難であるという事実からわかる通り、見た目の
矛盾は生じない。境界を平均位置に設定した場合、一
見、有効に思えるが、急斜面、崖となる部分は必然とし
て存在し、またその平均の値を割り出すことの難しさを
考えると有益と判断することはできない。

【０１５２】結論として、境界を道路交差点の最も高い
位置に設定するのが賢明と思われる。しかし、これです
べての問題か解決したわけではない。この方法では無視
した高低差が５０ｍ程度までなら耐えられるが、１００
ｍ以上ともなると、景観に大きな相違が生じる可能性が
ある。

【０１５３】この問題を打開するには、ある程度の斜面
は高低差を作成するが、都市データ自体の範囲をなるべ
く等高線に沿ったものにするのが望ましいと思われる。

【０１５４】（４）高低差についてのまとめ 以上のように、静止画、動画、共に映像的には高低差に
大きな差異は認められなかった。作成効率や、高低差が
ある地形自体の利用頻度か低いことを考えれば、優先さ
れるべきは平面で作成されたものと判断できる。現状で
の結論としては、高低差がデータ自体はまったくの別も
のてあっても、制作上では平面に追加といった形で構成
されている性質を持つことや、都市データそのものの汎
用性を考慮して、基本を平面で作成し、高低差は必要に
応して作成するという、オプションとしての扱いが妥当
である。

【０１５５】なお、映像的には無価値でも、坂がメイン
となる観光都市が対象となった場合や、解析等、データ
的な使用目的である際には必要性が生じる。今後、より
高い精度の３次元都市データが求められるようになる
と、高低差表現は重要になるとも考えられる。

【０１５６】発明の実施の形態２．発明の実施の形態１
の１．１項の調査ステップにおいて、図４に示すように
多くの点から調査していた。しかし、大都市を対象に調
査するためのコストが膨大になることを考えると、調査
の点はなるべく少ないことが望ましい。そこで、この発
明の実施の形態２では、調査の点の数を少なくすること
ができる調査方法について説明する。

【０１５７】この実施の形態による調査点は、図２９に
示されたようにブロックの四隅だけであり、図４の場合
の３分の１ですむ。すなわち、図２９のブロック１１０
の頂点の外部から、符号Ａ〜Ｄで示される方向で高さ測
定及び写真撮影を行う。この方法で高さを判別するの
は、基本的にブロックの角にある建物だけであり、その
他の建物はその角の建物を基準にして、写真上の比率か
ら高さを求める。

【０１５８】写真上の比率から高さを求めるためには、
例えば次の手順で処理を行う。

【０１５９】図３０のような画像が得られたとする。最
も手前の建物の高さＨは測定により知ることができるか
ら、これを基準とする。例えば、画像上で手前の建物の
屋根の線を延長し、その高さ（画素数）を測り、これを
基準に建物の高さｘ１、ｘ２を求める。図３０の例で言
えば、建物の高さｘ１、ｘ２、ｙ１、ｙ２に対応する画
素数をｘｘ１、ｘｘ２、ｙｙ１、ｙｙ２として、ｘ１＝
Ｈ・ｘｘ１／（ｘｘ１＋ｙｙ１）又は ｘ２＝Ｈ・ｘ
ｘ２／（ｘｘ２＋ｙｙ２） 図３０の画像はデジタルカメラにより得られるから、そ
の画素数を数えることにより容易にｘ１、ｘ２、ｙ１、
ｙ２を求めることができる。

【０１６０】この方法において精度を高めるためには、
次のようなことを考慮する必要がある。

【０１６１】カメラのレンズの歪みを補正する。例え
ば、予め高さの分かっている建物を撮影することによ
り、実際の高さと計算で求めた高さとを一致させる補正
値を予め求めておき、実際の測定のときにその補正値に
より正しい値に修正する。

【０１６２】１つの建物について複数のポイントで高さ
を求め、その平均値を高さデータとする。図３０では、
１つの建物について2個所で高さを測定しているので、
これらの平均値を測定値とする。さらに、他の写真に同
じ建物が写っている場合には、この写真に基づく高さも
合わせるとよい。このとき複数の高さデータについて重
み付けを行うことが考えられる。例えば、写真内の遠方
の部分による高さの重みを小さくし、近傍の部分による
高さの重みを大きくする。

【０１６３】この発明の実施の形態２の方法によれば、
１つのブロックについてその角ごとに、例えば四角のブ
ロックであれば4個所、三角のブロックであれば３個所
というように調査すればよく、調査の個所が非常に少な
くてすみ（例えば3分の1以下）、作業効率が著しく改善
される。

【０１６４】発明の実施の形態３．発明の実施の形態１
では、図３に示すように、三脚の上にレンジングとデジ
タルカメラを取り付けたものを用いて調査を行った。と
ころで、作業効率を向上させるためには、三脚を用いず
に作業者が手で保持しながら作業できる装置が望まし
い。そこで、３次元都市データを得るための装置につい
て検討する。

【０１６５】発明の実施の形態３の説明からわかるよう
に、この調査のために必要な機器の機能・性能は次のと
おりである。まず、建物までの距離を測定できること、
建物の高さを測定するために角度を測定できること、そ
して、建物のデジタル画像を得ることができることであ
る。

【０１６６】以上の機能を満たすものとして、測量に用
いられ、角度を測定できるハンドレベルにレンジングと
デジタルカメラを組み合せたものが考えられる。市販の
簡易測量機器として次のようなものがある。距離と角度
から直接スケールに高さが表示され、計算不要なブル−
メライス測高器（角度測定精度±１％）、定点１５，２
０、３０、４０ｍの距離計付。赤外線距離計（Light
ＳＰＥＥＤ４００（商品名））、測定可能距離１５〜４
００ｍ（距離測定精度±１ｍ）。レーザー距離計、測定
可能距離０．２〜３０ｍ（距離測定精度±３ｍｍ）。超
音波距離計、測定可能距離０．５〜１８ｍ（±１％）。
水準器と高度計付きのハンドレベル、精度０．５度、距
離と角度から計算で高さを算出するもの。

【０１６７】また、デジタルカメラの距離計の精度を向
上したものを用いれば、レンジングをこれで代用するこ
ともできる。さらに、デジタルカメラの画像に基づき任
意の点の角度を求めることができれば、角度測定機能は
不要になる。例えば、カメラ内に電気式水準器と傾斜計
を備え、仰角を測定できるようにする。あるいは、画素
ごとに予め角度を測定しておき、画素から直接角度を求
める。この場合、特定の画素が常に水平線に一致する必
要がある。一例を図３１に示す。ファインダーの画面中
に自動的に水平線Ｌを表示し、これと実際の水平線を一
致させる。そして、建物Ｂの測定点Ｐをカーソル等を利
用して指定する。この測定点Ｐの画素位置を測定するこ
とにより角度（高さ）を自動的に知ることができる。

【０１６８】なお、この機能ブロックを図３２（ｂ）に
示す。この図において、デジタルカメラ３０ａの電子フ
ァインダ３０ｂ内において、電気式水準器３０ｄにより
水平線が表示されるとともに、ジョイスティック、マウ
スなどのポインティングデバイス３０ｅによりカーソル
が移動する。画像データ及び測定点Ｐの画素位置の情報
は、出力部３０ｃを介して外部に出力される。

【０１６９】発明の実施の形態１の調査に最も適する機
器として、デジタルカメラを基本とし、これに距離測定
機能及び角度測定機能を付加したものが考えられる。な
お、すべての測定データがデジタル化されていると、後
の処理において便利である。

【０１７０】発明の実施の形態４．上記実施の形態３で
説明した測定機器はデジタル情報を出力できることか
ら、測定機器とホストコンピュータとを通信回線で結ぶ
ことにより、さらに作業効率を上げることができる。

【０１７１】例えば、図３２のように、デジタル画像、
角度データ、及び距離データを出力する測定機器３０を
ノートパソコン３１に接続する。ノートパソコン３１
は、前述の方法により建物ごとの高さｈを計算するとと
もに、画像データ、高さｈ、ブロック情報、建物情報
を、ＰＨＳを使って送信する。ブロック情報はブロック
を特定するための情報（例えば、番号）であり、建物情
報はそのブロック内の建物を特定するための情報（例え
ば、番号）である。これらの情報は２次元情報を入力す
るときに設定され、ノートパソコン３１のハードディス
ク内に記憶される。実際の調査にあたっては、調査者が
その２次元情報を見ながら測定対象の建物を特定するこ
とにより、調査データとブロック情報及び建物情報とが
一致する。

【０１７２】モデム３３により受信された画像データ、
高さｈ、ブロック情報、建物情報はホストコンピュータ
３４に入力され、データベース３５に格納される。その
後、前述のモデリング処理のために用いられる。

【０１７３】このように調査機器とホストコンピュータ
とをオンラインで接続することにより、調査効率が向上
するのみならず、現地での調査のミスが少なくなり、精
度の良い調査が可能になる。また、複数の調査機器から
同時にデータ受信も可能であることから、調査のスピー
ドが速くなる。さらに、調査の場所を問わないことか
ら、1台のホストコンピュータがあれば、日本全国、イ
ンターネットを使えば全世界のいかなる都市でも３次元
都市データベースを作成することができる。

【０１７４】発明の実施の形態５．以上の方法とは異な
る、高解像度衛星の利用したリモ−トセンシングにより
建物の高さ情報を得るようにしてもよい。デジタル解析
図化機用は、その標定画像として航空写真より安価な高
解像度衛星画像を利用することができる。この画像は、
現在は比較的低解像度（±５ｍ）なため使用できない
が、高い建物についてはある程度利用できる。また、将
来、最低±０．１ｍの精度の高解像度衛星が利用可能に
なれば、それを使用することができる。

【０１７５】発明の実施の形態６．上記のように製作さ
れた３次元都市データベースの運用方法について説明す
る。 都市デ−タを維持管理及び運用していくために
は、汎用データベース、つまりさまざまな応用に対応す
ることができる都市デ−タベースが必要であり、この運
用の方法として、リアルタイムベースのシステムを構築
する方法と、画質重視のソフトウェアレンダリングベー
スの方法の２つの方法のいずれかで構築することが考え
られる。

【０１７６】リアルタイムデータベースによる方法は、
次のような運用手順となる。

【０１７７】１．運用形態に応じたシステムのデ−タ・
ベース設計（ＧIＳ設計、文字情報、ＧＰＳ設定、質感
表現など） ２．テスト・サンプルの運用試験（データの仮組み込
み） ３．データの本組み込み（形状、質感、テクスチユア） ４．試験運用（ここから比較的処理能力の高いハードウ
エア／ソフトウエアが必要） ５．本運用 ６．メンテナンス ソフトウエア・レンダリングによる方法は、次のような
運用手順となる。１．運用形態に応したシステムのデ−
タ・ベース設計（質感表現、組込み設計）２．テスト・
サンプル運用試験（データの仮組み込み）３．データの
本組み込み（形状、質感、テクスチャ） ４．試運用５．本運用６．メンテナンス なお、ソフト
ウェア・レンダリングで選択する最終的なソフト・ウエ
アは莫大なデータの組込み効率とアルゴリズム・マツピ
ングデ−タの互換性、さらにはレンダリング画質をさら
に考慮して選択する必要がある。

【０１７８】なお、上記のように運用される３次元都市
データベースを、例えばオンラインで利用可能に構成し
てもよい。

【０１７９】発明の実施の形態７．上記のように運用さ
れる３次元都市データベースは汎用性があり、他のシス
テムへ移植したり、様々な機器とリンクすることも可能
であるし、さまざまなアプリケーションに適用できる。
例えば、次のようなものが考えられる。

【０１８０】（１）３次元立体地図 （２）３次元カ−ナビゲーション このアプリケーションにより提供される画面例を図３３
に示す。カーナビゲーションシステムは、位置センサか
ら得られた位置情報及び方向センサから得られた進行方
向に基づき視点と視線を決定するとともに、３次元都市
データベースに基づき前記視点と視線から見た図３３の
ような画面を表示する。併せて、現在の住所、進行方向
の状況、左右の状況の情報も表示する。図３３の画面は
実際の風景と同じであるので、初心者にとってもわかり
やすく使いやすい。また、図３３のような３次元表示
と、通常の平面図表示とを切り替えるように構成しても
よい。

【０１８１】（３）検索システム（４）防災シミユレ−
ション（５）日影シミユレ−ション このアプリケーションにおける日影の領域の求め方を、
図３４に示す。図３４（ａ）のように太陽Ｓの位置と建
物Ｂの位置及び高さがわかれば日影の線を引くことがで
きる。太陽Ｓの位置は季節により特定され、建物Ｂの位
置及び高さは３次元都市データベースから得られる。こ
の線に基づき、図３４（ｂ）のように、地表に投影され
た日影の領域を特定することができる。太陽がＳ１の位
置にあれば日影Ｋ１が生じ、太陽がＳ２の位置にあれば
日影Ｋ２が生じる。太陽をＳ１からＳ２に連続的に移動
させたとき、日影の端部の軌跡は符号Ｌのようになる。
３次元都市データベースを用いることにより、都市にお
ける複雑な日影の状況を、自動的に正確に求めることが
できる。（６）電波障害シミユレーション このアプリケーションにおける電波障害状況の求め方
を、図３５に示す。電波障害にはマイクロ波のように直
進性の強い電波が建物により遮られる場合と、比較的波
長が長い電波において、直進波と建物で反射された反射
波との干渉で生じるマルチパスの場合がある。図３５に
おいて、領域ＡＲＥＡは、送信局Ｔからの電波が建物に
より遮られている領域を示し、点Ｐは、ＰＡＴＨ１とＰ
ＡＴＨ２とによりマルチパスが生じる領域を示す。いず
れの場合も３次元都市データベースを用いることによ
り、これらを自動的に求めることができる。特に、３次
元都市データベースの建物の高さ情報を用いることによ
り、建物の高さを考慮した、いわば３次元的なシミュレ
ーションが可能となる。例えば、建物の高さ方向の電波
の回折を考慮することや、建物の側面全体にわたって電
波の干渉を考慮、つまり高さを考慮することが可能とな
る。したがって、より精密なシミュレーションが可能に
なる。（７）都市生活シミユレ−ション（８）都市及び
建物内の人、車などの動***置表示システム （９）その他数値シミユレーション（形状データを利用
した様々な物埋シミユレ−ションなど） （１０）防災支援システム （１１）感光案内検索システム、旅行事前シミュレーシ
ョンへの応用 （１２）警備会社などのセキュリティ・システムへの利
用 （１３）地域産業支援システム （１４）地下埋設物の管理システム （１５）不動産調査管理システム（土地利用から税務管
理など） （１６）市場調査支援システム （１７）交通管制システム （１８）電波障害、日影の解析データとしての利用 （１９）３次元カー・ナビゲーション・システムへの利
用 発明の実施の形態８．上記のように運用される３次元都
市データベースの表示手段として、通常のＣＲＴ、液晶
表示装置のほかに、特に、ＶＲ（バーチャルリアリティ
ー：仮想現実）関連用途においては、プロジエクタ−や
ＨＭＤ（ヘッド・マウント・ディスプレイ）が考えられ
る。

【０１８２】発明の実施の形態９．３次元都市データを
単独で用いるばかりでなく、他のデータと結合して高度
な情報サービスを提供するようにしてもよい。例えば、
建物とともにその建物についてのさまざまな情報を同時
に表示するシステムが考えられる。従来の地図には建物
の平面図に戸主名などの情報を書き込んだものがある
が、平屋の一般家屋だけなら問題ないが、高層ビルに関
して同様の情報を表示しようとすると表示が複雑にな
り、使いにくかった。この点、３次元都市データを用
い、コンピュータグラフィックにより立体的な表示を行
えば、高層ビルに関してさまざまな検索を行えるととも
に、視覚的に空間把握を行うことができて、利用者にと
って非常に使いやすいものとなる。単に文字や平面地図
による表現では把握できない空間認識が行える。

【０１８３】このようなシステムの例を図３６乃至図４
０を用いて説明する。図３６はこのシステムの概略構成
を示す。ＣＰＵ１０、ＣＲＴ１１、キーボード１２を備
える点で図５と共通するが、ハードディスク１６を２つ
備え、地図データベース１６ａに加えて、その属性デー
タベース１６ｂを備える点で異なる。両者は互いに関連
づけられており、３次元都市データに含まれる一部の建
物を検索すると、これに対応する属性データも検索する
ことができる。これらデータベースは、図３６（ｂ）の
ように同じハードディスク１６上に構築することが可能
である。

【０１８４】属性データベース１６ｂは、例えば図３７
に示されるような内容を格納する。このデータベース
は、３次元都市データに含まれる建物の名前あるいはそ
の識別コードごとに整理され、さらにその建物のフロア
ごとに整理されている。したがって、任意の建物に関し
て、その建物全体あるいはフロアごとに属性情報を対応
し、それを表示させることが可能である。フロア内の位
置関係を整理するために、図３７のようにテナントの位
置を東西南北で表示することが考えられる。この他にも
隣接するテナント同士の位置関係を定義する方法も考え
られる。

【０１８５】３次元都市データで作成する建物及び施設
の形状データを、さまざまな検索利用などの目的に利用
するには、その属性情報として以下の項目を付加するこ
とが考えられる。

【０１８６】・住所地番 ・建物用途 ・建物構造規模 ・建物竣功日、建物履歴情報（増改築、改修など） ・店舗、テナント、入居者情報 ・建物所有者 ・不動産評価額 次に、この実施の形態における表現形態の例について、
図３８乃至図４０を用いて説明する。図３８（ａ）は、
道路Ｒに面するある五階建ての建物Ｂに関する情報を表
示するために、いわゆる「ふきだし」（コメントボック
ス）を用いた例を示す。属性情報の表示は利用者の必要
に応じて、あるいはプログラムにより自動的に表示され
る。この場合、その建物自体の建物構造規模、建物竣功
日、建物履歴情報等の属性情報とともに、１階から５階
のフロアごとにそれらの属性情報が順番に表示される。
図３８（ｂ）は、建物の表示自体に属性情報を表示する
例を示す。この図では建物自体の属性情報の表示は省略
してある。図３８（ａ）の方法は建物の外観とその属性
を同時に表現できる点で優れ、一方、図３８（ｂ）の方
法はどのフロアの情報を直感的に得ることができる点で
優れる。図３８（ａ）の方法と図３８（ｂ）の方法をそ
れぞれ単独で用いても、両者を組み合わせて用いても、
どちらでもよい。

【０１８７】３次元都市データを用いて属性表示を行う
と、利用者の視点の位置を自由に移動できるので使いや
すく情報を把握しやすくなる。例えば、図３９（ａ）の
ように建物Ｂの５階部分の属性情報が表示されていると
き、利用者がこの部分の詳細情報を入手するには、３次
元都市データ中で視点を建物Ｂに近づけて５階部分を拡
大表示させる。すると、さらに詳細なテナントＴ１，Ｔ
２に関する情報情報が表示される。図３９（ａ）の属性
情報と同図（ｂ）の属性情報とは同じものではなく、例
えば、前者は概略情報であり、後者は詳細情報である。
図３７は詳細情報の例を示すが、これら詳細情報に関連
づけられた概略情報も用意されている。視点を建物Ｂに
沿って移動させると図３９（ｃ）のように表示され、同
図（ｂ）では隠れていた部分を見ることができる。

【０１８８】また、図４０のような表示態様も考えられ
る。建物Ｂの外観を透明あるいは半透明状に表現し、そ
の内部を透視できるようにする。内部のテナントＴ１〜
Ｔ３の配置は一目で明らかである。

【０１８９】図３９及び図４０の表示形態は、詳細情報
を把握できるとともに、その位置を直感的に知ることが
できるという点で非常に優れたものである。

【０１９０】発明の実施の形態１０．立体的な3次元都
市地図を表示するとともに、同時に都市の平面地図を表
示するようにしてもよい。図４１にその一例を示す。図
４１（ａ）は前述の3次元都市地図の表示画面であり、
同図（ｂ）は、同図（ａ）の視点及び視野を示すための
平面図である。同図（ｂ）によれば、同図（ａ）は、視
点Ｐから建物Ｂを見た方向の画像であることがわかる。
なお、平面図ではその高さがよくわからないから、同図
（ｂ）の上に「現在位置 Ｓ１Ｗ４ Ｈ＝５０ｍ」と表
示することにより、高さを知ることができる。なお、Ｓ
１Ｗ４は地図上の座（例えば、南１丁目西4丁目）を意
味する。同図（ａ）にも同様の表示がされ、画像の種
類、日付、時刻を知ることができる。

【０１９１】なお、前述の日照シミュレーション技術と
組み合わせることにより、太陽高度情報をコンピュータ
グラフィックス画像で再現することもできる。また、光
源を太陽光に代えて、街灯、ネオンサイン、投光器等の
人工の照明を定義することにより、日照に限らず夜景も
再現することもできる。

【０１９２】このように、地図画面とコンピュータグラ
フィックスをリンクすることができ、現在の視点位置を
容易に把握することができる。

【０１９３】本発明は、以上の実施の形態に限定される
ことなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内
で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内
に包含されるものであることは言うまでもない。

【０１９４】また、本明細書において、手段とは必ずし
も物理的手段を意味するものではなく、各手段の機能
が、ソフトウェアによって実現される場合も包含する。
さらに、一つの手段の機能が、二つ以上の物理的手段に
より実現されても、若しくは、二つ以上の手段の機能
が、一つの物理的手段により実現されてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係る３次元都市デ
ータ生成方法を示すフローチャートである。

【図２】 この発明の実施の形態１に係る建物の高さの
測定方法の説明図である。

【図３】 この発明の実施の形態１の方法に用いられる
測定装置の概略図である。

【図４】 この発明の実施の形態１に係るブロックにお
ける測定位置及び方向の説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態１に用いられるコンピ
ュータの構成図である。

【図６】 この発明の実施の形態１における敷地の形状
データの説明図である。

【図７】 この発明の実施の形態１におけるＡランクの
建物の説明図である。

【図８】 この発明の実施の形態１におけるＢランクの
建物の説明図である。

【図９】 この発明の実施の形態１におけるＣランクの
建物の説明図である。

【図１０】 この発明の実施の形態１におけるＡランク
の建物の例である。

【図１１】 この発明の実施の形態１におけるＢランク
の建物の例である。

【図１２】 この発明の実施の形態１におけるＣランク
の建物の例である。

【図１３】 この発明の実施の形態１に係る２次元デー
タの作成のフローチャートである。

【図１４】 この発明の実施の形態１に係る３次元デー
タのモデリングのフローチャートである。

【図１５】 この発明の実施の形態１に係る特殊地形の
モデリングのフローチャートである。

【図１６】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングのフローチャートである。

【図１７】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングの説明図である。

【図１８】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングの説明図である。

【図１９】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングの説明図である。

【図２０】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングの説明図である。

【図２１】 この発明の実施の形態１に係る高低差のモ
デリングの説明図である。

【図２２】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価の説明図である。

【図２３】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２４】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２５】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２６】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２７】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２８】 この発明の実施の形態１に係る高低差の評
価画面の例である。

【図２９】 この発明の実施の形態２に係るブロックに
おける測定位置及び方向の説明図である。

【図３０】 この発明の実施の形態２に係る建物の高さ
の測定方法の説明図である。

【図３１】 この発明の実施の形態３に係る建物の高さ
の測定方法の説明図である。

【図３２】 この発明の実施の形態４に係る測定機器と
ホストコンピュータとを通信回線で結んだ構成例であ
る。

【図３３】 この発明の実施の形態７のアプリケーショ
ン（カーナビゲーション）の画面例である。

【図３４】 この発明の実施の形態７のアプリケーショ
ン（日影領域のシミュレーション）の説明図である。

【図３５】 この発明の実施の形態７のアプリケーショ
ン（電波障害状況シミュレーション）の説明図である。

【図３６】 この発明の実施の形態９のアプリケーショ
ン（立体的属性情報の表示システム）の概略ブロック図
である。

【図３７】 この発明の実施の形態９の属性データベー
スの例である。

【図３８】 この発明の実施の形態９の画面表示例であ
る。

【図３９】 この発明の実施の形態９の画面表示例であ
る。

【図４０】 この発明の実施の形態９の画面表示例であ
る。

【図４１】 この発明の実施の形態１０の画面表示例で
ある。

【符号の説明】

１０１ 測距器（レンジング） １０２ デジタルカメラ １０３ 水準器・分度計付三脚 １２０ａ ランクＣの建物の外壁 １２０ｂ ランクＣの建物の屋上 １２０ｃ ランクＣの建物のガラス以外の出入口 １２０ｄ ランクＣの建物の窓 １２０ｅ ランクＣの建物の勾配屋根 １３０ 交差点 １３１ 道路 １３２ 敷地 １４０ 視点 １４１ 視線 １４２ 水平な道路面 １４３ 傾斜した道路面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 錦見 誠司 北海道札幌市中央区北２条西10丁目２番７ 号 株式会社ウォール内 (72)発明者 高橋 成康 北海道札幌市中央区北２条西10丁目２番７ 号 株式会社ウォール内 (72)発明者 田下 尚宏 北海道札幌市中央区北２条西10丁目２番７ 号 株式会社ウォール内

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 都市の建物の高さ情報を含むデータを収
   集する調査ステップと、収集された前記データに基づき
   前記建物の立体的なモデリングを行うモデリングステッ
   プと、前記モデリングステップにより生成されたデータ
   を組み込むことにより３次元都市データベースを生成す
   る統合ステップとを備える３次元都市データ生成方法。
2. 【請求項２】 前記調査ステップは、前記建物の高さを
   算出するために距離及び角度を測定する高さ判別ステッ
   プと、対象となる建物の写真撮影を行う写真撮影ステッ
   プとを含むことを特徴とする請求項１記載の３次元都市
   データ生成方法。
3. 【請求項３】 前記調査ステップは、複数の建物を含む
   ブロックについて行い、各建物の調査は、角の建物につ
   いては当該角の方向から行うとともに、建物の特徴的な
   部分については当該部分を調査することを特徴とする請
   求項１記載の３次元都市データ生成方法。
4. 【請求項４】 前記調査ステップは、複数の建物を含む
   ブロックについて行い、各建物の調査は、前記ブロック
   の角においてのみ行うことを特徴とする請求項１記載の
   ３次元都市データ生成方法。
5. 【請求項５】 前記調査ステップは、デジタルカメラを
   用い、前記建物の撮影を行うとともに、撮影された画像
   の画素データに基づき前記建物の高さを判定することを
   特徴とする請求項１記載の３次元都市データ生成方法。
6. 【請求項６】 前記モデリングステップは、前記建物の
   重要度に応じてモデリングを区別することを特徴とする
   請求項１記載の３次元都市データ生成方法。
7. 【請求項７】 前記モデリングステップは、前記建物以
   外の敷地のポリゴンに高低差を設けることを特徴とする
   請求項１記載の３次元都市データ生成方法。
8. 【請求項８】 都市の建物の高さ情報を含むデータを受
   ける入力部と、入力された前記データに基づき前記建物
   の立体的なモデリングを行うモデリング処理部と、前記
   モデリング処理部により生成されたデータを格納する記
   憶手段とを備え、 前記モデリング処理部は、前記建物のモデリングを、予
   め定められた、３次元都市データベースの精度及び実感
   を高めるために重要であってデータベース中に正確に再
   現される必要があるAランクの建物と、３次元都市デー
   タベースの精度及び実感を高めるために比較的重要であ
   ってデータベース中にやや正確に再現される必要がある
   Bランクの建物と、Aランク及びBランクの建物よりも重
   要度が低い建物と、前記建物以外の敷地の形状とに分け
   て行うことを特徴とする３次元都市データ生成装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載の３次元都市データ生成方
   法の調査ステップにおいて都市の建物のデータを収集す
   るために用いられ、角度を測定するハンドレベルと、距
   離を測定するレンジングと、建物を撮影するデジタルカ
   メラとを備え、前記ハンドレベル、前記レンジング、及
   び前記デジタルカメラを一体に構成したことを特徴とす
   る３次元都市データ調査用測定装置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載の３次元都市データ生成
    方法の調査ステップにおいて都市の建物のデータを収集
    するために用いられるデジタルカメラであって、電気式
    水準器と、前記デジタルカメラの向きの調整のために、
    前記電気式水準器の出力に基づきファインダーの画面中
    に水平線を表示する表示手段と、建物の測定点を指定す
    るためのポインティング手段と、撮影された画像データ
    及び前記測定点の画素情報を出力する出力手段とを備え
    る３次元都市データ調査用測定装置。
11. 【請求項１１】 前記デジタルカメラは、さらに距離を
    測定するレンジングを含み、 前記画像データ、前記測定点の画素情報、及び前記距離
    情報を受け、前記測定点の画素情報から前記測定点の角
    度を計算するとともに、前記距離情報と前記角度から前
    記測定点の高さを計算する携帯用情報端末を備える３次
    元都市データ調査用測定装置。