地形データ補正装置及び地形データ補正方法
【課題】航空レーザ測量や空中写真測量で得られた３次元地形データについて、高さが既知であって、グラウンドのようにある程度広がりを持つ平坦な場所を調整用基準点として用いていた。このため、領域全体が正しい高さの値をもつように、補正を行うことができていなかった。
【解決手段】領域内にわたる経路上で正しい座標値を計測した基準線を導入し、領域内各点において地形データと間近の基準線の高さを比較して、その差の重み付き平均を補正量とすることで地形データの高さの値を補正する。
【解決手段】領域内にわたる経路上で正しい座標値を計測した基準線を導入し、領域内各点において地形データと間近の基準線の高さを比較して、その差の重み付き平均を補正量とすることで地形データの高さの値を補正する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空レーザ測量あるいは空中写真測量によって得られた３次元の地形データの補正を行う地形データ補正装置及び地形データ補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地表面の凹凸を表す３次元の地形データを得る方法として、航空レーザ測量や空中写真測量などがある。航空レーザ測量では、航空機またはヘリコプタであるプラットフォームに搭載したＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）によって航空機の位置と姿勢とを検出する。また、下方に照射したレーザパルスの反射到達時間によって照射方向の地表までの距離を算出、照射方向に観測距離だけ離れた点を地表の点としてデータ化する。さらに、空中写真測量では、ＧＰＳとＩＭＵ、あるいは地上に設置された対空標識によって写真撮影時における航空機搭載のカメラの位置姿勢を定め、２枚以上の空中写真に写像された同一地点の像を対応付けて、空中三角測量によって位置を計測することで点データとする。これらの点データは、一般に、観測誤差を有する。このため、得られた地形データを地上の既知データと比較することによって点検し、座標値の補正を行わねばならない。
【０００３】
従来、このようにして得た地形データの高さの補正に関しては、高さが既知であって、グラウンドのようにある程度広がりを持つ平坦な場所を調整用基準点として用いる。地形データの中から、その調整用基準点内を測量した点を抽出し、それらの高さ値と調整用基準点の高さとの差の平均値を求め、それを高さの補正値とする。すべての地形データに対し、この高さの補正値を一律に差し引くことで補正を行っている（例えば非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】国土交通省国土地理院「航空レーザ測量による数値標高モデル（DEM）作成マニュアル（案）」，国土地理院技術資料Ａ・１−Ｎｏ．３１０，２００５年７月発行（１３頁〜１６頁、第５節、第６節）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような地形データ補正装置にあっては、調整用基準点での高さの差をもって一律に全体の補正を行っている。その結果、地形データ中の調整用基準点に対応する点の座標値は正しい値に補正されるものの、調整用基準点以外の地点においては正しく補正されるとは限らないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、限られた点のみならず、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の地形データ補正装置は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索手段と、検索手段で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の地形データ補正装置は、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差からプラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データのバイアス分を除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、この発明の地形データ補正方法は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索工程と、検索工程で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の地形データ補正装置は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索手段と、検索手段で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることができる。
【００１１】
また、この発明の地形データ補正装置は、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差からプラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データのバイアス分を除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたので、高度のみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。
【００１２】
さらに、この発明の地形データ補正方法は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索工程と、検索工程で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたので、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図である。地形データ１（図示せず）と基準線データ２（図示せず）とが記憶手段である記憶装置３に格納される。地形データ１の各点に対して最も近い位置にある基準線データ２上の点４（図示せず）が検索手段である検索装置５で検索される。高度差算出手段である高度差算出装置６で地形データ１の各点と検索された基準線２上の点４の高さとの差である高度差を算出する。その結果を用いて補正量算出手段である補正量算出装置７にて高さ（高度）の補正量を決定する。補正手段である補正装置８にて地形データの高さ（高度）の値の補正を補正する。
【００１４】
図２は地形データ１の内容を示す説明図であり、図３は基準線データ２の内容を示す説明図である。図４から図８は、地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
地形データ１は、少なくとも地表上の点の三次元座標値を備えている。例えば、地形データ１は航空レーザ測量によって測量される。航空機９からレーザ１０を照射し、その反射到達時間によって地形データ１までの距離を計測し、航空機９の位置からの変位として加算して地形データ１とする。レーザ照射方向のスキャンと航空機９の進行に伴い、レーザ１０はスキャン線１１上の点に照射され、そのスキャン幅の飛行コース１２内の地形データが取得される。地形データ１は、真の位置１６から高さの補正量だけ異なった座標値で測量されている。
【００１６】
基準線データ２は、例えばＧＰＳを積載した車両１３により、道路１４上を移動しながら測位された路面の座標値で構成される点列であり、基準線１５を構成する。ここでいう道路１４は、車両が走行できる経路であればよく、公道には限らない。このように、基準線データ２は、地上でＧＰＳを用いて連続的に測量した点データであり、少なくとも三次元座標値を持つものである。
【００１７】
以下、ｘｙ平面を水平面に、ｚ軸を高さ方向に座標系をとって説明する。この座標系は、例えば測量で用いられる平面直角座標系であってもよい。また、適宜設定した原点Ｏからｘ軸を東方向に、ｙ軸を北方向にとり、ｚ軸を標高値とした右手系の座標系としてもよい。以下では、右手系の座標系で説明する。
【００１８】
地形データ１は、図２に示すように３次元座標値Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）の点群として構成されている。なお、点の個数をＮとし、添え字ｉは１からＮまでとなる。基準線データ２は図３に示すように３次元座標値Ｑｊ（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）の点群として与えられる。点の個数をＭとし、添え字ｊは１からＭまでとなる。基準線１５は、連続する２を順に線分で結んで、Ｃ：ＱｊＱｊ＋１，ｊ＝１．．Ｍ−１として構成される。
【００１９】
地形データ１は、レーザスキャナを用いる航空レーザ測量、あるいは、空中写真を用いる空中三角測量によって計測された座標値である。地表面を表すＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ：数値地表モデル）、あるいは、地面のみを抽出したＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ：数値標高モデル）、ＤＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｍｏｄｅｌ：数値地形モデル）と呼ばれるものである。航空レーサ測量については、例えば、「航空レーザ測量ハンドブック」、財団法人日本測量調査技術協会、２００４年１月発行、に記されている。空中写真測量については、例えば、大嶋太市著「測量学応用編」２章、共立出版株式会社、１９９７年８月２５日発行、に記されている。
【００２０】
基準線データ２は、例えば、ＦＫＰ（Ｆｌａｅｃｈｅｎ Ｋｏｒｒｅｋｔｕｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：面補正パラメータ）方式のネットワーク型ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ−ＧＰＳ：実時間キネマティックＧＰＳ）によって計測された座標値で、ＧＰＳを搭載した車両によって道路上１秒ごとに測量された路面の座標値の列とする。ＦＫＰ方式においては、正確な測量データを得ることができ、これを真値として扱う。また、車両が広域を移動する場合も測量可能である。このように、道路上、密に正確な座標値が得られることになる。ＦＫＰ方式については、例えば、浪江宏宗，西川啓一，笹野耕治，田中隆，長谷川博幸、樊春明，久保信明著「テレビ放送波を面補正パラメータ（ＦＫＰ）伝送に利用したネットワークＲＴＫ−ＧＰＳ測位システムの開発および実験的研究」測量、Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．８，ｐｐ１４−１７，社団法人日本測量協会，２００４年発行に記されている。さらに、ＩＭＵを用いてＦＫＰ方式で得られた座標間を補間して密にデータ化してもよい。図４に地形データ１と基準線データ２の取得について、図５に地形データ１を得ている飛行コース１２と基準線１５の位置関係を示す。
【００２１】
本発明では、従来の調整用基準点に代えて、基準線データ２を用いて地形データ１の補正を行う。基本的な考え方は、図６に示すように、地形データ１の各点Ｐｉに対し、最も近い基準線データの点４を検索してその高さの差（高度差）を求め、それらを用いて領域全体の高さ（高度）の補正量を算出するものである。従来の調整用基準点を用いた場合には、その平坦な領域内の限られた点の高さの誤差について平均をとって補正量とすることになる。
【００２２】
これに対して、本発明では、線として基準が設けられるため、一部領域に偏重することなく、各点で適切に高さを補正することができる。図７に、補正量の算出に利用した地形データ１の配置の一例を、模式的に示す。このように、基準線１５に沿って広く分布することになる。
【００２３】
基準線データ２の取得は、ＦＫＰ方式により、車両１３に積載した機材にて道路１４を走行しながら行う。調整用基準点を用いる場合も機材を運搬して測量を行う訳であるから、基準線１５を得るために新たに必要となる手間は、車両１３による走行距離が増加する程度となる。
【００２４】
本発明による補正動作を図９のフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ１では、検索装置５により、記憶装置３に格納された地形データ１の各点Ｐｉに対し、対応する基準線１５内の１点をそれぞれ検索する。これは、地形データ１の点Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）に対し、ｘｙ平面上で最も近接する基準線１５上の点４とする。これをＳｉとすると、Ｓｉは距離ＰｉＱを最小にするＱ∈｛Ｑｊ（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）｝、あるいは、Ｑ∈Ｃである。具体的には、地形データ１の点に対し近接する基準線データ２上の点を検索する検索装置５によってなされる。
【００２５】
ステップＳＴ２では、地形データ１の点Ｐｉと検索された基準線１５上の点４Ｓｉとの高さの差Δｚｉを設定する。これは、Ｓｉ（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ，Ｚ’ｉ）として、Δｚｉ＝ｚｉ−Ｚ’ｉである。Ｐｉ、Ｓｉ、Δｚｉの位置関係については図６に示している。具体的には、高度差算出装置６によって、地形データ１の点と検索された基準線１５上の点との高度差を求めることになる。
【００２６】
ステップＳＴ３からは、補正量算出装置７にて補正量ｆの算出を行う。ステップＳＴ３では、以下で地形データＰｉの重みｗｉを設定するため、変数ｉを１に初期化する。
【００２７】
ステップＳＴ４では、ＰｉＳｉの距離ｒｉが、所定の値Ｒ以内かどうかを判定する。Ｒは、例えば１ｍというように、道路１４のレーン幅の１／２以下となるような値を設定する。これは、距離ｒｉが大きくなると、Ｐｉが歩道や家屋など路面と異なる高さの点である可能性が高くなり、高さの補正値を正しく算出できなくなることによる。Ｒ以内であれば、ステップＳＴ５に、そうでなければ、ステップＳＴ７に進む。
【００２８】
ステップＳＴ５では、｜Δｚｉ｜が所定の値Ｈ、例えば１ｍ以内かどうかを判定する。超える場合には、地形データＰｉが走行中の車の屋根や側溝など路面と異なる高さの点を測量したものである可能性があり、高さの補正値を正しく算出できなくなることによる。なお、Ｈは道路１４の傾きを勘案してｒｉによって決まるようにしてもよい。例えば、道路１４の最大の傾きを１０°とするなら、Ｈ＝ｒｉ×ｔａｎ１０°とする。Ｈ以内であれば、ステップＳＴ６に、そうでなければ、ステップＳＴ７に進む。
【００２９】
ステップＳＴ６では、補正量を算出する際の重みｗｉを設定する。これは、例えば次式である式（１）とおける。
【００３０】
【数１】
これは、以下の理由による。Ｓｉ近傍で道路１４が平坦であるならば、高さの差Δｚｉは求める補正量のみとなるはずで、ｒｉによらない。しかしながら、実際には道路１４にはわずかな傾斜がある。このため、図８に示すように、傾斜に起因しＰｉとＳｉとの距離ｒｉに比例した差ｅｉが発生し、この分もΔｚｉに含まれる。道路１４路面の傾斜方向はＰｉのＳｉに対する相対位置に無関係であるから、ｅｉの期待値は０である。一方、分散はｒｉの２乗に比例して大きくなる。つまり、ｒｉが大きいほど、Δｚｉは、分散がその２乗に比例したｅｉを加算していることになる。これを考慮し、重みｗｉは、例えば上記のように、距離ｒｉの２乗に反比例するように設定する。ｅｉの期待値は０であるから、下記ステップＳＴ１０の補正量の算出で行っているように、多くの点で高さの差Δｚｉの平均をとることで、ｅｉの影響は除去できる。なお、分母が０にならないように、ｒｉがｄ以下の場合、ｒｉに代えてｄを用いてｗｉを算出する。ｄは、例えば、１０ｃｍというように設定する。
【００３１】
また、他の方式によって重み付けてもよく、道路１４を平坦とみなし、ｗｉはすべて１として動作させてもよい。この場合も、多くの点でΔｚｉの平均をとることで、ｅｉの影響は除去できる。
【００３２】
ステップＳＴ７では、Ｐｉを補正量の算出に用いないようにするため、例えば、重みを０に、ｗｉ＝０とする。
ステップＳＴ８では、ｉに１加算する。
【００３３】
ステップＳＴ９では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳＴ４に戻り、そうでなければステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ３からこのステップＳＴ９までで、重みｗｉを設定する。
【００３４】
ステップＳＴ１０では、補正量算出装置７において補正量ｆを算出する。これは、以下の式（２）のように決定する。
【００３５】
【数２】
これは、ｗｉによるΔｚｉの重み付き平均になる。上記のとおり、道路１４の傾斜の影響によりｒｉが小さいほど、つまり、Ｐｉが基準線Ｃに近いほど、Δｚｉが望ましい補正量である可能性が高い。これを考慮し、Ｐｉが基準線Ｃに近いほど、補正後にＳｉの高さに一致するような補正量を求めるものである。
【００３６】
ステップＳＴ１１では、補正装置８において、地形データ１のすべての点Ｐｉに対し補正量ｆによる補正を行い、結果を記憶装置３に格納する。補正は以下のように、行う。
ｚｉ←ｚｉ−ｆ
以上のように、広く取得された正確な基準線データ２を用いて地形データ１を補正するように動作する。この結果、一部の調整用基準点に偏らない、正確な補正量を算出することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１では、地形データ１に対して一律に補正量ｆを計算して補正するようにしたが、地形データ１の領域をメッシュ状に分割し、各メッシュごとに補正量を算出して補正するように構成してもよい。
【００３８】
また、例えば河川防災において河岸や堤防などの対象領域の補正精度を向上させるため、対象領域を包含する領域を設定し、その内部において補正量を算出し補正するように構成してもよい。
【００３９】
また、ステップＳＴ２では、各Ｐｉに最も近い基準線Ｃの点Ｓｉを検索し、両者の高さの差をΔｚｉとしたが、Ｐｉからある所定の範囲、例えば、１ｍ以内にある基準線上の点すべてについて、補正量を算出したのと同様にＰｉと基準線上の点との距離で定まる重みをつけて、Ｐｉとそれぞれの点との高さの差の重み付き平均をとって、これをΔｚｉとして動作させてもよい。このとき、ステップＳＴ６で設定するｗｉは、例えば、Ｐｉと計算に用いた基準線上の点との平均距離によって決定する。
【００４０】
このように、地形データ１をまんべんなく用いて補正量を算出するため、一部の調整用基準点の誤差に偏らない補正量が得られ、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。このため、例えば河岸や堤防などの対象領域について、正しく補正された地形データ１を得ることができる。
【００４１】
また、上記ステップＳＴ１では地形データ１のすべての点Ｐｉに対してＳｉを求め、さらに、ステップＳＴ２で高さの差Δｚｉを設定したが、距離ｒｉがＲより大きくなる場合は重みｗｉが０になって補正量の算出に影響しないため、あらかじめ基準線１５からＲ以内にある地形データ１を検索し、検索された地形データ１に対してのみ処理を実行するように構成してもよい。これにより、処理時間を短縮することができる。
【００４２】
さらに、上記実施の形態においては、地形データ１の各点Ｐｉに対してＳｉを検索するように構成したが、基準線データ２の各点Ｑｊに対して近接するＰｉを検索するように構成してもよい。この場合、検索装置５でＱｊに対して近接するＰｉを検索し、高度差算出装置６で検索されたＰｉとＱｊとの高さの差を求め、補正量算出装置７はそれら高さの差の重み付き平均によって補正量を算出する。このように、上記実施の形態と同様の処理によって補正を行うことができる。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、算出した補正量ｆによって地形データ１の高さを補正するように構成したが、補正量ｆを地形データ１の品質を表す値として出力するように構成してもよい。この値によって地形データ１の精度や信頼度を判定あるいは評価することができる。
【００４４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による地形データ補正装置を示すブロック図は、図１に示す本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図と同一である。図１０は本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。図１１は本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
本発明の実施の形態２による地形データ補正装置においては、地形データの点Ｐｉごとの高さの差ｆｉに対応する補正量を求める。このｆｉは、図１０に示すように、Ｐｉを中心とする参照領域１７Ｔｉの内部にある地形データの点１８Ｐｋについて、その高さの差Δｚｉの重み付き平均によって推定する。参照領域Ｔｉは、例えば、半径１００ｍの円とする。なお、図１０でＰｋについては、ｗｋ≠０である点のみ、すなわち、補正量の計算に影響する点のみを模式的に表している。
【００４６】
地形データ１においては、航空レーザ測量により得る場合は、順次地形データを計測していくため、その間、航空機９搭載のＧＰＳやＩＭＵの観測誤差の変化によって、地形データの高さの誤差が地域によって異なる傾向を持つことが考えられる。また、空中写真測量による場合も、地域により測量に用いた写真やその枚数が決まるため、地域特有の誤差を有することになる。このような場合、Ｐｉごとにその近傍地域のデータから補正量を求めることで、正確な地形データを得ることができる。
【００４７】
図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作は、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作と同様であるが、ステップＳＴ２１以降の補正量算出装置７と補正装置８の動作が異なる。
【００４８】
ステップＳＴ２０は、実施の形態１の動作を示すフローチャートのステップＳＴ３からステップＳＴ９までの動作を行うもので、ひとつのステップとして記述したものである。
ステップＳＴ２１では、補正量算出のため、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ２２では、Ｔｉ内の地形データＰｋを検索する。検索されたＰｋの番号の集合をＡｉとおく。Ａｉ＝｛ｋ｜Ｐｋ∈Ｔｉ｝である。
【００４９】
ステップＳＴ２３では、検索されたＰｋについての、ステップＳＴ２０にて算出された重みをｗｋの和ｗが０かどうかを次式で示す式（３）で判定する。
【００５０】
【数３】
和ｗが０であればステップＳＴ２５に進み、０でなければステップＳＴ２４に進む。つまり、Ｐｉに対して検索されたＰｋについて、すべてｗｋ＝０となる場合には、ステップＳＴ２４における補正量ｆｉの算出を行わない。
【００５１】
ステップＳＴ２４では、補正量算出装置７においてＰｉの補正量ｆｉを算出する。このｆｉは、Ｔｉ内の地形データの点における高さの差の重み付き平均として、以下の式（４）のように計算する。
【００５２】
【数４】
ステップＳＴ２５では、変数ｉに１加算する。
ステップＳＴ２６は、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであればステップＳＴ２２に戻り、そうでなければステップＳＴ２７に進む。
ステップＳＴ２７では、補間のため、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ２８では、ステップＳＴ２４により、Ｐｉの補正値が得られているかどうかを判定する。そうであればステップＳＴ３１に進み、そうでなければステップＳＴ２９に進む。
【００５３】
ステップＳＴ２９では、ステップＳＴ２３でｗ＝０となった点について、例えば、最も近く、補正量が得られている地形データ１の点を検索する。これがｎ番目の点Ｐｎであったとする。
ステップＳＴ３０では、補正量算出装置７により、例えば、Ｐｎの補正量によりｆｉを、ｆｉ＝ｆｎとする。
ステップＳＴ３１では、ｉに１加算する。
【００５４】
ステップＳＴ３２では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであればステップＳＴ２８に戻り、そうでなければステップＳＴ３３に進む。
ステップＳＴ３３では、補正装置８において、すべての地形データＰｉに対しｆｉによる補正を行う。これは以下のように行う。
【００５５】
ｚｉ←ｚｉ−ｆｉ
以上の動作により、各Ｐｉは補正量ｆｉにより補正される。
【００５６】
なお、上記実施例ではｗｋによる重み付き平均により補正量を求めたが、さらにＰｉとＰｋとの距離によって重みをつけてもよい。例えば、以下のように式（５）とすることができる。
【００５７】
【数５】
分母が０になるのを避けるため、ＰｉＰｋに下限λｍｉｎを設けている。λｍｉｎは、例えば、１０ｃｍというように設定する。
【００５８】
このように、地形データ１の各点Ｐｉに対して、Ｐｉおよびその参照領域１７内に入る地形データ１の点１８の高さの差Δｚｉを用いて補正量を算出するため、地形データ１の高さの誤差が地域によって異なる傾向を示すような場合でも、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。
【００５９】
補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの高さの誤差が場所によって異なる値を持つような場合にも、その地点に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。地形データの点ごとに、その点の位置によって決まる参照領域内にある地形データの点と基準線上の点との高さの差の平均によって補正量を算出するようにしたからである。
【００６０】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３による地形データ補正装置を示すブロック図は、図１に示す本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図と同一である。図１２から図１５は本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。図１６は本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
本発明の実施の形態３による地形データ補正装置においては、実施の形態２による地形データ補正装置と同様に、地形データ１の点Ｐｉごとに補正量ｆｉを決定する。ただし、実施の形態３では、このｆｉを、Ｐｉを中心に前後σ時間に計測された地形データＰｋについて、その高さの差Δｚｋの重み付き平均により決定する。
【００６２】
航空レーザ測量においては、飛行しながら順次１点ずつ座標値を計測していくことになる。これは、通常、図１２に示すように、短冊状の飛行コース１２に対応した飛行ルート１９を往復しつつ、そのスキャン線１１にそってデータを蓄積していくことになる。その間、航空機９に搭載のＧＰＳやＩＭＵでは、ＧＰＳ衛星の配置の変化や大気状態の変化、あるいは、ＩＭＵのドリフトにより、観測誤差が変化していく。このとき、地形データ１に必要な補正量が計測時刻とともに変化していくことになる。隣り合うコースで得られたデータは、距離が近くとも計測時刻が大きく異なり、必要な補正量も異なる可能性が高い。そこで、地形データ１の空間的な距離よりも計測時刻を優先して、それが近いデータを用いて各点での補正量を算出する。計測時刻が近いデータは、高さの計測誤差について一定のオフセットをもつものとみなし、高さの差の重みつきの平均をとることで、そのオフセット分である補正量を得る。
【００６３】
地形データ１は図１３のように格納されている。ｔｉはｉ番目の地形データ１の計測時刻である。なお、地形データ１がデータ計測順の配列として格納されているならば、ｉをｔｉと読み替えることで、図２のような形で保持されている地形データ１に対しても実行することができる。このとき、もちろん、σはｉのスケールに対応する値に変換して用いる。
【００６４】
図１６のフローチャートに示す本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作は、図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２の動作と同様であるが、ステップＳＴ４１からステップＳＴ４４に示した補正量算出装置７による補正値ｆｉの算出方法が異なる。
【００６５】
ステップＳＴ４１では、Ｐｉに対し、計測時刻ｔがｔｉ−σ≦ｔ≦ｔｉ＋σである地形データＰｋを検索する。検索されたＰｋの番号の集合をＡｉとおく。Ａｉ＝｛ｋ｜ｔｉ−σ≦ｔｋ≦ｔｉ＋σ｝である。図１４に示すように、検索されるＰｋは、Ｐｉから飛行コース１２、スキャン線１１上の実線で示した範囲Ωｉ２０内の点２８となる。なお、この図でＰｋについては、ｗｋ≠０である点のみ、すなわち、補正量の計算に影響する点のみを模式的に表している。σは、例えば１０秒というように設定する。また、航空機９に搭載のＧＰＳの観測間隔程度、例えば１秒としてもよい。
【００６６】
ステップＳＴ４２では、補正量算出装置７においてＰｉの補正量ｆｉを算出する。このｆｉは、計測時刻ｔが、ｔｉ−σ≦ｔ≦ｔｉ＋σである地形データＰｋの高さの差Δｚｋの重み付き平均として以下のように、式（６）で計算することができる。
【００６７】
【数６】
ステップＳＴ４３では、補正量が求まっていない点Ｐｉに関し、計測時刻がｔｎ，ｔｍ，ｔｎ＜ｔｉ＜ｔｍで、補正値ｆｎ、ｆｍが得られおり、他にｔｎ＜ｔ＜ｔｍで補正値が得られている点がない点Ｐｎ，Ｐｍを検索する。
ステップＳＴ４４では、点Ｐｉについて補正量の補間を行う。これは、例えば、図１５に示すように、以下に示す式（７）のようにして、線形補間により求めることができる。
【００６８】
【数７】
ステップＳＴ３３の動作により、各Ｐｉは補正量ｆｉにより補正される。なお、上記実施例ではΔｚｉのｒｉによる重み付き平均により補正量を求めたが、さらにｔ−ｔｉによって重みをつけてもよい。例えば、ガウス関数による重みをつけて、以下に示す式（８）のようにして、補正量を算出することができる。
【００６９】
【数８】
このように、地形データ１の各点Ｐｉに対して、Ｐｉおよびその前後に計測された点２８の高さの差Δｚｉを用いて補正量を算出するため、地形データ測量時の航空機搭載のＧＰＳやＩＭＵの観測誤差の経時変化によって、地形データ１の高さの誤差がデータ計測時刻によって異なる傾向を示すような場合でも、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。
【００７０】
地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、補正量算出手段は、地形データの点ごとに計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの計測における計測機器の誤差の経時変化によって、地形データの高さの誤差が計測時刻によって異なる値を持つような場合にも、その計測時刻に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【００７１】
実施の形態４．
図１７は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置を示すブロック図である。関数設定手段である関数設定装置２１により、地形データの点Ｐｉにおける高さの差Δｚｉから高さ変位関数の数値を設定し、補正量算出手段である平滑化装置２２によって高さ誤差関数を平滑化し、補正量関数を得る。図１８は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。高さ変位関数２３は高さの差である点２４を補間したもので、これを平滑化して補正量関数２５としている。図１９は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００７２】
本発明の実施の形態４による地形データ補正装置においては、実施の形態３による地形データ補正装置と同様に、地形データ１の計測時刻に従って補正量を決定する。ただし、実施の形態４では、高さの差Δｚｉを連続に補間して計測時刻ｔの高さ変位関数ｇ（ｔ）とし、このｇ（ｔ）に平滑化フィルターをかけることによって、連続的な補正量関数ｆ（ｔ）とする。
【００７３】
関数ｇ（ｔ）は、時系列の地形データ１における時間的な高さの誤差の変化を表している。ただし、上述のとおり、Δｚｉは必要な補正量に加え、測量地点のずれｒｉによる高さの差ｅｉも含まれる。必要な補正量ｆｉは時間的に徐々に変動していく。一方、ｅｉはＰｉごとにランダムに変動する。したがって、ｇ（ｔ）の低周波成分のみを抽出することによって、必要な補正量ｆｉを求めることができる。これは、ｇ（ｔ）にローパスフィルターなどの平滑化フィルターをかけることで行う。
【００７４】
図１９に示す本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作は、ステップＳＴ１とステップＳＴ２が、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作と同一である。
【００７５】
ステップＳＴ５１からは、関数設定装置２１にてｇ（ｔ）に値を設定する。
ステップＳＴ５１では、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ５２では、ステップＳＴ４と同様、ＰｉＳｉの距離ｒｉが、所定の値Ｒ以内かどうかを判定する。Ｒ以内であれば、ステップＳＴ５３に、そうでなければ、ステップＳＴ５５に進む。
ステップＳＴ５３では、ステップＳＴ５と同様、｜Δｚｉ｜が所定の値Ｈ、例えば１ｍ以内かどうかを判定する。Ｈ以内であれば、ステップＳＴ５４に、そうでなければ、ステップＳＴ５５に進む。
ステップＳＴ５４では、関数設定装置２１によりｇ（ｔｉ）をΔｚｉと設定する。
【００７６】
ステップＳＴ５５では、ｉに１加算する。
ステップＳＴ５６では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳＴ５２に戻り、そうでなければステップＳＴ５７に進む。
ステップＳＴ５７では、関数ｇ（ｔ）を補間する。ｇ（ｔａ）、ｇ（ｔｂ）、で関数値が設定され、ｔａ＜ｔ＜ｔｂで未設定の場合には、次式で示す式（９）とおける。
【００７７】
【数９】
ステップＳＴ５８では、平滑化装置２２において、図１８に示すように、ｇ（ｔ）を平滑化してｆ（ｔ）を得る。平滑化について、例えば、間隔が前後σの平均値フィルターによる場合には、次式で示す式（１０）とおける。
【００７８】
【数１０】
あるいは、スケールファクターをσとするガウスフィルターにより、次式で示す式（１１）としてもよい。
【００７９】
【数１１】
ここで、σは、例えば、１０秒というように設定する。デジタル計算機において、これらは、離散化して算出する。
ステップＳＴ５９では、補正装置８において、ｆ（ｔ）により、Ｐｉの高さを、ｚｉ←ｚｉ−ｆ（ｔｉ）と補正する。
【００８０】
以上の動作により、各Ｐｉは正しい高さをもつように補正される。なお、ｇ（ｔ）、ｆ（ｔ）は時刻の関数としたが、地形データ１がデータ計測順に格納されている場合は、ｇ（ｉ）、ｆ（ｉ）のように、ｉの関数として表し、実行してもよい。この場合、データ計測時刻が得られていなくとも動作させることができる。このとき、σは、例えば、１０００というように設定する。
【００８１】
このように、Δｚｉを補間してｇ（ｔ）とし、これを平滑化して補正量関数ｆ（ｔ）を算出するため、基準線Ｃが密ではなく、Ｐｉの計測時刻の前後σで、ｗｋ≠０となるＰｋが存在しない場合でも、補間されたｇ（ｔ）の値により補正量ｆ（ｔｉ）を算出してＰｉの高さを補正するため、正しく補正された地形データを得ることができる。また、平滑化フィルターによって補正量を算出するため、既知のフィルター設計方法や既存のソフトウェアを利用して、効率よく処理プログラムを作成できる。
【００８２】
計測時刻あるいは計測順序を含む地表上の点を３次元座標値として計測した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、計測時刻あるいは計測順序に対する高度差とする関数を設定する関数設定手段と、関数を平滑化することで補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、基準線データが領域内で密に測量されていない場合でも、地形データを正しく補正することができる。
【００８３】
実施の形態５．
図２０は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置を示すブロック図である。測定値バイアス算出手段であるバイアス算出装置２６では、地形データ１の計測時の航空機９に搭載のＧＰＳおよびＩＭＵの測定値のバイアスを計算する。
【００８４】
なお、本実施の形態の地形データ１は、特に、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成されたものとなる。
【００８５】
図２１は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の地形データ１の内容を示す説明図、図２２は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。航空レーザ測量において、スキャンの基準軸２７を中心に起点位置２８から航空機９の進行方向に垂直にレーザ光がスキャンされて照射される。図２３は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置においては、地形データＰｉの座標値に加え、航空レーザ測量において地形データＰｉを計測した時点での、航空機９搭載のＧＰＳにより測定されたレーザ起点２８の測位座標値（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）とＩＭＵによって計測された航空機の姿勢（ωｉ，φｉ，κｉ）の観測データ、さらに、スキャン角度θｉとレーザの測定距離Ｌｉが利用可能であるとする。この地形データは、図２１に示す形で記憶装置に格納されている。
【００８７】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置においては、高さの差Δｚｉの値から測位座標値（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）と姿勢（ωｉ，φｉ，κｉ）の測定誤差であるバイアスを計算する。測定値からバイアス分を除くことによって、正しい測位座標値と姿勢が得られ、これらとスキャン角、測定距離から計算される正しい値にＰｉの３次元座標値（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を補正する。
【００８８】
図２２に示すように、ＧＰＳで観測される位置（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）から、姿勢が（ωｉ，φｉ，κｉ）で、基準軸に対してθｉの角度で、距離Ｌｉにある地物にレーザパルスが照射されることになる。姿勢については、起点２８を原点にとり航空機９の進行方向をｘ’軸、上方をｚ’軸とするローカル座標系の点（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を考えたとき、ここではｘｙｚ座標系との関係は、次式で示す式（１２）のようにおけるとする。
【００８９】
【数１２】
なお、以下では簡単に、以下の式（１３）のようにして記述する。
【００９０】
【数１３】
地形データＰｉのローカル座標系での座標値は、ｙ’ｚ’平面上、ｚ’軸からθｉの方向に距離Ｌｉの点と測定されるので、式（１４）のようにおける。
【００９１】
【数１４】
ＧＰＳの観測座標値、姿勢の観測データがそれぞれ一定のバイアス（δＵ，δＶ，δＷ）、（δω，δφ，δκ）をもつとし、真の値をそれぞれ、式（１５）とすれば、
【００９２】
【数１５】
式（１６）となる。
【００９３】
【数１６】
よって、Ｐｉの座標値についても、その真の値を波線で示すと、式（１７）となる。
【００９４】
【数１７】
ここで、δＷ，δω，δφ，δκは十分小さい。Ｐｉの誤差を（δｘｉ，δｙｉ，δｚｉ）とすれば、式（１８）となる。
【００９５】
【数１８】
よって、式（１７）より、Ｐｉの誤差は式（１９）となる。
【００９６】
【数１９】
これを展開すると、式（２０）となる。
【００９７】
【数２０】
ｚ座標値に関し、δｚｉの近似値が高さの差Δｚｉで与えられるとすれば、式（２１）となる。
【００９８】
【数２１】
地形データＰｉにおいてバイアス値が一定と考え、δＷ，δω，δφ，δκを未知数として各Ｐｉについての式（２１）を連立させ、最小二乗法によってδＷと（δω，δφ，δκ）を算出する。特に、このとき、Ｐｉに関する式に重みｗｉの重みをつける。
【００９９】
このようにして得たバイアス値δＷ，（δω，δφ，δκ）を用いて、この分を差し引いた測定値により、式（２２）のように、Ｐｉの座標値を補正する。
【０１００】
【数２２】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を、図２３のフローチャートにて説明する。ステップＳＴ１、ステップＳＴ２、ステップＳＴ２０の動作は、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作および図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２の動作と同様である。
【０１０１】
ステップＳＴ６０では、バイアス算出装置２６において、上記の方法により測定値のバイアスを求める。ｗｉによる重みをつけた最小二乗法によってバイアス値δＷ，（δω，δφ，δκ）を得ることになる。
ステップＳＴ６１では、補正装置８において、求めたバイアスに基づいて、式（２２）に従って各Ｐｉの座標値を補正更新する。
以上の動作により、各Ｐｉは正しい座標値をもつように補正される。
【０１０２】
なお、ここでは高さのみならず、ｘとｙ座標値も補正するように説明したが、高さの値、つまり、ｚ座標値のみを補正するように動作させてもよい。
【０１０３】
また、得られたバイアスを差し引いた測定値をもとに、Ｐｉの座標値を再計算するように構成したが、バイアスによる変位分を計算し、これをＰｉの座標値から差し引いて補正するように構成してもよい。つまり、式（２３）のように補正する。
【０１０４】
【数２３】
また、式（２１）で与えられる変位分Δｚｉを補正値ｆｉとして計算し、補正前のＰｉの座標値からｚｉ←ｚｉ−ｆｉとして差し引くように動作させてもよい。
また、上記実施の形態２や実施の形態３のように、参照領域Ｔｉやデータ範囲Ωｉを設け、Ｐｉごとにバイアス値を求めて補正を行うように構成してもよい。
また、補正した測定値が収束するように、上記の処理を繰り返し実行するように構成してもよい。また、姿勢を示すパラメータのとり方は、上記の（ωｉ，φｉ，κｉ）に限らず、回転順序や回転軸が異なるパラメータの組として表現した場合にも同様に実行できる。
【０１０５】
このように、測定値のバイアスを計算し、それを基に地形データ１を補正するため、地形データの計測における航空機９の位置と姿勢の測定値がバイアスを有しているような場合に、バイアスの影響を除いた正しい座標値に地形データを補正することができる。また、高さのみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。
【０１０６】
よって、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差とプラットフォーム測定データとのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データからバイアスを除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたので、高度のみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。また、地形データの計測におけるプラットフォームの位置と姿勢の測定値がバイアスを有しているような場合に、そのバイアス値を計算してその分を補正することで、バイアスの影響を除いた正しい座標値に地形データを補正することができる。
【０１０７】
以上、説明したように、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差の平均を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、一部の調整用基準点の誤差に偏らない補正量が得られ、地形データを全体的に正しく補正することができる。
【０１０８】
この発明によれば、道路上連続的に得られた基準線を用いて地形データを補正することにより、高さを点検する点を地形データの領域全般にわたって配置することができ、地形データの各点が正確な標高値をもつように補正できる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【０１０９】
また、補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの高さの誤差が場所によって異なる値を持つような場合にも、その地点に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【０１１０】
さらに、地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、補正量算出手段は、地形データの点ごとに計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの計測における計測機器の誤差の経時変化によって、地形データの高さの誤差が計測時刻によって異なる値を持つような場合にも、その計測時刻に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【０１１１】
また、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点の高さの差に、地形データの点と基準線上の点との距離により、その距離が大きくなるほど小さい重みをつけた、重み付き平均を補正量とするので、基準線データが平坦ではない面（道路）上で測量されていても、正確な補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離に応じた重み付き平均としたからである。
【０１１２】
さらに、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点の高さの差が所定の値以内になるものの平均により補正量を算出するので、基準線データと同一面（道路）上の地形データの点のみで補正値を算出するので、正確な補正量が得られて地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を高度差が所定の値内に収まっているものを用いて算出したからである。
【０１１３】
また、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点との距離が所定の値以内になるものの平均により補正量を算出するので、基準線データと同一面（道路）内の地形データの点のみで補正値を算出するので、正確な補正量が得られて地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離が所定の値内に収まっているものを用いて算出したからである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の基準線データを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 地形データ、２ 基準線データ、３ 記憶装置、５ 検索装置、６ 高度差算出装置、７ 補正量算出装置、８ 補正装置、９ 航空機、 １０ レーザ、１１ スキャン線、１２ 飛行コース、１３ 車両、１４ 道路、１５ 基準線、１６ 真の位置、２１ 関数設定装置、２２ 平滑化装置、２６ バイアス算出装置。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、航空レーザ測量あるいは空中写真測量によって得られた３次元の地形データの補正を行う地形データ補正装置及び地形データ補正方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地表面の凹凸を表す３次元の地形データを得る方法として、航空レーザ測量や空中写真測量などがある。航空レーザ測量では、航空機またはヘリコプタであるプラットフォームに搭載したＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）とＩＭＵ（Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ Ｕｎｉｔ：慣性計測装置）によって航空機の位置と姿勢とを検出する。また、下方に照射したレーザパルスの反射到達時間によって照射方向の地表までの距離を算出、照射方向に観測距離だけ離れた点を地表の点としてデータ化する。さらに、空中写真測量では、ＧＰＳとＩＭＵ、あるいは地上に設置された対空標識によって写真撮影時における航空機搭載のカメラの位置姿勢を定め、２枚以上の空中写真に写像された同一地点の像を対応付けて、空中三角測量によって位置を計測することで点データとする。これらの点データは、一般に、観測誤差を有する。このため、得られた地形データを地上の既知データと比較することによって点検し、座標値の補正を行わねばならない。
【０００３】
従来、このようにして得た地形データの高さの補正に関しては、高さが既知であって、グラウンドのようにある程度広がりを持つ平坦な場所を調整用基準点として用いる。地形データの中から、その調整用基準点内を測量した点を抽出し、それらの高さ値と調整用基準点の高さとの差の平均値を求め、それを高さの補正値とする。すべての地形データに対し、この高さの補正値を一律に差し引くことで補正を行っている（例えば非特許文献１）。
【０００４】
【非特許文献１】国土交通省国土地理院「航空レーザ測量による数値標高モデル（DEM）作成マニュアル（案）」，国土地理院技術資料Ａ・１−Ｎｏ．３１０，２００５年７月発行（１３頁〜１６頁、第５節、第６節）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような地形データ補正装置にあっては、調整用基準点での高さの差をもって一律に全体の補正を行っている。その結果、地形データ中の調整用基準点に対応する点の座標値は正しい値に補正されるものの、調整用基準点以外の地点においては正しく補正されるとは限らないという問題点があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、限られた点のみならず、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の地形データ補正装置は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索手段と、検索手段で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、この発明の地形データ補正装置は、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差からプラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データのバイアス分を除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、この発明の地形データ補正方法は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索工程と、検索工程で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の地形データ補正装置は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索手段と、検索手段で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることができる。
【００１１】
また、この発明の地形データ補正装置は、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差からプラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データのバイアス分を除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたので、高度のみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。
【００１２】
さらに、この発明の地形データ補正方法は、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、近接する地形データの点と基準線データ上の点とを検索する検索工程と、検索工程で検索される地形データの点と基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたので、各点がより正確な高度をもつ地形データを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図である。地形データ１（図示せず）と基準線データ２（図示せず）とが記憶手段である記憶装置３に格納される。地形データ１の各点に対して最も近い位置にある基準線データ２上の点４（図示せず）が検索手段である検索装置５で検索される。高度差算出手段である高度差算出装置６で地形データ１の各点と検索された基準線２上の点４の高さとの差である高度差を算出する。その結果を用いて補正量算出手段である補正量算出装置７にて高さ（高度）の補正量を決定する。補正手段である補正装置８にて地形データの高さ（高度）の値の補正を補正する。
【００１４】
図２は地形データ１の内容を示す説明図であり、図３は基準線データ２の内容を示す説明図である。図４から図８は、地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。なお、図において、同一の符号を付したものは、同一またはこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することである。また、明細書全文に表れている構成要素の形容は、あくまで例示であってこれらの記載に限定されるものではない。
【００１５】
地形データ１は、少なくとも地表上の点の三次元座標値を備えている。例えば、地形データ１は航空レーザ測量によって測量される。航空機９からレーザ１０を照射し、その反射到達時間によって地形データ１までの距離を計測し、航空機９の位置からの変位として加算して地形データ１とする。レーザ照射方向のスキャンと航空機９の進行に伴い、レーザ１０はスキャン線１１上の点に照射され、そのスキャン幅の飛行コース１２内の地形データが取得される。地形データ１は、真の位置１６から高さの補正量だけ異なった座標値で測量されている。
【００１６】
基準線データ２は、例えばＧＰＳを積載した車両１３により、道路１４上を移動しながら測位された路面の座標値で構成される点列であり、基準線１５を構成する。ここでいう道路１４は、車両が走行できる経路であればよく、公道には限らない。このように、基準線データ２は、地上でＧＰＳを用いて連続的に測量した点データであり、少なくとも三次元座標値を持つものである。
【００１７】
以下、ｘｙ平面を水平面に、ｚ軸を高さ方向に座標系をとって説明する。この座標系は、例えば測量で用いられる平面直角座標系であってもよい。また、適宜設定した原点Ｏからｘ軸を東方向に、ｙ軸を北方向にとり、ｚ軸を標高値とした右手系の座標系としてもよい。以下では、右手系の座標系で説明する。
【００１８】
地形データ１は、図２に示すように３次元座標値Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）の点群として構成されている。なお、点の個数をＮとし、添え字ｉは１からＮまでとなる。基準線データ２は図３に示すように３次元座標値Ｑｊ（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）の点群として与えられる。点の個数をＭとし、添え字ｊは１からＭまでとなる。基準線１５は、連続する２を順に線分で結んで、Ｃ：ＱｊＱｊ＋１，ｊ＝１．．Ｍ−１として構成される。
【００１９】
地形データ１は、レーザスキャナを用いる航空レーザ測量、あるいは、空中写真を用いる空中三角測量によって計測された座標値である。地表面を表すＤＳＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｄｅｌ：数値地表モデル）、あるいは、地面のみを抽出したＤＥＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ Ｍｏｄｅｌ：数値標高モデル）、ＤＴＭ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｔｅｒｒａｉｎ Ｍｏｄｅｌ：数値地形モデル）と呼ばれるものである。航空レーサ測量については、例えば、「航空レーザ測量ハンドブック」、財団法人日本測量調査技術協会、２００４年１月発行、に記されている。空中写真測量については、例えば、大嶋太市著「測量学応用編」２章、共立出版株式会社、１９９７年８月２５日発行、に記されている。
【００２０】
基準線データ２は、例えば、ＦＫＰ（Ｆｌａｅｃｈｅｎ Ｋｏｒｒｅｋｔｕｒ Ｐａｒａｍｅｔｅｒ：面補正パラメータ）方式のネットワーク型ＲＴＫ−ＧＰＳ（Ｒｅａｌ Ｔｉｍｅ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ−ＧＰＳ：実時間キネマティックＧＰＳ）によって計測された座標値で、ＧＰＳを搭載した車両によって道路上１秒ごとに測量された路面の座標値の列とする。ＦＫＰ方式においては、正確な測量データを得ることができ、これを真値として扱う。また、車両が広域を移動する場合も測量可能である。このように、道路上、密に正確な座標値が得られることになる。ＦＫＰ方式については、例えば、浪江宏宗，西川啓一，笹野耕治，田中隆，長谷川博幸、樊春明，久保信明著「テレビ放送波を面補正パラメータ（ＦＫＰ）伝送に利用したネットワークＲＴＫ−ＧＰＳ測位システムの開発および実験的研究」測量、Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．８，ｐｐ１４−１７，社団法人日本測量協会，２００４年発行に記されている。さらに、ＩＭＵを用いてＦＫＰ方式で得られた座標間を補間して密にデータ化してもよい。図４に地形データ１と基準線データ２の取得について、図５に地形データ１を得ている飛行コース１２と基準線１５の位置関係を示す。
【００２１】
本発明では、従来の調整用基準点に代えて、基準線データ２を用いて地形データ１の補正を行う。基本的な考え方は、図６に示すように、地形データ１の各点Ｐｉに対し、最も近い基準線データの点４を検索してその高さの差（高度差）を求め、それらを用いて領域全体の高さ（高度）の補正量を算出するものである。従来の調整用基準点を用いた場合には、その平坦な領域内の限られた点の高さの誤差について平均をとって補正量とすることになる。
【００２２】
これに対して、本発明では、線として基準が設けられるため、一部領域に偏重することなく、各点で適切に高さを補正することができる。図７に、補正量の算出に利用した地形データ１の配置の一例を、模式的に示す。このように、基準線１５に沿って広く分布することになる。
【００２３】
基準線データ２の取得は、ＦＫＰ方式により、車両１３に積載した機材にて道路１４を走行しながら行う。調整用基準点を用いる場合も機材を運搬して測量を行う訳であるから、基準線１５を得るために新たに必要となる手間は、車両１３による走行距離が増加する程度となる。
【００２４】
本発明による補正動作を図９のフローチャートを用いて説明する。ステップＳＴ１では、検索装置５により、記憶装置３に格納された地形データ１の各点Ｐｉに対し、対応する基準線１５内の１点をそれぞれ検索する。これは、地形データ１の点Ｐｉ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）に対し、ｘｙ平面上で最も近接する基準線１５上の点４とする。これをＳｉとすると、Ｓｉは距離ＰｉＱを最小にするＱ∈｛Ｑｊ（Ｘｊ，Ｙｊ，Ｚｊ）｝、あるいは、Ｑ∈Ｃである。具体的には、地形データ１の点に対し近接する基準線データ２上の点を検索する検索装置５によってなされる。
【００２５】
ステップＳＴ２では、地形データ１の点Ｐｉと検索された基準線１５上の点４Ｓｉとの高さの差Δｚｉを設定する。これは、Ｓｉ（Ｘ’ｉ，Ｙ’ｉ，Ｚ’ｉ）として、Δｚｉ＝ｚｉ−Ｚ’ｉである。Ｐｉ、Ｓｉ、Δｚｉの位置関係については図６に示している。具体的には、高度差算出装置６によって、地形データ１の点と検索された基準線１５上の点との高度差を求めることになる。
【００２６】
ステップＳＴ３からは、補正量算出装置７にて補正量ｆの算出を行う。ステップＳＴ３では、以下で地形データＰｉの重みｗｉを設定するため、変数ｉを１に初期化する。
【００２７】
ステップＳＴ４では、ＰｉＳｉの距離ｒｉが、所定の値Ｒ以内かどうかを判定する。Ｒは、例えば１ｍというように、道路１４のレーン幅の１／２以下となるような値を設定する。これは、距離ｒｉが大きくなると、Ｐｉが歩道や家屋など路面と異なる高さの点である可能性が高くなり、高さの補正値を正しく算出できなくなることによる。Ｒ以内であれば、ステップＳＴ５に、そうでなければ、ステップＳＴ７に進む。
【００２８】
ステップＳＴ５では、｜Δｚｉ｜が所定の値Ｈ、例えば１ｍ以内かどうかを判定する。超える場合には、地形データＰｉが走行中の車の屋根や側溝など路面と異なる高さの点を測量したものである可能性があり、高さの補正値を正しく算出できなくなることによる。なお、Ｈは道路１４の傾きを勘案してｒｉによって決まるようにしてもよい。例えば、道路１４の最大の傾きを１０°とするなら、Ｈ＝ｒｉ×ｔａｎ１０°とする。Ｈ以内であれば、ステップＳＴ６に、そうでなければ、ステップＳＴ７に進む。
【００２９】
ステップＳＴ６では、補正量を算出する際の重みｗｉを設定する。これは、例えば次式である式（１）とおける。
【００３０】
【数１】
これは、以下の理由による。Ｓｉ近傍で道路１４が平坦であるならば、高さの差Δｚｉは求める補正量のみとなるはずで、ｒｉによらない。しかしながら、実際には道路１４にはわずかな傾斜がある。このため、図８に示すように、傾斜に起因しＰｉとＳｉとの距離ｒｉに比例した差ｅｉが発生し、この分もΔｚｉに含まれる。道路１４路面の傾斜方向はＰｉのＳｉに対する相対位置に無関係であるから、ｅｉの期待値は０である。一方、分散はｒｉの２乗に比例して大きくなる。つまり、ｒｉが大きいほど、Δｚｉは、分散がその２乗に比例したｅｉを加算していることになる。これを考慮し、重みｗｉは、例えば上記のように、距離ｒｉの２乗に反比例するように設定する。ｅｉの期待値は０であるから、下記ステップＳＴ１０の補正量の算出で行っているように、多くの点で高さの差Δｚｉの平均をとることで、ｅｉの影響は除去できる。なお、分母が０にならないように、ｒｉがｄ以下の場合、ｒｉに代えてｄを用いてｗｉを算出する。ｄは、例えば、１０ｃｍというように設定する。
【００３１】
また、他の方式によって重み付けてもよく、道路１４を平坦とみなし、ｗｉはすべて１として動作させてもよい。この場合も、多くの点でΔｚｉの平均をとることで、ｅｉの影響は除去できる。
【００３２】
ステップＳＴ７では、Ｐｉを補正量の算出に用いないようにするため、例えば、重みを０に、ｗｉ＝０とする。
ステップＳＴ８では、ｉに１加算する。
【００３３】
ステップＳＴ９では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳＴ４に戻り、そうでなければステップＳＴ１０に進む。ステップＳＴ３からこのステップＳＴ９までで、重みｗｉを設定する。
【００３４】
ステップＳＴ１０では、補正量算出装置７において補正量ｆを算出する。これは、以下の式（２）のように決定する。
【００３５】
【数２】
これは、ｗｉによるΔｚｉの重み付き平均になる。上記のとおり、道路１４の傾斜の影響によりｒｉが小さいほど、つまり、Ｐｉが基準線Ｃに近いほど、Δｚｉが望ましい補正量である可能性が高い。これを考慮し、Ｐｉが基準線Ｃに近いほど、補正後にＳｉの高さに一致するような補正量を求めるものである。
【００３６】
ステップＳＴ１１では、補正装置８において、地形データ１のすべての点Ｐｉに対し補正量ｆによる補正を行い、結果を記憶装置３に格納する。補正は以下のように、行う。
ｚｉ←ｚｉ−ｆ
以上のように、広く取得された正確な基準線データ２を用いて地形データ１を補正するように動作する。この結果、一部の調整用基準点に偏らない、正確な補正量を算出することができる。
【００３７】
なお、上記実施の形態１では、地形データ１に対して一律に補正量ｆを計算して補正するようにしたが、地形データ１の領域をメッシュ状に分割し、各メッシュごとに補正量を算出して補正するように構成してもよい。
【００３８】
また、例えば河川防災において河岸や堤防などの対象領域の補正精度を向上させるため、対象領域を包含する領域を設定し、その内部において補正量を算出し補正するように構成してもよい。
【００３９】
また、ステップＳＴ２では、各Ｐｉに最も近い基準線Ｃの点Ｓｉを検索し、両者の高さの差をΔｚｉとしたが、Ｐｉからある所定の範囲、例えば、１ｍ以内にある基準線上の点すべてについて、補正量を算出したのと同様にＰｉと基準線上の点との距離で定まる重みをつけて、Ｐｉとそれぞれの点との高さの差の重み付き平均をとって、これをΔｚｉとして動作させてもよい。このとき、ステップＳＴ６で設定するｗｉは、例えば、Ｐｉと計算に用いた基準線上の点との平均距離によって決定する。
【００４０】
このように、地形データ１をまんべんなく用いて補正量を算出するため、一部の調整用基準点の誤差に偏らない補正量が得られ、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。このため、例えば河岸や堤防などの対象領域について、正しく補正された地形データ１を得ることができる。
【００４１】
また、上記ステップＳＴ１では地形データ１のすべての点Ｐｉに対してＳｉを求め、さらに、ステップＳＴ２で高さの差Δｚｉを設定したが、距離ｒｉがＲより大きくなる場合は重みｗｉが０になって補正量の算出に影響しないため、あらかじめ基準線１５からＲ以内にある地形データ１を検索し、検索された地形データ１に対してのみ処理を実行するように構成してもよい。これにより、処理時間を短縮することができる。
【００４２】
さらに、上記実施の形態においては、地形データ１の各点Ｐｉに対してＳｉを検索するように構成したが、基準線データ２の各点Ｑｊに対して近接するＰｉを検索するように構成してもよい。この場合、検索装置５でＱｊに対して近接するＰｉを検索し、高度差算出装置６で検索されたＰｉとＱｊとの高さの差を求め、補正量算出装置７はそれら高さの差の重み付き平均によって補正量を算出する。このように、上記実施の形態と同様の処理によって補正を行うことができる。
【００４３】
また、上記実施の形態においては、算出した補正量ｆによって地形データ１の高さを補正するように構成したが、補正量ｆを地形データ１の品質を表す値として出力するように構成してもよい。この値によって地形データ１の精度や信頼度を判定あるいは評価することができる。
【００４４】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２による地形データ補正装置を示すブロック図は、図１に示す本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図と同一である。図１０は本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。図１１は本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００４５】
本発明の実施の形態２による地形データ補正装置においては、地形データの点Ｐｉごとの高さの差ｆｉに対応する補正量を求める。このｆｉは、図１０に示すように、Ｐｉを中心とする参照領域１７Ｔｉの内部にある地形データの点１８Ｐｋについて、その高さの差Δｚｉの重み付き平均によって推定する。参照領域Ｔｉは、例えば、半径１００ｍの円とする。なお、図１０でＰｋについては、ｗｋ≠０である点のみ、すなわち、補正量の計算に影響する点のみを模式的に表している。
【００４６】
地形データ１においては、航空レーザ測量により得る場合は、順次地形データを計測していくため、その間、航空機９搭載のＧＰＳやＩＭＵの観測誤差の変化によって、地形データの高さの誤差が地域によって異なる傾向を持つことが考えられる。また、空中写真測量による場合も、地域により測量に用いた写真やその枚数が決まるため、地域特有の誤差を有することになる。このような場合、Ｐｉごとにその近傍地域のデータから補正量を求めることで、正確な地形データを得ることができる。
【００４７】
図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作は、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作と同様であるが、ステップＳＴ２１以降の補正量算出装置７と補正装置８の動作が異なる。
【００４８】
ステップＳＴ２０は、実施の形態１の動作を示すフローチャートのステップＳＴ３からステップＳＴ９までの動作を行うもので、ひとつのステップとして記述したものである。
ステップＳＴ２１では、補正量算出のため、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ２２では、Ｔｉ内の地形データＰｋを検索する。検索されたＰｋの番号の集合をＡｉとおく。Ａｉ＝｛ｋ｜Ｐｋ∈Ｔｉ｝である。
【００４９】
ステップＳＴ２３では、検索されたＰｋについての、ステップＳＴ２０にて算出された重みをｗｋの和ｗが０かどうかを次式で示す式（３）で判定する。
【００５０】
【数３】
和ｗが０であればステップＳＴ２５に進み、０でなければステップＳＴ２４に進む。つまり、Ｐｉに対して検索されたＰｋについて、すべてｗｋ＝０となる場合には、ステップＳＴ２４における補正量ｆｉの算出を行わない。
【００５１】
ステップＳＴ２４では、補正量算出装置７においてＰｉの補正量ｆｉを算出する。このｆｉは、Ｔｉ内の地形データの点における高さの差の重み付き平均として、以下の式（４）のように計算する。
【００５２】
【数４】
ステップＳＴ２５では、変数ｉに１加算する。
ステップＳＴ２６は、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであればステップＳＴ２２に戻り、そうでなければステップＳＴ２７に進む。
ステップＳＴ２７では、補間のため、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ２８では、ステップＳＴ２４により、Ｐｉの補正値が得られているかどうかを判定する。そうであればステップＳＴ３１に進み、そうでなければステップＳＴ２９に進む。
【００５３】
ステップＳＴ２９では、ステップＳＴ２３でｗ＝０となった点について、例えば、最も近く、補正量が得られている地形データ１の点を検索する。これがｎ番目の点Ｐｎであったとする。
ステップＳＴ３０では、補正量算出装置７により、例えば、Ｐｎの補正量によりｆｉを、ｆｉ＝ｆｎとする。
ステップＳＴ３１では、ｉに１加算する。
【００５４】
ステップＳＴ３２では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであればステップＳＴ２８に戻り、そうでなければステップＳＴ３３に進む。
ステップＳＴ３３では、補正装置８において、すべての地形データＰｉに対しｆｉによる補正を行う。これは以下のように行う。
【００５５】
ｚｉ←ｚｉ−ｆｉ
以上の動作により、各Ｐｉは補正量ｆｉにより補正される。
【００５６】
なお、上記実施例ではｗｋによる重み付き平均により補正量を求めたが、さらにＰｉとＰｋとの距離によって重みをつけてもよい。例えば、以下のように式（５）とすることができる。
【００５７】
【数５】
分母が０になるのを避けるため、ＰｉＰｋに下限λｍｉｎを設けている。λｍｉｎは、例えば、１０ｃｍというように設定する。
【００５８】
このように、地形データ１の各点Ｐｉに対して、Ｐｉおよびその参照領域１７内に入る地形データ１の点１８の高さの差Δｚｉを用いて補正量を算出するため、地形データ１の高さの誤差が地域によって異なる傾向を示すような場合でも、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。
【００５９】
補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの高さの誤差が場所によって異なる値を持つような場合にも、その地点に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。地形データの点ごとに、その点の位置によって決まる参照領域内にある地形データの点と基準線上の点との高さの差の平均によって補正量を算出するようにしたからである。
【００６０】
実施の形態３．
本発明の実施の形態３による地形データ補正装置を示すブロック図は、図１に示す本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図と同一である。図１２から図１５は本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。図１６は本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００６１】
本発明の実施の形態３による地形データ補正装置においては、実施の形態２による地形データ補正装置と同様に、地形データ１の点Ｐｉごとに補正量ｆｉを決定する。ただし、実施の形態３では、このｆｉを、Ｐｉを中心に前後σ時間に計測された地形データＰｋについて、その高さの差Δｚｋの重み付き平均により決定する。
【００６２】
航空レーザ測量においては、飛行しながら順次１点ずつ座標値を計測していくことになる。これは、通常、図１２に示すように、短冊状の飛行コース１２に対応した飛行ルート１９を往復しつつ、そのスキャン線１１にそってデータを蓄積していくことになる。その間、航空機９に搭載のＧＰＳやＩＭＵでは、ＧＰＳ衛星の配置の変化や大気状態の変化、あるいは、ＩＭＵのドリフトにより、観測誤差が変化していく。このとき、地形データ１に必要な補正量が計測時刻とともに変化していくことになる。隣り合うコースで得られたデータは、距離が近くとも計測時刻が大きく異なり、必要な補正量も異なる可能性が高い。そこで、地形データ１の空間的な距離よりも計測時刻を優先して、それが近いデータを用いて各点での補正量を算出する。計測時刻が近いデータは、高さの計測誤差について一定のオフセットをもつものとみなし、高さの差の重みつきの平均をとることで、そのオフセット分である補正量を得る。
【００６３】
地形データ１は図１３のように格納されている。ｔｉはｉ番目の地形データ１の計測時刻である。なお、地形データ１がデータ計測順の配列として格納されているならば、ｉをｔｉと読み替えることで、図２のような形で保持されている地形データ１に対しても実行することができる。このとき、もちろん、σはｉのスケールに対応する値に変換して用いる。
【００６４】
図１６のフローチャートに示す本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作は、図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２の動作と同様であるが、ステップＳＴ４１からステップＳＴ４４に示した補正量算出装置７による補正値ｆｉの算出方法が異なる。
【００６５】
ステップＳＴ４１では、Ｐｉに対し、計測時刻ｔがｔｉ−σ≦ｔ≦ｔｉ＋σである地形データＰｋを検索する。検索されたＰｋの番号の集合をＡｉとおく。Ａｉ＝｛ｋ｜ｔｉ−σ≦ｔｋ≦ｔｉ＋σ｝である。図１４に示すように、検索されるＰｋは、Ｐｉから飛行コース１２、スキャン線１１上の実線で示した範囲Ωｉ２０内の点２８となる。なお、この図でＰｋについては、ｗｋ≠０である点のみ、すなわち、補正量の計算に影響する点のみを模式的に表している。σは、例えば１０秒というように設定する。また、航空機９に搭載のＧＰＳの観測間隔程度、例えば１秒としてもよい。
【００６６】
ステップＳＴ４２では、補正量算出装置７においてＰｉの補正量ｆｉを算出する。このｆｉは、計測時刻ｔが、ｔｉ−σ≦ｔ≦ｔｉ＋σである地形データＰｋの高さの差Δｚｋの重み付き平均として以下のように、式（６）で計算することができる。
【００６７】
【数６】
ステップＳＴ４３では、補正量が求まっていない点Ｐｉに関し、計測時刻がｔｎ，ｔｍ，ｔｎ＜ｔｉ＜ｔｍで、補正値ｆｎ、ｆｍが得られおり、他にｔｎ＜ｔ＜ｔｍで補正値が得られている点がない点Ｐｎ，Ｐｍを検索する。
ステップＳＴ４４では、点Ｐｉについて補正量の補間を行う。これは、例えば、図１５に示すように、以下に示す式（７）のようにして、線形補間により求めることができる。
【００６８】
【数７】
ステップＳＴ３３の動作により、各Ｐｉは補正量ｆｉにより補正される。なお、上記実施例ではΔｚｉのｒｉによる重み付き平均により補正量を求めたが、さらにｔ−ｔｉによって重みをつけてもよい。例えば、ガウス関数による重みをつけて、以下に示す式（８）のようにして、補正量を算出することができる。
【００６９】
【数８】
このように、地形データ１の各点Ｐｉに対して、Ｐｉおよびその前後に計測された点２８の高さの差Δｚｉを用いて補正量を算出するため、地形データ測量時の航空機搭載のＧＰＳやＩＭＵの観測誤差の経時変化によって、地形データ１の高さの誤差がデータ計測時刻によって異なる傾向を示すような場合でも、地形データ１を全体的に正しく補正することができる。
【００７０】
地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、補正量算出手段は、地形データの点ごとに計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの計測における計測機器の誤差の経時変化によって、地形データの高さの誤差が計測時刻によって異なる値を持つような場合にも、その計測時刻に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【００７１】
実施の形態４．
図１７は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置を示すブロック図である。関数設定手段である関数設定装置２１により、地形データの点Ｐｉにおける高さの差Δｚｉから高さ変位関数の数値を設定し、補正量算出手段である平滑化装置２２によって高さ誤差関数を平滑化し、補正量関数を得る。図１８は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。高さ変位関数２３は高さの差である点２４を補間したもので、これを平滑化して補正量関数２５としている。図１９は本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００７２】
本発明の実施の形態４による地形データ補正装置においては、実施の形態３による地形データ補正装置と同様に、地形データ１の計測時刻に従って補正量を決定する。ただし、実施の形態４では、高さの差Δｚｉを連続に補間して計測時刻ｔの高さ変位関数ｇ（ｔ）とし、このｇ（ｔ）に平滑化フィルターをかけることによって、連続的な補正量関数ｆ（ｔ）とする。
【００７３】
関数ｇ（ｔ）は、時系列の地形データ１における時間的な高さの誤差の変化を表している。ただし、上述のとおり、Δｚｉは必要な補正量に加え、測量地点のずれｒｉによる高さの差ｅｉも含まれる。必要な補正量ｆｉは時間的に徐々に変動していく。一方、ｅｉはＰｉごとにランダムに変動する。したがって、ｇ（ｔ）の低周波成分のみを抽出することによって、必要な補正量ｆｉを求めることができる。これは、ｇ（ｔ）にローパスフィルターなどの平滑化フィルターをかけることで行う。
【００７４】
図１９に示す本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作は、ステップＳＴ１とステップＳＴ２が、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作と同一である。
【００７５】
ステップＳＴ５１からは、関数設定装置２１にてｇ（ｔ）に値を設定する。
ステップＳＴ５１では、変数ｉを１に初期化する。
ステップＳＴ５２では、ステップＳＴ４と同様、ＰｉＳｉの距離ｒｉが、所定の値Ｒ以内かどうかを判定する。Ｒ以内であれば、ステップＳＴ５３に、そうでなければ、ステップＳＴ５５に進む。
ステップＳＴ５３では、ステップＳＴ５と同様、｜Δｚｉ｜が所定の値Ｈ、例えば１ｍ以内かどうかを判定する。Ｈ以内であれば、ステップＳＴ５４に、そうでなければ、ステップＳＴ５５に進む。
ステップＳＴ５４では、関数設定装置２１によりｇ（ｔｉ）をΔｚｉと設定する。
【００７６】
ステップＳＴ５５では、ｉに１加算する。
ステップＳＴ５６では、ｉがＮ以下かどうかを判定する。そうであれば、ステップＳＴ５２に戻り、そうでなければステップＳＴ５７に進む。
ステップＳＴ５７では、関数ｇ（ｔ）を補間する。ｇ（ｔａ）、ｇ（ｔｂ）、で関数値が設定され、ｔａ＜ｔ＜ｔｂで未設定の場合には、次式で示す式（９）とおける。
【００７７】
【数９】
ステップＳＴ５８では、平滑化装置２２において、図１８に示すように、ｇ（ｔ）を平滑化してｆ（ｔ）を得る。平滑化について、例えば、間隔が前後σの平均値フィルターによる場合には、次式で示す式（１０）とおける。
【００７８】
【数１０】
あるいは、スケールファクターをσとするガウスフィルターにより、次式で示す式（１１）としてもよい。
【００７９】
【数１１】
ここで、σは、例えば、１０秒というように設定する。デジタル計算機において、これらは、離散化して算出する。
ステップＳＴ５９では、補正装置８において、ｆ（ｔ）により、Ｐｉの高さを、ｚｉ←ｚｉ−ｆ（ｔｉ）と補正する。
【００８０】
以上の動作により、各Ｐｉは正しい高さをもつように補正される。なお、ｇ（ｔ）、ｆ（ｔ）は時刻の関数としたが、地形データ１がデータ計測順に格納されている場合は、ｇ（ｉ）、ｆ（ｉ）のように、ｉの関数として表し、実行してもよい。この場合、データ計測時刻が得られていなくとも動作させることができる。このとき、σは、例えば、１０００というように設定する。
【００８１】
このように、Δｚｉを補間してｇ（ｔ）とし、これを平滑化して補正量関数ｆ（ｔ）を算出するため、基準線Ｃが密ではなく、Ｐｉの計測時刻の前後σで、ｗｋ≠０となるＰｋが存在しない場合でも、補間されたｇ（ｔ）の値により補正量ｆ（ｔｉ）を算出してＰｉの高さを補正するため、正しく補正された地形データを得ることができる。また、平滑化フィルターによって補正量を算出するため、既知のフィルター設計方法や既存のソフトウェアを利用して、効率よく処理プログラムを作成できる。
【００８２】
計測時刻あるいは計測順序を含む地表上の点を３次元座標値として計測した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、計測時刻あるいは計測順序に対する高度差とする関数を設定する関数設定手段と、関数を平滑化することで補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、基準線データが領域内で密に測量されていない場合でも、地形データを正しく補正することができる。
【００８３】
実施の形態５．
図２０は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置を示すブロック図である。測定値バイアス算出手段であるバイアス算出装置２６では、地形データ１の計測時の航空機９に搭載のＧＰＳおよびＩＭＵの測定値のバイアスを計算する。
【００８４】
なお、本実施の形態の地形データ１は、特に、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成されたものとなる。
【００８５】
図２１は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の地形データ１の内容を示す説明図、図２２は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示す説明図である。航空レーザ測量において、スキャンの基準軸２７を中心に起点位置２８から航空機９の進行方向に垂直にレーザ光がスキャンされて照射される。図２３は本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【００８６】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置においては、地形データＰｉの座標値に加え、航空レーザ測量において地形データＰｉを計測した時点での、航空機９搭載のＧＰＳにより測定されたレーザ起点２８の測位座標値（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）とＩＭＵによって計測された航空機の姿勢（ωｉ，φｉ，κｉ）の観測データ、さらに、スキャン角度θｉとレーザの測定距離Ｌｉが利用可能であるとする。この地形データは、図２１に示す形で記憶装置に格納されている。
【００８７】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置においては、高さの差Δｚｉの値から測位座標値（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）と姿勢（ωｉ，φｉ，κｉ）の測定誤差であるバイアスを計算する。測定値からバイアス分を除くことによって、正しい測位座標値と姿勢が得られ、これらとスキャン角、測定距離から計算される正しい値にＰｉの３次元座標値（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ）を補正する。
【００８８】
図２２に示すように、ＧＰＳで観測される位置（Ｕｉ，Ｖｉ，Ｗｉ）から、姿勢が（ωｉ，φｉ，κｉ）で、基準軸に対してθｉの角度で、距離Ｌｉにある地物にレーザパルスが照射されることになる。姿勢については、起点２８を原点にとり航空機９の進行方向をｘ’軸、上方をｚ’軸とするローカル座標系の点（ｘ’，ｙ’，ｚ’）を考えたとき、ここではｘｙｚ座標系との関係は、次式で示す式（１２）のようにおけるとする。
【００８９】
【数１２】
なお、以下では簡単に、以下の式（１３）のようにして記述する。
【００９０】
【数１３】
地形データＰｉのローカル座標系での座標値は、ｙ’ｚ’平面上、ｚ’軸からθｉの方向に距離Ｌｉの点と測定されるので、式（１４）のようにおける。
【００９１】
【数１４】
ＧＰＳの観測座標値、姿勢の観測データがそれぞれ一定のバイアス（δＵ，δＶ，δＷ）、（δω，δφ，δκ）をもつとし、真の値をそれぞれ、式（１５）とすれば、
【００９２】
【数１５】
式（１６）となる。
【００９３】
【数１６】
よって、Ｐｉの座標値についても、その真の値を波線で示すと、式（１７）となる。
【００９４】
【数１７】
ここで、δＷ，δω，δφ，δκは十分小さい。Ｐｉの誤差を（δｘｉ，δｙｉ，δｚｉ）とすれば、式（１８）となる。
【００９５】
【数１８】
よって、式（１７）より、Ｐｉの誤差は式（１９）となる。
【００９６】
【数１９】
これを展開すると、式（２０）となる。
【００９７】
【数２０】
ｚ座標値に関し、δｚｉの近似値が高さの差Δｚｉで与えられるとすれば、式（２１）となる。
【００９８】
【数２１】
地形データＰｉにおいてバイアス値が一定と考え、δＷ，δω，δφ，δκを未知数として各Ｐｉについての式（２１）を連立させ、最小二乗法によってδＷと（δω，δφ，δκ）を算出する。特に、このとき、Ｐｉに関する式に重みｗｉの重みをつける。
【００９９】
このようにして得たバイアス値δＷ，（δω，δφ，δκ）を用いて、この分を差し引いた測定値により、式（２２）のように、Ｐｉの座標値を補正する。
【０１００】
【数２２】
本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を、図２３のフローチャートにて説明する。ステップＳＴ１、ステップＳＴ２、ステップＳＴ２０の動作は、図９のフローチャートに示す本発明の実施の形態１の動作および図１１のフローチャートに示す本発明の実施の形態２の動作と同様である。
【０１０１】
ステップＳＴ６０では、バイアス算出装置２６において、上記の方法により測定値のバイアスを求める。ｗｉによる重みをつけた最小二乗法によってバイアス値δＷ，（δω，δφ，δκ）を得ることになる。
ステップＳＴ６１では、補正装置８において、求めたバイアスに基づいて、式（２２）に従って各Ｐｉの座標値を補正更新する。
以上の動作により、各Ｐｉは正しい座標値をもつように補正される。
【０１０２】
なお、ここでは高さのみならず、ｘとｙ座標値も補正するように説明したが、高さの値、つまり、ｚ座標値のみを補正するように動作させてもよい。
【０１０３】
また、得られたバイアスを差し引いた測定値をもとに、Ｐｉの座標値を再計算するように構成したが、バイアスによる変位分を計算し、これをＰｉの座標値から差し引いて補正するように構成してもよい。つまり、式（２３）のように補正する。
【０１０４】
【数２３】
また、式（２１）で与えられる変位分Δｚｉを補正値ｆｉとして計算し、補正前のＰｉの座標値からｚｉ←ｚｉ−ｆｉとして差し引くように動作させてもよい。
また、上記実施の形態２や実施の形態３のように、参照領域Ｔｉやデータ範囲Ωｉを設け、Ｐｉごとにバイアス値を求めて補正を行うように構成してもよい。
また、補正した測定値が収束するように、上記の処理を繰り返し実行するように構成してもよい。また、姿勢を示すパラメータのとり方は、上記の（ωｉ，φｉ，κｉ）に限らず、回転順序や回転軸が異なるパラメータの組として表現した場合にも同様に実行できる。
【０１０５】
このように、測定値のバイアスを計算し、それを基に地形データ１を補正するため、地形データの計測における航空機９の位置と姿勢の測定値がバイアスを有しているような場合に、バイアスの影響を除いた正しい座標値に地形データを補正することができる。また、高さのみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。
【０１０６】
よって、航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差とプラットフォーム測定データとのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、プラットフォーム測定データからバイアスを除いた値に地形データを補正する補正手段とを備えたので、高度のみならず、座標値の水平方向成分も補正することができる。また、地形データの計測におけるプラットフォームの位置と姿勢の測定値がバイアスを有しているような場合に、そのバイアス値を計算してその分を補正することで、バイアスの影響を除いた正しい座標値に地形データを補正することができる。
【０１０７】
以上、説明したように、地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、地形データの点に対し近接する基準線データ上の点を検索する検索手段と、地形データの点と検索された基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、高度差の平均を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、補正量を用いて地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたので、一部の調整用基準点の誤差に偏らない補正量が得られ、地形データを全体的に正しく補正することができる。
【０１０８】
この発明によれば、道路上連続的に得られた基準線を用いて地形データを補正することにより、高さを点検する点を地形データの領域全般にわたって配置することができ、地形データの各点が正確な標高値をもつように補正できる、といった従来にない顕著な効果を奏するものである。
【０１０９】
また、補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの高さの誤差が場所によって異なる値を持つような場合にも、その地点に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【０１１０】
さらに、地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、補正量算出手段は、地形データの点ごとに計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する地形データの点を用いて補正量を算出したので、地形データの計測における計測機器の誤差の経時変化によって、地形データの高さの誤差が計測時刻によって異なる値を持つような場合にも、その計測時刻に適した補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。
【０１１１】
また、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点の高さの差に、地形データの点と基準線上の点との距離により、その距離が大きくなるほど小さい重みをつけた、重み付き平均を補正量とするので、基準線データが平坦ではない面（道路）上で測量されていても、正確な補正量が得られ、地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離に応じた重み付き平均としたからである。
【０１１２】
さらに、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点の高さの差が所定の値以内になるものの平均により補正量を算出するので、基準線データと同一面（道路）上の地形データの点のみで補正値を算出するので、正確な補正量が得られて地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を高度差が所定の値内に収まっているものを用いて算出したからである。
【０１１３】
また、補正量算出手段が算出する補正量は、地形データの点と基準線上の点との距離が所定の値以内になるものの平均により補正量を算出するので、基準線データと同一面（道路）内の地形データの点のみで補正値を算出するので、正確な補正量が得られて地形データを正しく補正することができる。補正量算出手段の補正量を検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離が所定の値内に収まっているものを用いて算出したからである。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図３】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の基準線データを示す説明図である。
【図４】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図６】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図７】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１１】本発明の実施の形態２による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１３】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図１４】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１５】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１６】本発明の実施の形態３による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図１７】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図１８】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図１９】本発明の実施の形態４による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の地形データを示す説明図である。
【図２２】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を説明する説明図である。
【図２３】本発明の実施の形態５による地形データ補正装置の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１５】
１ 地形データ、２ 基準線データ、３ 記憶装置、５ 検索装置、６ 高度差算出装置、７ 補正量算出装置、８ 補正装置、９ 航空機、 １０ レーザ、１１ スキャン線、１２ 飛行コース、１３ 車両、１４ 道路、１５ 基準線、１６ 真の位置、２１ 関数設定装置、２２ 平滑化装置、２６ バイアス算出装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、
近接する前記地形データの点と前記基準線データ上の点とを検索する検索手段と、
前記検索手段で検索される前記地形データの点と前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項２】
補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある前記地形データの点を用いて補正量を算出したことを特徴とする請求項１記載の地形データ補正装置。
【請求項３】
地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、
補正量算出手段は、地形データの点ごとに前記計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する前記地形データの点を用いて補正量を算出したことを特徴とする請求項１記載の地形データ補正装置。
【請求項４】
計測時刻あるいは計測順序を含む地表上の点を３次元座標値として計測した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、
前記地形データの点に対し近接する前記基準線データ上の点を検索する検索手段と、
前記地形データの点と検索された前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記計測時刻あるいは前記計測順序に対する前記高度差とする関数を設定する関数設定手段と、
前記関数を平滑化することで補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項５】
航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、前記３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび前記航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、
前記地形データの点に対し近接する前記基準線データ上の点を検索する検索手段と、
前記地形データの点と検索された前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記高度差から前記プラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、
前記プラットフォーム測定データの前記バイアス分を除いた値に前記地形データを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項６】
補正量算出手段の補正量は、検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離に応じた重み付き平均としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項７】
補正量算出手段の補正量は、高度差が所定の値内に収まっているものを用いて算出したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項８】
補正量算出手段の補正量は、検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離が所定の値内に収まっているものを用いて算出したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項９】
基準線データは、地上でＧＰＳを用いて連続的に測量した点データであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項１０】
地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、
近接する前記地形データの点と前記基準線データ上の点とを検索する検索工程と、
前記検索工程で検索される前記地形データの点と前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、
前記高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたことを特徴とする地形データ補正方法。
【請求項１】
地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、
近接する前記地形データの点と前記基準線データ上の点とを検索する検索手段と、
前記検索手段で検索される前記地形データの点と前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記高度差を用いて補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項２】
補正量算出手段は、地形データの点ごとに決まる参照領域内にある前記地形データの点を用いて補正量を算出したことを特徴とする請求項１記載の地形データ補正装置。
【請求項３】
地形データは、各点の計測時刻または計測順序を示すデータを有し、
補正量算出手段は、地形データの点ごとに前記計測時刻または計測順序を示すデータが時間的に近接する前記地形データの点を用いて補正量を算出したことを特徴とする請求項１記載の地形データ補正装置。
【請求項４】
計測時刻あるいは計測順序を含む地表上の点を３次元座標値として計測した地形データおよび基準線データを記憶する記憶手段と、
前記地形データの点に対し近接する前記基準線データ上の点を検索する検索手段と、
前記地形データの点と検索された前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記計測時刻あるいは前記計測順序に対する前記高度差とする関数を設定する関数設定手段と、
前記関数を平滑化することで補正量を算出する補正量算出手段と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項５】
航空レーザ測量によって測定した地表上の点の３次元座標値、前記３次元座標値を求めるのに用いたプラットフォームの位置と姿勢とを含むプラットフォーム測定データおよび前記航空レーザ測量のレーザスキャナのスキャン角度と距離計測値とを含むレーザスキャナ計測データから構成される地形データ並びに基準線データを記憶する記憶手段と、
前記地形データの点に対し近接する前記基準線データ上の点を検索する検索手段と、
前記地形データの点と検索された前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出手段と、
前記高度差から前記プラットフォーム測定データのバイアスを算出する測定値バイアス算出手段と、
前記プラットフォーム測定データの前記バイアス分を除いた値に前記地形データを補正する補正手段とを備えたことを特徴とする地形データ補正装置。
【請求項６】
補正量算出手段の補正量は、検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離に応じた重み付き平均としたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項７】
補正量算出手段の補正量は、高度差が所定の値内に収まっているものを用いて算出したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項８】
補正量算出手段の補正量は、検索手段で検索される地形データの点と基準線データ上の点との距離が所定の値内に収まっているものを用いて算出したことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項９】
基準線データは、地上でＧＰＳを用いて連続的に測量した点データであることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の地形データ補正装置。
【請求項１０】
地表上の点を３次元座標値で構成した地形データおよび基準線データを記憶する記憶工程と、
近接する前記地形データの点と前記基準線データ上の点とを検索する検索工程と、
前記検索工程で検索される前記地形データの点と前記基準線上の点との高度差を求める高度差算出工程と、
前記高度差を用いて補正量を算出する補正量算出工程と、
前記補正量を用いて前記地形データの点の高度を補正する補正工程とを備えたことを特徴とする地形データ補正方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２００７−２９８３３２（Ｐ２００７−２９８３３２Ａ）
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２５２０５（Ｐ２００６−１２５２０５）
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１１月１５日（２００７．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月２８日（２００６．４．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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