Subject: [ts-mag:00042] OpenGIS Mail Magazine for T.S.U 【第 247号】
Date: Mon, 24 Apr 2006 07:25:36 +0900
From: WAZA Toshihiko
OpenGIS Mail Magazine for Technical Support Users 2006/04/21
Keywords: OpenGIS,TNTmips,Topographical Properties,Cross, Square
地形, 凸凹
オープンGIS
テクニカル・サポート専用メールマガジン
第247号「 地 形 特 性 メ ニ ュ ー が新しくなりました 」
#################################################################
株式会社 オープンGIS
傾斜や方角などの地形特徴量を計算するメニューがVer.2006:72から新し
くなりました。
(2005:71までのメニュー)
(2006:72でのメニュー)
新しいメニューの特徴です。
●アルゴリズムの改良、追加
●曲率の計算
●太陽高度の計算機能
今週は、この中の機能の一部について調べてみました。
・・・
○傾斜の計算
V71までは上下左右の[クロス] と８近傍の[スクエア] の２種類でした。
V72からは５種類になりました。計算には、やはり中心セルを含む周囲３
ｘ３の９個のセルを使用しています。
手法は、次の５種類です。
(1)Exact fit to 4 nearest neighbors and center cell
(2)Quadratic surface, least-squares fit
(3)Quadratic surface, least-squares fit, weighted by 1/distance2
(4)Quadratic surface, least-squares fit, weighted by 1/distance
(5)Quadratic surface, least-squares fit, match central cell
日本語では、
(1)上下左右のセルと中心セルに適合
(2)２次曲面による最小２乗近似
(3)２次曲面による最小２乗近似, 1/(距離の２乗)の重みあり
(4)２次曲面による最小２乗近似, 1/(距離の１乗)の重みあり
(5)２次曲面による最小２乗近似, 中心セルに適合
各手法のアルゴリズムについては調査が必要ですが、次の資料で簡単に
説明しています。
●Computing Topographic Properties
http://www.microimages.com/documentation/cplates/72TopoProp.pdf
●Methods for Computing Topographic Properties
http://www.microimages.com/documentation/cplates/72MethodsTopo.pdf
今回は、富士山近辺の数値地図50mメッシュ(標高)４個をモザイクして、
各手法を使って傾斜量を計算してみました。これまでの[クロス] や[ス
クエア] と比較してみました。
(使用したサンプルDEM)
ある場所の傾斜量の比較です。
参考のために、V71で計算したクロス(上下左右)とスクエア(８近傍)の結
果も一緒に表示しました。またクロスとスクエアについては、アルゴリ
ズムが分かっていますので、SMLを使って計算した結果も一緒に表示しま
した。
(参考)
○第175号「手計算で、勾配を求めてみよう！！」
http://www.opengis.co.jp/htm/kako_mail/mail_mag_175.htm
○第191号「８近傍の勾配計算アルゴリズム！！」
http://www.opengis.co.jp/htm/kako_mail/mail_mag_191.htm
手法の詳細は不明ですが、今回のサンプルデータや単純化したテストデ
ータでチェックしたところ、次のようなことが分かりました。
１．マイクロイメージによると、手法１はこれまでのクロスと等価との
ことです。確かにどの場所でも同じでした。
２．マイクロイメージによると、手法２はこれまでのスクエアと等価と
のことです。今回のデータでは、手法５も同じ値を与えます。
３．手法３と４は、手法１と手法２(,５)の中間の傾斜量を与えるようで
す。
４．V71以前のクロスやスクエアの計算では、ラスタの一番外側のセルが
０ではありませんでしたが、V72では０になっています。
５．クロスやスクエアの計算式では、傾斜の計算において中心セルの標
高は使いません。V71以前では、中心のセルが周囲８個のセルに対して凹
んでいたり突起があると、計算式と若干違う数値を与えていましたが、
V72の手法１や２，５ではそのような現象は修正されました。
例えば、
中心セルが凹の例： 中心セルが凸の例：
4 4 4 4 4 4
3 1 3 3 5 3
2 2 2 2 2 2
セルサイズを1(meter)とすると、中心セルの数値によらず、クロスでも
スクエアでも両方の場合とも、傾斜は45度にならなくてはいけませんで
した。
○曲率の計算
地形の曲率を計算する機能はV70からSMLで提供されていました。
http://www.microimages.com/documentation/cplates/70CurvScript.pdf
V72からメニューに組み込まれました。
曲率は曲率半径の逆数です。単位は[ラジアン/meter] または[ラジアン
/100meter] で与えられます。
曲率には、断面曲率(Profile curvature またはVertical curvature)と
平面曲率(Plan curvature またはContour curvature)の２種類がありま
す。
（１）断面曲率は、傾斜の方向に平行な縦断面で地表面を切った場合の
曲率を表します。上に凸の場合が正、凹の場合、負の値になります。
曲率の大きな地形は流速が速く、堆積物の侵食や移動の量も大きくなり
ます。
(例) 富士山付近の断面曲率
同心円状の分布が見て取れます。
（２）平面曲率は等高線曲率とも呼ばれます。地表面と水平面との交差
である等高線の曲率を表しています。尾根で正、谷で負の値になります。
平面曲率は、水の流れの集中や拡散の度合いに影響します。
(例) 富士山付近の平面曲率
尾根線、谷線の分布が放射状のラインになって現れています。
・・・
計算手法などまだ明確でないところが多いですが、今後調べていきたい
と思います。
最後に、V72の地形特性分析の手法に関する参考文献をご紹介します。
●Schmidt, J., Evans, I.S., and Brinkmann, J., 2003, Comparison
of polynomial models for land surface curvature calculation. Int.
J. Geographical Information Science, 17: 797-814
●Zhou, Qiming and Liu, Zuejun, 2004, Error analysis on
grid-based slope and aspect algorithms. Photogrammetric
Engineering & Remote Sensing 70: 957-962.
●Florinsky, Igor V., 1998, Accuracy of local topographic
variables derived from digital elevation models. Int. J.
Geographical Information Science, 12:47-61.
●Jo Wood 博士論文(City Univ. London)
http://www.soi.city.ac.uk/~jwo/phd/04param.php3
○アルゴリズムに関する資料をマイクロイメージより入手しました。
(2008年1月1日)
TopoPropCalc.pdf
□■Ｔｉｐｓ□■
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傾斜量を計算するSMLを公開しました。
○クロス(上下左右)の場合の傾斜量を求めるSML:
http://www.opengis.co.jp/sml/sml_basic/raster/SlopeCross.sml
○スクエア(８近傍)の場合の傾斜量を求めるSML:
http://www.opengis.co.jp/sml/sml_basic/raster/SlopeSquare.sml
最初にDEMラスタを選択して、次に傾斜量(度)を出力するラスタを指定し
てください。
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エラー・バグ・トラブル
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ベクタレイヤーの表示において、特定のベクタを特定の順番で表示する
とクラッシュするエラーがありましたが、今週4月19日以降のV72/V71の
パッチで修正されました。【エラー番号】DMD10531E
+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +
◆◇ 最新ニュース ◆◇
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V72 を注文された方で、メディアで必要な方は、info@opengis.co.jp
までご連絡ください。弊社で FullバージョンをCD-R に焼いてお送りし
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現在の 2006:72 の価格
・TNTmips シングルライセンス 890,400円(送料・税込)
・TNTedit シングルライセンス 537,600円(送料・税込)
・TNTview シングルライセンス 81,900円(送料・税込)
・TNTmips 年間バージョンアップ(2回分) 147,000円(税込)
・OpenGIS 年間テクニカルサポート 94,500円(税込)
・2005:71 --> 2006:72へのアップグレード 88,200円(税込)
・2004:70 --> 2006:72へのアップグレード 132,300円(税込)
・2003:69 --> 2006:72へのアップグレード 169,050円(税込)
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困ったときの問題解決フローチャート
▼STEP1「ウェブサイトで検索してみる」
▼STEP2「ウェブサイトにある情報を眺めてみる」
▼STEP3「ドキュメントを読んでみる」
▼STEP4「メーリングリストへ聞いてみる」
▼STEP5「テクニカルサポート」
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▽オープンＧＩＳ検索システム
http://www.opengis.co.jp/htm/namazu.cgi
▽メールマガジン検索システム
http://www.opengis.co.jp/mail_mag/namazu.cgi
▽マイクロイメージ検索サイト
http://www.microimages.com/search/
▽Google 検索
http://www.google.co.jp/
とくに、and検索(キーワードの間に空白)、not検索(キーワードの前に
- や not を入れる)、とは検索(キーワードの後ろに "とは" をつける)
を使いこなすと、便利です！
STEP2 「ウェブサイトの有用な情報源」
▽オープンGIS ウェブサイト「基本操作」
http://www.opengis.co.jp/htm/basic/title.htm [日本語]
▽オープンGIS ウェブサイト「メニュー解説(Flash)」
http://www.opengis.co.jp/flash/index.htm [日本語]
▽オープンGIS ウェブサイト「SML スクリプトの解説」
http://www.opengis.co.jp/sml/sml_index.htm [日本語]
▽オープンGIS ウェブサイト「作業で必要となる情報を集約したポスター類」
http://www.opengis.co.jp/htm/gallery/index.htm [日本語]
▽オープンGIS ウェブサイト「メルマガバックナンバー」
http://www.opengis.co.jp/mail_mag/index.htm [日本語]
STEP3 「ドキュメントを読んでみる」
▽オープンGIS ウェブサイト「その他ドキュメント一覧ページ」
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▽オープンGIS ウェブサイト「チュートリアルテキスト＆リモセンテキスト」
http://www.opengis.co.jp/htm/info/book.htm [日本語]
▽マイクロイメージウェブサイト「ワンポイントテクニック集」
http://www.microimages.com/didyouknow/ [英文]
▽マイクロイメージウェブサイト「TNT入門(Getting Started)」
http://www.opengis.co.jp/htm/getstart/getstart.htm [日本語]
http://www.microimages.com/getstart/ [英文]
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http://www.microimages.com/refman/
STEP4「メーリングリストへ聞いてみる」
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