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あいねさだい
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1 地理座標情報作成支援プログラム wldmaker / wldmaker プログラムの内容本プログラムは大縮尺 (1/500 ~ 1/5000) の地形図や都市計画図空中写真等のラスタ ( 画像 ) データと図面作成に用いられる CAD 形式のデータに対応した地理座標情報の作成を支援しますプログラムは二種あります新規座標入力版 (wldmaker) では地形図の図郭の四隅や座標値が既知の 2 地点を画像上で指定しその点の座標値を入力して対象データの地理座標情報を作成します既存座標参照版 (wldmaker2) では既に地理座標情報が付加されているラスタデータ等との間で対応する 2 地点を指定し対象データの地理座標情報を作成します地理座標情報は ESRI 社の GIS ソフト (ArcGIS シリーズ ) で使用されているワールドファイル形式で座標値は平面直角座標系または UTM 座標系のメートル単位の値になります wldmaker での座標値の入力時には緯度経度座標も利用できますなお, 本プログラムは Embarcadero Delphi 2010 で開発していますプログラムの動作環境 Microsoft Windows XP/Vista/7 を搭載した PC で動作します画面サイズは,XGA(1024x768) 以上が必要です動作させるために特に必要なライブラリ等はありませんプログラムのインストールセットアップ用のプログラムは用意されていません実行ファイル wldmaler.exe および wldmaker2.exe を適当なフォルダにコピーしてくださいプログラムの起動 wldmaler.exe または wldmaker2.exe を直接実行してくださいプログラムのアンインストールコピーした wldmaler.exe および wldmaker2.exe を削除してくださいレジストリ設定保存用ファイル等は使用していません -1-

1 プログラムの使用にあたっての予備知識 (1) 地図画像 ( ラスタ ) データ本プログラムでは使用する地図画像データとして都市計画図や国土基本図などの紙地図や空中写真等を元にした画像データを想定しています画像形式はビットマップ形式 (*.bmp) JPEG 形式 (*.jpg) TIFF 形式 (*.

2 1 プログラムの使用にあたっての予備知識 (1) 地図画像 ( ラスタ ) データ本プログラムでは使用する地図画像データとして都市計画図や国土基本図などの紙地図や空中写真等を元にした画像データを想定しています画像形式はビットマップ形式 (*.bmp) JPEG 形式 (*.jpg) TIFF 形式 (*.tif) に対応しています (2) ワールドファイル ESRI 社のGISソフトでラスタデータの地理座標情報を定義するために使用されているファイルですテキスト形式のファイルでその書式は下記のようになりますこのワールドファイルの数値の計算には実際の地理座標がわかる任意の 2 点の情報が必要となりますラスタデータの左上が基準となるため Y 方向は通常マイナス値です図 1-1 ワールドファイルの書式 (3) 座標系 ( 平面直角座標系 UTM 座標系 ) 本プログラムでは原点からの距離 ( メートル単位 ) で地理座標を表す平面直角座標系や UTM 座標系による地理座標情報を使用します平面直角座標系は日本独自の座標系です投影による誤差が小さくなるように日本国内を19の系 ( 地域 ) に分けて各系の原点が定められています北海道離島部を除き概ね都府県単位で適用される系が決められていて主に地方自治体が作成する大縮尺 (1/500 ~ 1/5000) の地図で用いられています UTM 座標系は国際的な座標系です地球全体を経度 6 幅で 60 の座標帯に分けます各系の原点は赤道上にあるので赤道から離れるにつれて誤差が大きくなります日本は 51 ~ 55 帯に入ります 3 系原点北緯 : 36 度 0 分 5 系原点北緯 : 36 度 0 分 6 系原点北緯 : 36 度 0 分東経 :132 度 10 分東経 :134 度 20 分東経 :136 度 0 分 4 系原点北緯 : 33 度 0 分東経 :133 度 30 分図 1-2 平面直角座標系の原点 ( 近畿中国四国地域 ) -2-

3 (4) 測地系測地系は地理座標を計算するために必要な地球の形状の定義です日本測地系 ( 旧測地系 ) と世界測地系 ( 新測地系 ) の2つの測地系があります 2002 年 4 月から測量法の改正により国際的に共通で使われ GPSの座標値とも一致ずる世界測地系に移行しました日本測地系と同じ座標値の世界測地系での実際の位置は東京付近で約 450m 南東になります地図を利用する場合にはどちらの測地系で作成されているか確認しておく必要があります (5) 地理座標情報の取得都市計画図などでは下記のように通常は図郭の四隅に平面直角座標系の地理座標が記載されています ( 下記の例では座標値は km 単位になっています ) 図 1-3 大縮尺の地形図での座標情報の記載例空中写真などでは道路や建物のように特定が容易な地点の座標 2カ所をあらかじめ調べておく必要があります座標値を取得する方法としては国土地理院刊行の地形図や数値地図で調べるパソコン用の地図ソフト ( 昭文社 Super Mapple digital ゼンリン電子地図帳 Zi 等 ) から読み取る Web 地図アプリケーションで読み取る GPS を用いて直接現場で測量する携帯電話の GPS 機能を利用する等がありますこの際測地系に注意してください本プログラムで経緯度の度分秒形式の座標値を平面直角座標系の座標値に変換して利用することができます地図関連情報国土地理院サイト ( 財 ) 日本地図センターサイト -3-

4 図 1-4 市販地図ソフト ( 昭文社 Super Mapple Ver.11) の座標情報の表示例図 1-5 Web 地図アプリケーションによる座標情報の表示例 Finds.jp( 近畿中国四国農業研究センター生産支援システム研究サブチーム ) -4-

2 プログラムの使用方法 (1) 新規座標入力版 wldmaker 1 7 8 9 10 2 3 4 5 6 11 図 2-1 新規座標入力版の初期画面プログラムを起動すると図 2-1のフォームが表示されます基本的な作業手順は次のようになります 1 左上の画像の読み込みボタンをクリックして対象となる地図画像データを指定して画面に表示させます画像下のステータスバーには

5 2 プログラムの使用方法 (1) 新規座標入力版 wldmaker 図 2-1 新規座標入力版の初期画面プログラムを起動すると図 2-1のフォームが表示されます基本的な作業手順は次のようになります 1 左上の画像の読み込みボタンをクリックして対象となる地図画像データを指定して画面に表示させます画像下のステータスバーには画像サイズとファイル名が表示されますまた地点 Aの画像位置として左上 (0,0) が地点 Bの画像位置として右下 ( 画像の幅 - 1, 画像の高さ - 1) がセットされます画像が表示エリアより大きい場合には横幅に合わせて最小 1/20まで縮小して表示します指定した画像のワールドファイルが既にある場合は注意を促すメッセージボックスが出ますが OK ボタンをクリックすると作業は継続できますワールドファイルの数値は画面右下のテキストボックスに表示されますなお都市計画図などの地図画像で余白部分が削除してあり四隅の座標がわかっている場合には以下の23の手順を飛ばして4に進んでください 2 地図画像上で座標を参照する地点をクリックして画像上の位置を画像位置ボックスに表示させます -5-

地図画像の表示位置はスクロールバーで動かすことができます細かな位置合わせはスクロールボックスと呼ばれるドラッグ可能な部分で調整してくださいスクロールバー両端の矢印ボタンによる移動量は画面の約 1/2にしていますまた上部にあるトラックバーで画像の表示倍率を1/20~20 倍の間で変更ができますただし等倍以外では表示位置を移動させる時の反応がやや遅くなります 3 地点 Aに複写または

6 地図画像の表示位置はスクロールバーで動かすことができます細かな位置合わせはスクロールボックスと呼ばれるドラッグ可能な部分で調整してくださいスクロールバー両端の矢印ボタンによる移動量は画面の約 1/2にしていますまた上部にあるトラックバーで画像の表示倍率を1/20~20 倍の間で変更ができますただし等倍以外では表示位置を移動させる時の反応がやや遅くなります 3 地点 Aに複写または地点 Bに複写ボタンで画面下側の画像位置ボックスに複写します 4 画像で指定した地点 A Bの地理座標の値を地理座標 (m) ボックスに直接入力します 5 ワールドファイルの計算ボタンをクリックして 1ピクセルの長さと基準点 ( 左上 ) の座標傾き ( 度 ) を計算します X,Yの1ピクセルの長さが大きく異なる場合は画像位置の指定か地理座標の入力を間違えている可能性がありますので再確認してくださいまた傾き ( 度 ) は指定した2 地点の画像位置と地理座標から計算した角度の違いですこの値が大きい場合は画像が傾いている ( 上が真北ではない ) か画像位置の指定や地理座標の入力を間違えている可能性がありますので再確認してください画像の傾きがある場合には補正する ( 画像を回転させる ) ことができます後述の画像の簡易編集機能についてを参照してください図 2-2 新規座標入力版の作業画面例 -6-

6 ワールドファイルの出力ボタンをクリックしてワールドファイルを作成しますワールドファイルは地図画像ファイルと同じフォルダに作成されますまたファイル名は画像ファイル名の拡張子だけを変えたファイル名になります ( 地図画像ファイルの読み込み時にセットされます ) この拡張子は元の画像形式によって異なります地理座標を経緯度形式で取得している場合前記

7 6 ワールドファイルの出力ボタンをクリックしてワールドファイルを作成しますワールドファイルは地図画像ファイルと同じフォルダに作成されますまたファイル名は画像ファイル名の拡張子だけを変えたファイル名になります ( 地図画像ファイルの読み込み時にセットされます ) この拡張子は元の画像形式によって異なります地理座標を経緯度形式で取得している場合前記 4の地図の座標値の入力手順が以下のようになります 7 右上にある測地系の選択と変換する座標系の選択を行います本プログラムでは測地系は世界測地系座標系は平面直角座標系を標準としています 8 平面直角座標系を選択した場合は平面直角座標系の選択で都道府県名を参考にして対象地域を指定します UTM 座標系では経緯度から座標帯を計算しますのでこの設定は使われません 9 経緯度の数値を地理座標経緯度ボックスに直接入力してください入力後変換ボタンをクリックすると地理座標 (m) のボックスに変換された座標値が表示されます 10 変換した地理座標を地点 Aに複写または地点 Bに複写ボタンで画面左下の地理座標ボックスへ複写してくださいこの後のワールドファイルの作成は手順 56と同じです 11 作業を終えたら終了ボタンでプログラムを終了してください図 2-3 新規座標入力版で経緯度から座標変換した場合の作業画面例 -7-

8 測地系の簡易変換について測地系の簡易変換は平面直角座標系で世界測地系と日本測地系間の座標値の変換を行うオプション機能です座標変換後に一度だけ実行でき地理座標 (m) ボックスの座標値を直接書き換えますアンドゥ機能はありませんので間違えて実行した場合は再度変換ボタンで座標変換を行ってください UTM 座標系で変換した場合には使用できません座標値の計算は座標系毎に設定した基準点での位置関係を元にオフセットを行っていますしたがって数 m 程度の誤差が生じる可能性があります基準点は基本的に原点を用いていますが原点が海上にある一部の座標系 (3~6,11 系 ) では経度を変更して陸上に基準点を移してオフセットする距離を計算しています画像の簡易編集機能について画像の簡易編集には画像サイズを小さくして扱いやすくするために画像の縮小とトリミング ( 切り出し ) を行う機能, それと画像の傾きを補正する ( 画像を回転させる ) 機能があります地図画像データを読み込むと画像の下の簡易編集のチェックボックスが使用できるようになりチェックボックスを選択すると縮小トリミング傾き補正のボタンが有効になります図 2-4 画像の簡易編集機能が利用可能な状態 (1) 縮小画像全体の縮小画像を作成します縮小率の指定にはフォーム左上にある画像表示用のトラックバーを使用しますしたがって縮小率は1/2~1/20の選択になります (2) トリミング画像から矩形領域を切り出して新たな画像を作成します切り出す領域はフォーム左下の地点 A Bの画像位置の座標を使用します上記 23の作業手順で領域を指定してください切り出しは等倍で行い画像表示のスケール ( 縮小拡大 ) は反映しません (3) 傾き補正画像の傾きを補正して新たな画像を作成します回転する角度は右下のワールドファイルのグループ中にある傾き ( 度 ) のボックスで指定します回転方向は反時計回りです -360~360の間で数値を指定してください小数点以下も指定できますこの傾きの数値はワールドファイルの計算ボタンをクリックした時に指定した2 地点の画像の座標位置と地理座標の角度のずれを計算して更新されます画像表示のスケール ( 縮小拡大 ) は反映しません回転により生じる余白部分は黒で塗りつぶされます画像が大きい場合には処理に若干の時間を要します傾き補正の実行後は新規画像に自動的に切り替わるようになっています -8-

9 作成される新規画像についてファイル名は簡易編集の右にあるテキストボックスで指定します標準では元のファイル名 +_c+ 拡張子がセットされます指定したファイル名のファイルが既にある場合は保存の際に注意を促すメッセージボックスが出ます新規画像は元画像と同じフォルダに作成されます保存時の画像形式は, 標準では元のファイルと同じ形式ですが, ファイル名の拡張子を変更することで,BMP 形式 (.bmp),jpeg 形式 (.jpg),tiff 形式 (.tif) に変更することができます縮小, トリミングの場合に新規画像で作業を続ける場合は画像の読み込みボタンで改めて読み込んでください -9-

(2) 既存座標参照版 wldmaker2 1 2 3 3 4 4 5 6 7 図 3-1 既存座標参照版の初期画面プログラムを起動すると図 3-1のフォームが表示されます作業としては2つの画像間で対応する2 地点を指定することになります基本的な作業手順は次のようになります 1 左上の対象画像の読み込みボタンをクリックして

10 (2) 既存座標参照版 wldmaker 図 3-1 既存座標参照版の初期画面プログラムを起動すると図 3-1のフォームが表示されます作業としては2つの画像間で対応する2 地点を指定することになります基本的な作業手順は次のようになります 1 左上の対象画像の読み込みボタンをクリックして地理座標情報の作成対象となる地図画像データを指定して画面に表示させます画像下のステータスバーには画像サイズとファイル名が表示されます 2 中央上の参照画像の読み込みボタンをクリックして既に地理座標情報のある地図画像データを指定して画面に表示させます対応するワールドファイルの数値が画面下部に表示されますワールドファイルが無い場合にはワールドファイルがありませんと注意するメッセージボックスが表示されますワールドファイルが無い場合でも作業はできますがその場合は地理座標ではなく画像の座標での位置合わせとなります 3 地点 Aの位置をそれぞれの地図画像で表示させ画像上で該当位置をクリックします対象画像では画像の位置参照画像では画像の位置の地理座標がボックスに表示されます画像の表示位置はスクロールバーで動かすことができます細かな位置合わせはスクロールボックスをドラッグして調整してくださいスクロールバー両端の矢印ボタンによる移動量は画像の約 1/2となっていますまた上部にあるトラックバーで画像の表示倍率を1/10~10 倍の間で変更することができますただし等倍以外では表示位置の移動時の反応が遅くなります -10-

4 地点 Aの指定を終えたら地点 Bのチェックボックスをクリックします現在対象としている地点のチェックボックスが黄色になりますので確認して進めてください地点 Aと同様に両方の画像でもう1つの対応地点を指定します 5 地点 A Bともに指定を終えたらワールドファイルの計算ボタンをクリックして 1ピクセルの長さと基準点 ( 左上 ) の座標を計算させます

11 4 地点 Aの指定を終えたら地点 Bのチェックボックスをクリックします現在対象としている地点のチェックボックスが黄色になりますので確認して進めてください地点 Aと同様に両方の画像でもう1つの対応地点を指定します 5 地点 A Bともに指定を終えたらワールドファイルの計算ボタンをクリックして 1ピクセルの長さと基準点 ( 左上 ) の座標を計算させます X,Yの1ピクセルの長さが大きく異なっている場合地点の指定を間違えている可能性がありますので再確認してくださいまた下部にある傾き ( 度 ) は対象画像の位置と参照画像の座標でそれぞれ計算した角度の違いですこの値が大きい場合は対象画像が傾いているか地点の指定の間違いが考えられますので再確認してください対象画像の傾きが大きい場合は傾き補正ボタンをクリックして傾きを補正した新たな画像を作成します自動での再読込はしないので, 作成した画像を読み込みを行って改めて2 地点を指定してください図 3-2 既存座標参照版の作業画面例 6 ワールドファイルの出力ボタンをクリックしてワールドファイルを作成しますワールドファイルは地図画像ファイルと同じフォルダに作成されますまたファイル名は画像ファイル名の拡張子だけを変えたファイル名になりますファイル名は地図画像ファイル読み込み時にセットされ変更はできませんまた拡張子は元の画像形式によって自動的に決められます 7 作業を終えたら終了ボタンでプログラムを終了してください -11-

12 補足情報 wldmaker2 でのシェープ形式データの参照について本プログラムでは参照情報として既に地理座標情報を持つ画像データを想定していますが ESRI 社の GIS ソフト (ArcGIS シリーズ ) で使用されているシェープ形式のデータを画像代わりに利用することができます参照画像の読み込みでファイルの形式をシェープファイルに切り替えることで選択できるようになります対応するシェープファイルはポリゴンまたはライン形式のデータで一度に表示できるデータは1つだけです画面には青い線で描画され拡大縮小も可能です CAD データについて本プログラムでは図面作成に用いられる Autodesk 社の AutoCAD 等の CAD ソフトで使用されている DXF 形式のデータを対象としたワールドファイルが作成できますこの DXF 形式のデータは画像データではなく地図を構成する線や点の座標情報が記述されたテキスト形式のデータですワールドファイルを利用して座標値を変換するため表示される図の上側が北ではなく傾きがある場合でも利用することができます CAD データのワールドファイルはラスタデータとは形式が異なり CAD 上の点 Aの座標が (CXa, CYa) 点 Bの座標が (CXb, CYb) 参照画像での点 Aの座標が (MXa, MYa) 点 Bの座標が (MXb, MYb) とすると下記の形式となり拡張子は.wld です CXa, CYa MXa, MYa ( CAD データと地図座標の数値との間はスペース区切り ) CXb, CYb MXb, MYb なお本プログラムでは画像位置を左上原点の座標としていますが CAD データは左下原点の座標となっていますワールドファイルに保存される値は CAD 上の座標に変換した値となっており画面に表示される値とは異なりますまたワールドファイルの計算で出力される 1 ピクセルの長さや基準点の座標の情報は座標値の変換には利用されません Q&A Q.TIFF 形式の画像の読み込み時にエラーメッセージが表示される A.TIFF 形式にはいくつかの圧縮形式があり lzw 形式で圧縮された TIFF ファイルは読むことができません指定した場合には Cannot load image. The compression scheme is not support for TIF/TIFF files. というエラーメッセージが表示されますグラフィックソフト等で加工した場合にこの lzw 圧縮形式で保存される場合があります Packbits 形式 Uncompressed 形式で保存してください Q. どの程度の大きさまでの画像が使用できるのか A. 本プログラムを利用する PC のメモリ容量によって変わりますがメモリ容量 1GB の PC で 15,000 12,000 程度の画像が利用できるようです画像サイズが大きい場合システムリソースが足りませんこのコマンドを実行するのに十分な記憶域がありませんといったメッセージボックスが表示されます -12-

13 謝辞本プログラムでは下記 APIを使用してTIFF 画像の読み込み保存画像の回転処理を行っていますここに記して作者に感謝の意を表します GDI plus API by Henri Gourvest 問い合わせ先何か問題等ありましたら下記アドレスへお問い合わせ下さい広島県福山市西深津町近畿中国四国農業研究センター生産支援システム研究近中四サブチーム高橋英博 -13-

4 正しい位置を持った数値地図 25000( 空間データ基盤 ) の上にカラー空中写真が読み込まれますこの状態ではカラー空中写真画像は位置のデータを持っていないので正しい位置に読み込まれていませんここから画像位置合せの作業を行います地図画像は色調を変えることができます薄くする

4 正しい位置を持った数値地図 25000( 空間データ基盤 ) の上にカラー空中写真が読み込まれますこの状態ではカラー空中写真画像は位置のデータを持っていないので正しい位置に読み込まれていませんここから画像位置合せの作業を行います地図画像は色調を変えることができます薄くする手順 1-3 航空写真や地図画像の位置を合せる本ソフトウェアでは 1/25000 ウォッちず ( 国土地理院 ) 1/25000 段彩陰影画像 ( 日本地図センター ) や位置情報 ( ワールドファイル ) 付きの画像データは読み込むと同時に正しい位置に自動貼り付けされますしかしオリジナルの航空写真画像や紙地図をスキャナで読み込んだ画像 ( ラスタ ) データは位置情報を持っていないため画像位置合せ