環境情報解析 第２回 空間情報工学 参考文献：空間情報工学 [ 日本測量協会 ]
空間情報工学の理念
空間情報工学 空間データを収集・格納・管理し、これを処理して 分布・配置・隣接関係などの空間分析を行い、 その結果を表示したり総合化して意味のある情報 を提供する工学。 関連する学問分野 地理学、土木 ( 建設 ) 工学、建築学、都市工学、 農学、林学、地質学、環境科学、都市・地域経済学、 海洋学、気象学、情報工学、電子工学
空間情報工学 空間データの 収集 空間データの 格納・管理 空間データの 処理 空間データの 分析 空間情報の 表示 情報の 抽出・提供 空間情報工学の基本要素
空間情報工学が生まれた背景 (1) 計算機の発達： デジタルデータの管理が可能に。 (2) 環境変化の速度： 変化の速度が著しく上昇 ↓ 地図、図面、資料の一元的かつ デジタル形式での管理が必要。 (3) 災害予測の必要性： 大型地震など。多頻度かつ 連続的な調査が不可欠。
(4) 地球観測技術の発達： 衛星リモートセンシング 全球規模での監視技術 (5) 通信技術の発達： 高速データ配信、 分散処理型計算機システム (6) 複雑な問題への対応： 単一学問領域から学際領域 を組織化する技術体系へ (7) 情報公開・自由化： オープンデータポリシー
空間情報工学の必要性 要求される機能関連する技術 空間データの効率的取得 空間データの操作・管理・検索 空間データの工学的処理 空間データの計量的空間分析 空間データの可視化 空間情報の抽出／提供 RS, GPS, イメージセンシング データベース, GIS 座標変換 / 投影変換, 工学計算 オーバーレイ, ネットワーク分析 シミュレーション CG, 画像出力, マルチメディア 応用技術, エキスパートシステム
空間情報工学の役割 空間情報基盤整備 自然、社会、経済、環境 などの基盤情報として 総合化 科学的情報提供 空間データを情報を 体系的に整理、分析し 利用者へ提供 情報の視覚的伝達 空間情報を利用者に 視覚的かつ分かり易い 形式で表示 意思決定支援 空間分析、シミュレー ションなどにより、数多く の代替案を示す
空間情報工学の応用分野 (1) 全球レベル 自然： 地球環境監視 ( 砂漠化、森林破壊、オゾンホール ) 社会： 人口予測、土地利用計画 経済： 穀物生産予測
(2) 地域レベル 自然： 流氷・黄砂などの監視 社会： 大気・海洋汚染 経済： 国際河川の流域管理 黄砂の監視
(3) 国レベル 自然： 環境・自然資源管理、大規模災害対策 社会： 国勢統計、各種基本地図、国家安全計画 経済： 国土計画、社会基盤整備事業、公共投資
(4) 地方自治体レベル 自然： 防災 社会： 都市計画、公共施設管理、警察・消防サービス 経済： 固定資産税管理
(5) 民間レベル 経済： カーナビ、住宅地図、宅配、顧客管理、観光 ある事務所から 5 分、 10 分以内で到達できる 範囲を検索、さらにその中に入る顧客を検索
空間情報の収集 ( 計測方法, データフォーマット )
空間データの収集方法 (1) 地上測量 ・電子平板測量 → 測量学実習 ( 地形測量 ) ・ GPS ・モービルマッピングシステム 6 つの軌道面に 4 個ずつ合計 24 個の GPS 衛星 (NAVSTAR )
(2) 地図計測 ・手動読み取り ( 後ほど実習 ) ・スキャナーを用いた自動／半自動読み取り
(3) 航空測量 ・航空写真の AD 変換 ・デジタル画像直接取得 (4) 衛星リモートセンシング
データ構造 (1) ラスタデータ X ( 行 ) Y(列)Y(列) (0,0) データ，属性 (ex. 標高，土地分類...) ・対象物の変数値を配列の形式 ( 行列 ) で表現 → セル構造 [ 画像はラスタデータ ] 長所 ・取り扱いが容易短所 ・位置を特定する能力に限界 がある。 ( セルの大きさに依存 ) ? ＝
(2) ベクターデータ ・座標値を持つ点を連ねた要素 により、ある領域を表現 ・データ ( 属性 ) は、点，線分，領域 に対して与えられる。 長所 ・要素をどこにでも置くことができる ( ラスタ－のような制約がない。 )短所 ・取り扱いが困難 多角形 ( ポリゴン ) 線分 ( アーク ) 点 ( ノード ) (3) ポイントデータ ・座標値 (x,y(,z)) とデータ属性 を持つ点の集合
演習： 手動読み取りによる地図計測 Lon.,lat. 緯線 経線 ポイント： 学校、郵便局、 … ライン： 道路、河川、 … ポリゴン： 水面 ( 湖 ) 、グラウンド、 …