【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ナビゲーションシステムやＧＩＳ（地理情報システム）で利用するための情報を作成するために、あらかじめ地形図をデジタル化するか、または数値地図データを利用し、道路に関連するレイヤに登録した図形の集合をもとに、道路のつながりを表す道路ネットワークを自動作成する方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ナビゲーションシステムでは、ＧＰＳ
（汎地球測位システム）から車などの移動体の走行位置を地図上に表示するが、測位誤差やＧＰＳで位置情報が得られない場合の適切な補正手段を必要としており、Ｉ
ＮＳ（慣性航法装置）を併用するなどの方法がとられている。

【０００３】ナビゲーションに利用する地図情報が道路ネットワークをもっていれば、走行中の移動体は道路ネットワーク上に表示すればよく、走行位置表示が道路をはずれたり、また突然隣接する道路に飛ぶといった表示誤りを防ぐことができる。

【０００４】道路幅員はナビゲーションの対象となる道路の情報として有用な情報である。

【０００５】また、ＧＩＳでは、主に道路と家屋の図形や名称で構成する地図を背景として、これらに付加情報をつけて多種多様なアプリケーションに利用している。
地図における道路は、位置と形を示しているだけであるが、道路ネットワークをもつことで、道路を経由する空間的なつながりを識別することができる。

【０００６】また、道路ネットワークで囲まれた街区領域のポリゴンは、その領域の集合が、一例として行政界の町丁目界の基礎になり、面情報を管理するために利用価値の高い情報である。

【０００７】従来道路ネットワークの生成，道路幅員の計算，街路領域のポリゴン生成は、下記の方法で行っている。

【０００８】道路ネットワークの生成方法 図１６に道路ネットワークのライン生成の概念を示す。
紙やフィルムの地形図をデジタル化するときは、地形を表す図形や文字のうち、道路に関係する図形は複数のレイヤに分類して登録する。 道路に関係するレイヤに分類する図形は、主に道路、街区、および歩道などである。
これらを道路図形とよぶ。 道路図形は、画面に表示した状態、または紙にプロットした状態では、視覚的な位置と形を表しており、道路と道路のつながりを視覚的に表しているだけである。 道路のつながりは、道路図形をもとに道路中心線を作成し、道路中心線に接続関係を与えて、道路ネットワークを作成することで得られるものである。 道路ネットワークの作成は、対話操作によって向かい合う道路図形を選択し、その中心線を作成し、道路交差点部分は複数の道路が交差するため、対話操作によって交差点中心で中心線を連絡する方法がとられている。 また、この対話操作を支援する工夫がなされている。

【０００９】道路幅員の計算方法 すべての道路の幅員をもつことは、あまりにも大きなコストがかかるため、幅員情報をもつ道路は国道、県道といった主要道路に限定している。 幅員情報は、実際の現場道路の幅員ではなく、道路管理上に登録された幅員情報で代用している場合が多い。 道路幅員計算は、対話操作によって計算対象の道路を選択し、交差点から次の交差点までの間で、向かい合う道路図形の中心線に直交する線分と左右の道路図形との交点までの距離の和を求め、計測位置を複数指定して、その平均値を幅員とする方法がとられている。

【００１０】街路領域のポリゴン生成方法 （１）街区領域のポリゴン生成は、地形図を背景として、対話操作で街区領域のポリゴン図形を新たに作成する方法がとられる。 （２）その他の例は、あらかじめ背景として地形図をプロットした下図を用意する。 下図に領域ポリゴンのもとになる線を鉛筆で描いて原稿図とする。 スキャナで原稿図を読み取って画像に変換し、領域図形だけを対話操作または自動ベクトル化で図形化する。 さらに、図形をポリゴン化して領域ポリゴンとする方法がとられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法では、
道路ネットワーク、道路幅員情報、街区領域のポリゴン生成にかかるコストが高く、また時間を要する。 さらに、地形図の更新に伴って修正作業においても、同じ操作を繰り返さなければならないという問題がある。

【００１２】この発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところ、道路ネットワークの作成コストを下げて作業を省力化できるとともに、新規作成または更新された道路ネットワークをもとに地図情報の価値を増大させることができる道路ネットワークの自動作成方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明は、都市計画図などを予めデジタル化した地形図を利用した道路ネットワークの自動生成方法であって、前記地形図は道路図形を道路レイヤにポリライン図形またはポリコン図形として登録し、前記道路図形を構成するポリライン図形またはポリコン図形を頂端点間で個々のライン図形に分解して中心点座標とライン図形の長さをライン検索データ構造に登録し、この登録されたライン図形のうち、最も長いライン図形を先行ライン図形とし、その長さを一辺として他辺を地形図上の道路の最大幅員の２倍とした探索長方形領域を設定して前記ライン検索データ構造の中から先行ライン図形以外で探索長方形領域内に中心点が含まれるライン図形を検索し、ライン検索テーブルに保存し、このライン検索テーブルの複数個のライン図形の中から、先行ライン図形と向かい合うペアライン図形を１
本抽出し、先行ライン図形とペアライン図形の端点の中心座標を求め、これを道路ネットワークのライン座標とし、道路ネットワークのラインと、ラインを生成するために利用した先行ライン図形とペアライン図形のライン図形番号の関係をライン管理テーブルに保存し、一度利用した先行ライン図形とペアライン図形は前記ライン検索データ構造から削除し、先行ライン図形およびペアライン図形の頂点座標の共有関係、または予め保持しているライン図形同士の接続関係を利用して同一方向の隣接するラインを新たなペアラインとして道路ネットワークのラインを延長し、前記延長によって一度利用した先行ライン図形とペアライン図形は、ライン検索データ構造から削除し、前記道路ネットワークのライン延長は先行ライン図形の延長とペアライン図形の延長が交差点で最大角度以上開くときその時点で中断し、そのときの道路ネットワークのラインの端点を中断点とし、同様に上記延長方向と反対方向にラインを延長して道路ネットワークのラインを生成すると共に、中断したラインの端点を中断点として両側で中断した時のライン座標をライン管理テーブルに登録し、前記ライン検索データ構造に登録した図形のうちから、最も長いライン図形を１本取り出し、先行ライン図形とする処理から前記道路ネットワークのライン生成までの一連の処理を先行ライン図形からペア図形が検出できなくなるまで繰り返して道路ネットワークのラインを生成する。

【００１４】さらに、前記中断点の接続は、前記道路ネットワークの中断点を中断点座標をもとに、中断点検索データ構造に登録し、中断点検索データ構造から任意の中断点を取り出し、当該中断点を中心に探索円領域を設定し、中断点検索データ構造の中から当該中断点以外で探索円領域に含まれる中断点を検索し、検索結果を中断点検索テーブルに保存し、中断点検索テーブルの複数個の中断点の中心を求めて中断点の接続点とし、前記複数個の道路ネットワークのラインはそれぞれライン管理テーブルの中断点座標を中断点の接続点座標を中断点の接続点座標に変更し、接続点で接続した複数個の道路ネットワークのライン間の接続関係を作成し、前記道路ネットワークのライン接続関係は接続点テーブルに登録し、
一度利用した中断点は中断点検索データ構造から削除し、前記道路ネットワークの中断点の中断点検索データ構造への登録から前記一度利用した中断点を中断点検索データ構造から削除するまでの一連の処理を中断点の接続対象が検出できなくなるまで繰り返して道路ネットワークのラインの中断点接続する。

【００１５】そして、前記道路図形の先行ライン図形とペアライン図形の関係を利用し、道路ネットワークのラインのサンプル点を通る垂直な線分が先行ライン図形およにびペアライン図形との交互する２点間距離を道路幅員とする。

【００１６】また、前記道路ネットワークの接続点テーブルとライン管理テーブルを利用してラインの接続関係を求め、ライン接続テーブルに登録し、ライン接続テーブルに登録したラインの順に、最初のラインから検索を開始して元に戻る道路ネットワークのラインの集合を求め、領域ポリゴンとする。

【００１７】

【発明の実施の形態】この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

【００１８】地形図からの道路ネットワーク生成 まず、道路ネットワークのライン生成を以下の手順で行う。 図１に道路ネットワークのライン生成の概念を示す。

【００１９】（１）都市計画図などをあらかじめディジタル化した地形図を利用する。 このディジタル化した地形図は、道路図形を道路レイヤにポリライン図形またはポリゴン図形として登録しておく（図１）。

【００２０】（２）上記道路図形を構成するポリライン図形またはポリゴン図形は、頂端点間で個々のライン図形Ｆ ₁ ，Ｆ ₂等に分解する。

【００２１】（３）この分解したライン図形は、中心点座標とライン図形のライン検索データ構造に登録する（図２）。

【００２２】（４）地形図上の道路の最大幅員を設定し、Ｗｍａｘとする（図３）。

【００２３】（５）ライン検索データ構造に登録したライン図形のうち、最も長いライン図形を１本とり出し、
先行ライン図形Ｆ ₁とする（図１）。

【００２４】（６）先行ライン図形Ｆ ₁の長さを１辺とし、他辺が２＊Ｗｍａｘの探索長方形領域を設定する（図３）。

【００２５】（７）ライン検索データ構造の中から、先行ライン図形Ｆ ₁以外で上記探索長方形領域内に中心点が含まれるライン図形を探索する（図２，図３）。

【００２６】（８）検索結果は複数現れるので、検索結果はライン検索テーブルに保存する。

【００２７】（９）ライン検索テーブルのＮ _f個のライン図形の中から、先行ライン図形Ｆ ₁と向かい合い、ペアとなるべきペアライン図形として、先行ライン図形はＦ ₁の中心点からペアライン図形に降ろした垂線が最短のラインのライン図形Ｆ ₂を１本抽出する（図３）。

【００２８】（１０）先行ライン図形Ｆ ₁とペアライン図形Ｆ ₂の端点の中心座標Ｐ ₁を求め、これを道路ネットワークのライン座標Ｐ ₁とする（図４）。

【００２９】（１１）道路ネットワークのラインＬ
₁と、ラインを生成するために利用した先行ライン図形Ｆ ₁とペアライン図形Ｆ ₂のライン図形番号の関係は、ライン管理テーブルに保持しておく（図５）。

【００３０】（１２）一度利用した先行ライン図形Ｆ ₁
とペアライン図形Ｆ ₂は、ライン検索データ構造から削除する。

【００３１】（１３）先行ライン図形Ｆ ₁およびペアライン図形Ｆ ₂の頂点座標の共有関係、またはあらかじめ保持しているライン図形同志の接続関係を利用し、同一方向の隣接するラインを新たなペアとして、道路ネットワークのラインを延長する。 先行ライン図形かペアライン図形の位相差が大きいときは、先行ライン図形かペアライン図形のうち、位相が先行するライン図形側を延長しない。 位相差判定は、相互のライン図形の端点から相手のライン図形に降ろした垂線が、どちらがライン図形上にあるか、どちらもないかによる。 どちらもライン図形上になければ、位相差が大きいとする（図６）。

【００３２】（１４）延長によって一度利用した先行ライン図形とペアライン図形は、ライン検索データ構造から削除する。

【００３３】（１５）道路ネットワークのライン延長は、先行ライン図形Ｆ ₁の延長とペアライン図形Ｆ ₂の延長が交差点で角度θｍａｘ以上開くとき、その時点で中断する。 中断したときの道路ネットワークのラインＬ ₁
の端点を中断点とする（図７）。

【００３４】（１６）同様に、上記（１３）で延長した方向と反対方向に延長し、道路ネットワークのラインを生成するとともに、中断したラインＬ ₁の端点を中断点とする（図４）。

【００３５】（１７）両側で中断したときのラインの座標は、ライン管理テーブルに登録する（図５）。

【００３６】（１８）両方向で中断点を検出した時点で、先行ライン図形とそのペアライン図形を延長して道路ネットワークのラインを生成する処理を終了する。

【００３７】（１９）同様に、上記（５）〜（１８）の処理をすべての先行ライン図形からペアライン図形が検出できなくなるまで繰り返す。

【００３８】（２０）先行ライン図形からペアライン図形が検出できなくなった時点で、道路ネットワークのライン生成を終了し、道路ネットワークのラインの中断点接続に移る。

【００３９】次に道路ネットワークラインの中断接続を以下の手順で行う。

【００４０】（１）上記道路ネットワークの中断は、中断点Ｔ１，Ｔ２…をもとに、中断点検索データ構造に登録する（図８）。

【００４１】（２）中断点検索データ構造から、任意の中断点を取り出し、当該中断点とする。

【００４２】（３）当該中断点を中心に半径Ｒｍａｘの探索円領域を設定する。 この半径Ｒｍａｘは道路の最大幅員Ｗｍａｘよりやや大きくする（図９）。

【００４３】（４）中断点検索データの中から、当該中断点以外で探索円領域に含まれる中断点を検索する。

【００４４】（５）検索結果は複数現れるので、検索結果は中断点検索テーブルに保存する（図１）。

【００４５】（６）中断点検索テーブルのＮ _t個の中断点の中心を求め、中断点の接続点Ｊ ₁とする（図１
０）。

【００４６】（７）Ｎ _t個の道路ネットワークのラインは、それぞれライン管理テーブルの中断点座標を中断点の接続点座標に変更する（図１０，図５）。

【００４７】（８）接続点で接続したＮ _t個の道路ネットワークのライン間の接続関係を作成する。 道路ネットワークのライン接続関係は、接続点を経由して表現し、
接続点テーブルに登録する（図１１）。

【００４８】（９）一度利用した中断点は、中断点検索データ構造から削除する。

【００４９】（１０）同様に上記（２）〜（９）の処理をすべての中断点の接続対象が検出できなくなるまで繰り返す。

【００５０】（１１）中断点の接続対象が検出できなくなった時点で、道路ネットワークの中断点の接続を終了する。

【００５１】（１２）道路ネットワークの中断点の接続を終了した時点で、道路ネットワークの生成を終了する。

【００５２】道路ネットワークからの道路幅員計算方法 上記道路ネットワーク生成時には、道路ネットワークのラインに対応する道路図形の先行ライン図形Ｆ ₁とペアライン図形Ｆ ₂の関係をライン管理テーブルに保持している（図４，図５）。

【００５３】この関係を利用し、道路ネットワークのラインのサンプル点を通る垂直な線分が、先行ライン図形およびペアライン図形との交差する２点間距離を幅員Ｗ
とする（図１２）。 サンプル点は、道路ネットワークの頂点中心点などの複数点とする。

【００５４】道路幅員は、それぞれサンプル点における道路幅員属性とする場合と、複数のサンプル点の道路幅員平均値を道路幅員属性とする場合の２種類である。

【００５５】道路ネットワークからの領域ポリゴン生成方法 上記道路ネットワーク生成時には、道路交差点にに対応する接続点を経由して、道路ネットワークのライン間の接続関係を接続点テーブルおよびライン管理テーブルに保持している（図１０，図１１，図５）。 この関係を利用し、ラインの接続関係を求め、ライン接続テーブルに登録する（図１３）。

【００５６】ライン接続テーブルに登録したラインの順に、最初のラインから検索を開始して元のラインに戻る道路ネットワークのラインの集合を求め、領域ポリゴンとする（図１４）。 この領域ポリゴンは、ポリゴンテーブルに登録する（図１５）。

【００５７】

【発明の効果】この発明は、上述のとおり構成されているので、以下に記載する効果を奏する。

【００５８】（１）道路ネットワークを自動生成すること、及び道路ネットワークをもとに道路幅員や街区領域のポリゴンを自動生成することができる。

【００５９】（２）このため道路ネットワークの作成コストを下げて作業を省力化できると共に、新規作成または更新された道路ネットワークと同期して、道路幅員情報、街区領域ポリゴンによって、地図情報の価値を増大させることができる。

【００６０】（３）地形図の更新に伴う修正作業が簡単になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】道路ネットワークのライン生成の概念図。

【図２】ライン検索データ構造説明図。

【図３】探索長方形領域説明図。

【図４】道路ネットワークのライン説明図。

【図５】ライン管理テーブル説明図。

【図６】位相差判定説明図。

【図７】中断点の検出説明図。

【図８】中断点検索データ構造説明図。

【図９】中断点の接続説明図。

【図１０】ラインの接続説明図。

【図１１】接続点テーブル説明図。

【図１２】道路幅員説明図。

【図１３】ライン接続テーブル説明図。

【図１４】街区領域ポリゴン説明図。

【図１５】ポリゴンテーブル説明図。

【図１６】道路ネットワークの概念図。

【符号の説明】

Ａ ₁ ，Ａ ₂ ，Ａ ₃ …ライン図形の領域四角形 Ｆ ₁ ，Ｆ ₂ ，Ｆ ₃ …ライン図形 Ｊ ₁ ，Ｊ ₂ ，Ｊ ₃ …ライン接続点 Ｌ ₁ ，Ｌ ₂ ，Ｌ ₃ …ライン，ライン図形の長さ，ライン番号 Ｐ ₀ ，Ｐ ₁ ，Ｐ ₂ …ライン座標，サンプル点 Ｔ ₁ ，Ｔ ₂ ，Ｔ ₃ …中断点