TOPIC 1|3D都市モデルでできること[1/2]|デジタル地図とGIS

PLATEAU(プラトー)は、国土交通省が主導する、日本全国の3D都市モデルの整備・活用・オープンデータ化のプロジェクトです。PLATEAUが公開している3D都市モデルの概要と、その活用法を概説します。

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TOPIC 1:3D都市モデルでできること

PLATEAU(プラトー)は、国土交通省が主導する、日本全国の3D都市モデルの整備・活用・オープンデータ化のプロジェクトです。

このトピックでは、PLATEAUが公開している3D都市モデルの概要と、その活用法を概説します。

【目次】

1.1  PLATEAUが提供する3D都市モデル

1.2  デジタル地図とGIS

 1.2.1  地理空間情報を重ねてデジタル地図を作る

 1.2.2  ベースマップ

 1.2.3  GISを用いた統計・分析

 1.2.4  地物と属性

1.1 _ PLATEAUが提供する3D都市モデル

Project PLATEAUでは、日本全国の3D都市モデルを整備し、そのオープンデータ化を進めています。

PLATEAUが提供する3D都市モデルには、家屋やビルなどの「建築物」、都市計画区域などの「都市計画決定情報」、土地の用途を示した「土地利用」、都市のインフラである「道路」や「橋梁」など、都市に関するデータが格納されています(表 1-1)。これらは地方公共団体(都道府県及び市区町村)が整備している2次元の都市計画基本図をベースに、航空測量による高さ情報を加え、さらには、都市計画基礎調査などの調査情報を加えて作られたものです。

こうしたデータをコンピュータ上で処理することで都市のデジタルツインを実現し、さまざまな分野で活用できます(図 1-1)。

【メモ】

・都市計画基本図……都市計画やまちづくりのために利用される公共団体が作成する二次元地図の総称。公共測量の成果として作成される。全国の都市計画基本図をまとめたものが国土地理院から基盤地図情報として提供されている。

・都市計画基礎調査……都市計画法に基づき、建物利用や土地利用の現況等を把握するために定期的に行われる調査。

項目解説
建築物ビルや家屋などの情報
道路車道や歩道などの情報
都市計画決定情報「都市計画区域」「市街化区域」「用途地域(例:風致地区)」などの都市計画に関する情報
土地利用「住宅用地」「商業用地」「工業用地」「田」「畑」などの土地利用に関する情報
災害リスク「洪水浸水想定区域」や「土砂災害警戒区域」などの災害リスクに関する情報
都市設備街路灯や道路標識、信号機、ベンチ、バス停など、移動しない小規模な設備に関する情報
植生樹木や生け垣に関する情報
地形地形の起伏に関する情報
表 1-1 PLATEAUが3D都市モデルとして提供しているデータ(2022年度「3D都市モデル標準製品仕様書 第2.3版」)
図 1-1 PLATEAUの3D都市モデルを活用する

1.2 _ デジタル地図とGIS

3D都市モデルは、ひとことで言えば、現実の都市空間をデータ上で再現した3Dの「デジタル地図」です。

デジタル地図とは、コンピュータ上に描画する地図です。デジタル地図を作るためのデータは、「地理空間情報(geospatial information)」と呼ばれ、これまでさまざまなデータが整備されてきました。例えば多くの公共団体は都市計画基本図をデータで整備していますし、国土地理院は、都市計画基本図などを集約し、建物や道路、市区町村の境界線や代表点などのデータを収録した「基盤地図情報」という地理空間情報を提供しています。

3D都市モデルは、こうして整備された地理空間情報を編纂することで、3Dの都市を再現できるようにしたものです。3D都市モデルで表現された都市の位置やサイズは基準に従った品質で記述され、正確です。そのため見た目の美しさだけでなく、各種シミュレーションなど、その数値情報を必要とするさまざまな場面で利用できます。

3D都市モデルをはじめ、デジタル地図を扱うには、「GIS(Geographic Information System、地理情報システム)」と呼ばれるソフトウェアを用います。簡単に言うと、GISは地図を表示するためのソフトウェアですが、デジタル地図は「紙の地図(アナログ地図)」と少し考え方が違います。そこで3D都市モデルの話に入る前に、その前提となるデジタル地図とGISについて説明します。

【メモ】

基盤地図情報は、国土地理院のダウンロードサービス(https://fgd.gsi.go.jp/download/menu.php)から無償でダウンロードできます。国土地理院では、Web上でさまざまなデジタル地図を扱える「地理院地図」(https://maps.gsi.go.jp/)というサイトも公開しています。

1.2.1 _ 地理空間情報を重ねてデジタル地図を作る

「紙の地図(アナログ地図)」は、道路や建物、山、川、交差点の名前など、さまざまな情報が記述された1枚の紙です。しかしデジタル地図は、すべての情報が記載された1つのデータではなく、対象となるさまざまな地理空間情報を重ね合わせて作ります。その重ね合わせに使うのが、GISです。

詳しくは次回以降のトピック【PLATEAU VIEWで体験する】【3D都市モデルデータの基本】で説明しますが、3D都市モデルでは、「建物」「道路」「地形」「都市計画の区域」などが、それぞれ別のデータとして提供されています。こうしたデータをGISで重ねて、用途に応じた地図を作っていきます(図 1-2)。

図 1-2 地理空間情報を重ねて、用途に応じた地図を作る

1.2.2 _ ベースマップ

いくら正確な位置に建物を表示しても、それだけでは、どこに表示されているのかが分かりにくいです。そこで背景として、場所を確認するための市区町村区域や丁目・番地・号、道路などが記述された地理空間情報を重ねるのが一般的です。こうした目的で使う地理空間情報を「ベースマップ」と言います(図 1-3)。

ベースマップとして何を使うのかは目的によって異なります。国土地理院の地理院地図や基盤地図情報を使うこともありますし、OpenStreetMap(https://www.openstreetmap.org/)のようなオープンソースの世界地図、Google Maps(https://maps.google.com/)、航空写真、衛星画像を使うこともあります。

【メモ】

ベースマップとして利用する地図画像や航空写真、衛星画像は、画像の四隅の緯度・経度がメタデータとして記録された画像データがよく使われます(GeoTIFF形式の画像など)。航空写真や衛星画像では、平面に貼り付けてもゆがまないように補正された「オルソ画像(ortho image)」が使われます。最近のGISでは、Web地図サービスのデータをオンラインで取得して表示できるものもあります。そうしたGISでは、タイル状に分割して、必要な領域だけをダウンロードできる「地図タイル(XYZ Tiles)」が、よく使われます。

図 1-3 ベースマップを重ねる

1.2.3 _ GISを用いた統計・分析

地理空間情報として提供されているのは、建物や道路、地形など、物理的な実体があるものだけではありません。さまざまな行政機関が、統計・分析に活用できる情報も公開しています。

例えば、「町単位の人口情報」「学校の場所や交番の場所情報」「土砂災害や津波が発生しそうなハザードマップ情報」「避難場所」「土地利用」などがあります。こうした地理空間情報を重ねたデジタル地図を作れば、統計情報の可視化や分析に役立ちます(図 1-4)。

【メモ】

GISでは、「緯度・経度」と「値」を用意し、独自のデータをデジタル地図に重ねる機能もあります。緯度・経度でなく、建物名や住所などと値が結び付けられている場合は、ジオコーディングという方法を使って、その建物名や住所から緯度・経度に変換したうえで読み込みます。

図 1-4 統計情報を重ねる(後述の「2.5.1 従業者数を表示する」を参照)
コラム:G空間情報センター

これまで地理空間情報は、官民のさまざまな主体ごとに提供されていたのですが、近年は、「G空間情報センター」(https://front.geospatial.jp/)というサイトから、一括して検索・ダウンロードできるようにする取組が進められています。

G空間情報センターでは、国や地方公共団体が提供するデータとして、例えば国勢調査、事業所・企業統計調査の情報や、土地分類、鉄道駅、バス停留所などのデータが登録されています。ほかにも営利企業や個人が集めたデータもあります(図 1-5)。

なお、PLATEAUの3D都市モデルもこの「G空間情報センター」からダウンロードできます。

図 1-5 G空間情報センター

1.2.4 _ 地物と属性

地理空間情報では、「建物」「道路」「地形」など、地図上に表示されるものを「地物(ちぶつ、Feature)」と言います。地物は、物理的なものとは限りません。「市区町村界(市区町村の境界を示したもの)」「都市計画区域」「土砂災害警戒区域」などの目には見えない領域を示すものも地物の一種として扱います。

地物の種類

それぞれの地物は、ベクター(vector)データもしくはラスター(raster)データのいずれかとして記述されます。

・ベクターデータ

図形として構成されるデータです。「ポイント(point、点)」「ライン(line、線)」「ポリゴン(polygon、面)」「ソリッド(solid、立体)」のいずれかです。

ベクターデータは、その形状を保存しているため、幾何学的な計算ができます。例えば、ある地点から半径300mの地物だけを取得するという操作も容易です。また、頂点などの形状だけを記録するため、データのサイズも小さくて済みます。

・ラスターデータ

ピクセル(pixel、画素)を並べたデータです。一般的な画像データ(TIFFなど)に、地図上に配置するための地理座標を記述するメタデータなどを追加したものです。航空写真や衛星画像などが、その代表例です。

ラスターデータは画像であり、その精細度は画像の解像度に依存します。解像度が高いほど、より細かく表現できる一方で、データのサイズは大きくなります。また形状を座標として保存しているわけではないので、幾何学的な計算はできません。

PLATEAUで提供されている地物は、航空写真以外は、すべて、ベクターデータです。

属性

こうしたそれぞれの地物には、「属性(attribute)」と呼ばれるデータが付与されています。

例えば、建物はソリッドなどで構成された地物です。こうした地物に対して「建物の名称」や「建物の高さ」、さらには、「用途」「構造(木造/鉄筋コンクリート造等)」「階数」などの属性が付与されています(図 1-6)。これらの情報は、都市計画基礎調査などを基に付与されています。

図 1-6 属性の例(東京都庁第二本庁舎)

【文】

大澤文孝

【監修】

石丸伸裕(OGC CityGML仕様策定WG副議長)
黒川史子(アジア航測株式会社)
小林巌生(インフォ・ラウンジ株式会社)
於保俊(株式会社ホロラボ)