2015 JACIC研究助成事業成果報告会

函館工業高等専門学校 山﨑 俊夫

Google Earthに代替する実用的な景観シミュレータを構築するためのデータ活用に関する研究

GISと3DCGで作る３次元都市モデル

本システム Google Earth

建物表現 箱モデル

傾斜屋根モデル

箱モデル＋立体写真モデル

地形表現 標高5ｍメッシュ，標高10ｍメッシュ

の精度で３角メッシュにより再現

必ずしも正確とは言えない

製作時間 約８時間 なし（表示したい場所（地名，

建物名）を入力するだけ）

操

作

性

鳥瞰

ビュー

良い（全方向，地下に視点を設定可

能）

良い（広範囲）

地上

ビュー

良い／ウォークスルー可能 （視点

高の任意設定可能，衝突検知機能）

良い（視点高は2ｍ固定）

本システムとGoogle Earthの比較

橋梁架替案に対する景観シミュレーション

橋梁取付部のフォトモンタージュ（道路案内表示の後ろに斜張橋の主塔が見える）

左：Google Earth－道路勾配なし 右：本システム－道路勾配あり

橋梁取付部より対岸方向を見るフォトモンタージュ

左：Google Earth－河川高水敷との高低差なし 右：本システム－河川高水敷との高低差あり

「カメラを配置」して「ウォークスルー」を「アニメーション」したムービー

Google Earthにより「地面レベルのビュー」でマウス操作によりウォークスルーしたムービー

「カメラを配置」して，「視野」･「焦点距離」を変更

Google Earthにより「地面レベルのビュー」は「視野」･「焦点距離」の変更不可

「カメラを配置」して「視点高さ1.5ｍ」「焦点距離50mm」による「ウォークスルー」を「アニメーション」したムービー

Google Earthにより「地面レベルのビュー」は視点高さが地面から2.0mに固定

Google Earth 本システム

建 物 表 現 ・立体写真モデルによるリアリ

ティが高い

・建物形状の修正が不可能

・リアリティを高めるためには個別のモデリン

グが必要

・建物形状の修正がGISソフトにより可能

地 形 表 現 ・正確ではない

・地形形状の修正は不可能

・標高10ｍ・5ｍメッシュの精度で表現が可能

・3DCGソフトにより細部の修正が可能

視 点 高 さ ・2.0ｍ（地面レベルのビュー／固

定）

・上空方向は無限大

・1.5ｍに設定可能

・上空方向は無限大

・地下レベルでの設定も可能

焦点距離・視野 ・設定不可能 ・焦点距離を自由に設定可能（10mm～

2063mm）

・視野を自由に設定可能（1.00度～120.00度）

ウォークスルー ・ウォークスルーの機能がない ・地形形状に対して視点高を固定したウォー

クスルーが可能

Google Earthと本システムの景観シミュレータとしての機能比較

Google Earthにおける衛星写真と建物モデルの相違

Google Earthにおける衛星写真と建物モデルの相違

要 件

・頂点座標（２次元データ）の３次元化

サーフェスモデリング

◎ 頂点座標＆屋根属性 => 傾斜屋根の屋根座標を算出！

G I Sデータ G I Sデータ

階数情報

屋根形状情報

３次元化の方法

寄棟屋根

片流れ屋根

切妻屋根

入母屋屋根

story － 建物の地上階層（ペントハウス除く）yanetype－ 0.陸屋根，1.切妻，2.寄棟，3.入母屋

4.片流れ，8.町家･長屋incline － 傾斜屋根モデルの屋根勾配hiratuma－ 1.切妻における妻面と平面の指定

yanemuki－ 4.片流れにおける屋根の流れ方向hisashi － 本屋根の軒の出の深さ（長さ）keraba － 本屋根の破風（妻面）側の出の長さ

（厚み）yaneatu － 本屋根の垂木＋瓦（屋根葺き材料）の

厚み

３次元都市モデルのシステム構成

要 件

・業界標準 ＝ Shapeファイル

・基盤地図情報ビューア

基盤地図情報をShapeファイルに変換

オープンデータ

・基盤地図情報基本項目

建築物の外周線

・基盤地図情報数値標高モデル

標高10ｍ・5ｍメッシュ

◎ 基盤地図情報 を活用！

基盤地図情報（G I Sソフトへの入力 )

３次元都市モデルのシステム構成

Shapeファイル

要 件

・汎用データフォーマット

・頂点座標と属性情報

オープンソース・オープンフォーマット

・GeoJSON：オープンフォーマット

アスキー形式（テキストファイル）

・QGIS：オープンソースソフトウェア

ShapeファイルをGeoJSONに変換

◎ GeoJSONファイル を採用！

地図データ（G I Sソフトからの出力 )

{“type”: ”FeatureCollection”,

“features”:[

{ “type”: “Features”, ← 「データ数のカウントのキー」“properties”:{（属性データ）

},“geometry”:{ “type”: “Polygon”,“cordinates”:[（座標データ） ←「頂点数をカウントする必要がある」

]}

}]

}

オブジェクト：ブレース (｛ )で始まりブレース (｝ )で終わる

オブジェクトのメンバ：要素はコロン (： )で区切られた文字列と値で構成される

値：値は文字列，数値，そして T R U Eや F A L S E， N U L Lといったリテラル文字列は二重引用符で囲む

３次元都市モデルのシステム構成

GeoJSONファイル

要 件

・無料もしくは安価

・初心者向き

・ソースで配布

Ｒ言語（RSudio）

・フリーウェア

・統計解析向け？

・CSVファイルの読込可能

Excelでテキスト処理を行う

◎Ｒ言語によるモデリングを採用！

プログラム言語

３次元都市モデルのシステム構成

要 件

・アスキー形式（テキスト）

・テキストエディター

汎用３次元フォーマット

・VRML97（VRML2.0） → 将来性？

・DXFフォーマット

・OBJフォーマット

・3DSフォーマット

・COLLADA

SketchUpで読込可能，アスキー形式

◎ COLLADA を採用！

地理院地図3D

3 D C Gモデリング言語

分割が必要な多角形

・VRML，DXF，OBJ

・凹ポリゴン（内角180度以上）問題

３角ポリゴン分割の失敗

◎ COLLADA では３角形分割が不要！

左上を起点

左下を起点

分割失敗

多角形の 3角形分割

<COLLADA>

<asset> … </asset>

<library_visual_scenes> …

<instance_geometry url="#ID1">

…データ毎に必要な情報…

</instance_geometry>

… </library_visual_scenes>

<library_geometries>

<geometry id="ID1">

<mesh>

…データ毎に必要な情報…

[頂点の位置][頂点の法線][頂点の識別情報][ポリゴンの情報]

</mesh>

</geometry>

</library_geometries>

<library_materials>

<material id="ID1-material">

…データ毎に必要な情報…

</material>

</library_materials>

<library_effects>

<effect id="ID1-surface">

…データ毎に必要な情報…

</effect>

</library_effects>

<scene> … </scene>

</COLLADA>

３次元都市モデルのシステム構成

COLLADAファイル

要 件

・仮想3次元空間（3DCG）

・自由な視点（カメラ）移動

・画角・視野（焦点距離）

・操作性

基本的に無料のソフト（フリーウェア）

・Cortona VRML Cliant（VRMLビューア）

VRML97（VRML2.0) → X3D（？）

・SketchUp

高度なカメラ機能・ウォークスルー

アニメーション

◎ SketchUp Make を採用！

景観シミュレーション（ビューア）

３次元都市モデルのシステム構成

北海道・江差いにしえ街道の現状再現アニメーション

函館・五稜郭公園前の電線類地中化後の景観シミュレーション

基盤地図情報より，無料のソフ

トウェアを用いて３次元都市モ

デルを制作することができるこ

とを明らかにしたこと

本研究の意義

• SketchUpの高度なカメラ機能に

よる景観シミュレーション

• CIM導入の初期検討段階における

３次元設計の試行

本モデルの意義

「都市計画電脳工房」で検索を！

建物３次元化プログラム

地形３次元化プログラム

ご静聴ありがとうございました

CIMにおける３次元都市モデルの活用を！