JPH10149093A - 地形展開図作画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＴＩＮ処理された地形の三角メッシュより、
地表面に対応する展開された三角形のメッシュを表示し
て、地形の表面積を把握できるようにした。 【解決手段】 三角メッシュＭで地形を表現した３次元
表示の地形図を表示する装置において、上記三角メッシ
ュＭ内の各三角形の三辺ａ，ｂ，ｃの実際の長さを求め
て、この長さの三辺の各三角形Ｊｘを、同一２次元平面
上に重なりが生じないように連結して作画した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ＴＩＮ処理にも
とづく三角メッシュで地形を表現した３次元表示の地形
図を平面上に展開して、地形の表面積を把握できるよう
にしたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、地形データをデータ処理してディ
スプレーに表示する方法として、ＴＩＮ（Ｔｒｉａｎｇ
ｕｌａｔｅｄ Ｉｒｒｅｇｕｌａｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ）
処理を行うようにした表示装置が提案されている。

【０００３】これは、図８に示すように、測地装置で実
際の地形を測地することにより得た測地点Ｐの標高及び
座標位置を地形データとして取込み、この地形データ中
の上記測地点Ｐを、ディスプレーの平面上にプロット
し、図９に示すようにこのプロットした各点Ｐを、三角
形の頂点として辺Ｋで結んで、複数の三角形Ｊを互に連
接して成る三角メッシュＭを描いて表現するようにした
ものである。

【０００４】上記三角形Ｊの各頂点Ｐ（測地点）は、Ｚ
値情報を持った３次元データであるため、ランダムな地
形を表現できる。このようにして、ＴＩＮ処理により得
られる三角メッシュから成る図９の図形を描くことで、
この図形により地形がどのような形状かを把握でき、ま
た、三角メッシュＭのデータは、断面法にもとづく画像
処理又はメッシュ法（点高法）にもとづく画像処理の基
本となるので、この三角メッシュＭのデータを用いて断
面法にもとづき地形を表示したり、メッシュ法にもとづ
き地形を表示したりできる。ＴＩＮ処理にもとづく三角
メッシュのデータは、断面法の計算にもとづく地形表
示、あるいはメッシュ法にもとづく地形表示にとって基
本データとなるものであり、これ等の表示が、実際ない
しは設計の地形と正確に整合するためには、ＴＩＮ処理
が正確に実行されることが肝要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の表示装
置では、図１０に示すように三角メッシュＭが３次元デ
ータとしての３点Ｐを直線（辺）Ｋで結んだものから成
るので、この三角メッシュＭを見て地形Ｆを三次元的に
捕えることはできても、三角メッシュＭで地形Ｆの実際
の表面積を捕えることはできなかった。すなわち、三角
形Ｊ自体がＺ軸方向の傾斜成分を含むので、これを図９
に示すように２次元平面上に単純に表示してみても各三
角形Ｊは、Ｚ軸方向の傾斜成分を含み、この傾斜成分は
２次元平面によっては把握できないので、三角形Ｊの実
際の表面積は表示されず、三角メッシュＭで実際の表面
積の広さは判断できなかった。このため、地形Ｆの表面
を例えば緑化工事したときに、三角メッシュＭによって
実際の緑化工事の面積を目視で知ることができなかっ
た。

【０００６】そこで、従来は、法面展開図などの地形展
開図の作画を行っているが、これは、地形の測地点座標
値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）から地形を三角形に分割しその辺長を
求め、三角形を一つ一つ図面上に落としていく手作業に
よるものが主流であり、作業者に大きな負担となってい
た。ＣＡＤソフトを用いる場合でも、自動的に三角形の
展開計算をするものはなく、三角形を一つ一つ図面上に
落としていく作業は同様に手間のかかるものであった。

【０００７】この発明は上記課題を解決するためになさ
れたもので、ＴＩＮ処理にもとづく三角メッシュから、
地形の実際の表面積に対応する展開メッシュを作画する
ようにして、従来の手作業による作画の負担を軽減する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この請求項１に係る発明
は、三角メッシュ内の各三角形の三辺の実際の長さを求
めて、この長さの三辺を有する各三角形を、同一平面上
に重なりが生じないように展開して作画した。

【０００９】この請求項２に係る発明は、三角形同志を
１個づつ順番に、辺を介して連結するように展開した。

【００１０】この請求項３に係る発明は、一の三角形に
他の三角形を連結したときに、この他の三角形が前に連
結した三角形と重なりが生じるとき、この他の三角形
を、上記一の三角形と離れないようにその頂点を中心に
所定角度回転することにより当該他の三角形に重なりが
生じないようにした。

【００１１】この請求項４に係る発明は、他の三角形を
挟むように延長する一の三角形の２辺の延長ラインｍ，
ｎに他の三角形が達したときに回転を停止する。

【００１２】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．図１は本発明による地形展開図作画装置
の一実施の形態を示すブロック図であり、同図におい
て、１はキーボード，マウス等の入力手段であり、工事
地形データ，工事図面データ，工事仕様データ等が入力
される。また、この入力手段１には地形の測地点の標
高，国家座標等の座標位置も地形データとして入力され
る。

【００１３】入力手段１からの地形データ等のデータ２
はデータ処理装置３に入力され、これで処理されてディ
スプレー４にはデータ２にもとづく処理結果が表示され
る。

【００１４】上記データ処理装置３にはＴＩＮ処理手段
５が設けられており、このＴＩＮ処理手段５は、図８，
図９で説明したように、測地点を頂点Ｐとする三角形Ｊ
を描くことにより、地形を三角メッシュＭで表現する。
上記三角メッシュＭは平面的にランダムな測地データを
元に構築した三次元地形モデルであるといえ、断面法は
この三角メッシュから任意断面を切り出す機能を用い
て、その断面線上のセンターからの距離と標高値を求め
るもので、またメッシュ法（点高法）も同様に三角メッ
シュから任意点の標高値を求める機能を用いて、その格
子点の標高値を求めるものである。

【００１５】従って、上記ＴＩＮ処理手段５で求めた三
角メッシュＭにもとづいて、断面法，メッシュ法の処理
を施すことにより、ディスプレー４に断面法又はメッシ
ュ法の処理に従う表示を行わせることができる。

【００１６】６は地形展開図作画装置であり、地形展開
図作画処理手段７と、辺長測定手段８と、展開領域指定
手段９と、重なり防止手段１０と、番号付記手段１１
と、表作成手段１２とから構成される。

【００１７】上記地形展開図作画処理手段７は、図４に
示すように辺長測定手段８で実際の長さが求められた三
辺ａ，ｂ，ｃを有する、表面積対応の各三角形Ｊｘを１
個づつ順路Ｔに従って順次連結する。すなわち、図５
（ａ）に示すようにＴＩＮ処理にもとづく三角メッシュ
Ｍを構成する三角形Ｊは、前述したようにＺ軸の座標成
分を含むものであるが、この三角形Ｊの各三辺ａ，ｂ，
ｃの実際の長さを、辺長測定手段８で求めて、地形展開
図作画処理手段７では、この実際の長さに相当する三辺
ａ，ｂ，ｃを有する表面積対応の三角形Ｊｘ（図５
（ｂ）参照）を求め、図４に示すように三角形Ｊｘを、
１個づつ順次連結して行く。図４において、この連結
は、後述するように一の三角形Ｊｘに、他の三角形Ｊｘ
を連結するときに、一の三角形Ｊｘの辺に対して共通の
辺を有する三角形Ｊｘを、この連結すべき他の三角形Ｊ
ｘであると認識することで行われる。これにより、図２
に示すような展開メッシュＭａが得られる。

【００１８】辺長測定手段８は、各辺ａ，ｂ，ｃの実際
の長さを求めるに際し、測地点Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３のＸ，
Ｙ，Ｚ軸上の座標値は既知であることから、任意の測地
点Ｐ１を基準として演算を行うことにより簡単に求める
ことができる。

【００１９】展開領域指定手段９は、図８に示すように
マウス等の指示により展開領域指定枠Ｐｇを表示するも
ので、上記地形展開図作画処理手段７はこの展開領域指
定枠Ｐｇで囲まれる範囲内の三角メッシュについて展開
処理を行う。重なり防止手段１０は一の三角形Ｊｘに他
の三角形Ｊｘを連結するときに、この他の三角形が、前
に作画した三角形Ｊｘと重なりが生じるときに、そのま
ま連結することなく一定角度回転して、前の三角形Ｊｘ
と重ならないように位置をずらして展開するものであ
る。

【００２０】図６は一の三角形Ｊｘｄに連結すべき他の
三角形Ｊｘａが、前に作画した三角形Ｊｘｂと重なるこ
とにより、三角形Ｊｘａを回転する様子を示すものであ
る。同図において、重なり防止手段１０は重なりが生じ
る三角形Ｊｘａを回転するときに、三角形Ｊｘａが三角
形Ｊｘｄと共有する辺ｃの両端（点Ｐ１，Ｐ２）のいず
れかを支点として外側に開くように回転する。停止位置
は、上記三角形Ｊｘａの辺ｃの両側の辺ａ，ｂを、辺ｃ
を超えるように延長する延長ラインｍ，ｎに三角形Ｊｘ
ａの回転方向側の斜辺ａ，ｂが合致した位置とする。こ
の場合、三角形Ｊｘａは点Ｐ１，Ｐ２のうちどちらの点
を支点として左又は右に回転してもよいが、本例では一
応左回転ｑを優先し、それでも重なりが生じる場合に右
回転ｓを行うものとする。

【００２１】このように、三角形Ｊｘａを回転すれば、
前に作画した三角形Ｊｘｂとの重なりを防止でき、ま
た、三角形Ｊｘａが点Ｐ１又は点Ｐ２を介して三角形Ｊ
ｘｄと接続された状態となり、かつ延長ラインｍ，ｎ
（三角形Ｊｘａを挟むように延長するライン）で停止さ
れるので回転すべき三角形が複数個有った場合、その複
数の三角形Ｊｘａについて停止のパターンをそろえるこ
とができる。

【００２２】他の例として、停止位置は、三角形Ｊｘｃ
に示すように三角形Ｊｘｂより離れた瞬間に停止しても
よい。また、延長ラインｍ，ｎで停止したとしても、前
のものと依然として重なりが生じるときは、三角形Ｊｘ
ａをこの延長ラインｍ，ｎを越えてさらに回転して停止
すればよい。また、三角形Ｊｘａは回転するとして説明
したが、回転することなく、三角形Ｊｘｂと重ならない
位置まで移動するようにしてもよい。

【００２３】番号付記手段１１は図２に示すように各三
角形Ｊｘを連結して行って同一平面上に展開するとき
に、連結順に、各三角形Ｊｘに番号を表記するものであ
る。この番号は、表作成手段１２で展開三角メッシュＭ
ａの近傍に表示される表Ｗ中の番号欄Ｗａにも表記され
る。表Ｗ中には、各番号に対応する三角形の三辺の実際
の長さ及び面積の表記欄Ｗｂが設けられ、さらに面積の
合計値欄Ｗｃも設けられる。

【００２４】以上の構成による地形展開図作画装置の動
作を説明する。まず、キーボード，マウス等の入力手段
１より工事地形データ，工事図面データ，工事仕様デー
タ等が入力され、さらにこの入力手段１に地形の測地点
の標高，国家座標等の座標位置も地形データとして入力
される。入力手段１からの地形データ等のデータ２はデ
ータ処理装置３に入力され、これで処理されてディスプ
レー４にはデータ２にもとづく処理結果が表示される。
ＴＩＮ処理手段５は、図８，図９に示すように測地点を
頂点Ｐとする三角形Ｊを描くことにより、地形を三角メ
ッシュＭで表現することができる。上記三角メッシュＭ
は平面的にランダムな測地データを元に構築した三次元
地形モデルである。

【００２５】つぎに、辺長測定手段８では三角メッシュ
Ｍの三角形Ｊ（図５（ａ））の三辺ａ，ｂ，ｃの長さを
測定し、地形展開図作画処理手段７では測定された三辺
ａ，ｂ，ｃを有する各三角形Ｊｘ（図５（ｂ））を１個
づつ順次連結して行く。この連結に際しては、図２に示
すように入力手段１にもとづいて連結起点となる三角形
をあらかじめ展開して表示しておく。本例では番号付記
手段１１により１番の番号の符された三角形Ｊｘが連結
起点として設定する。この連結起点の１番の三角形Ｊｘ
への連結は、１番の三角形Ｊｘと共有する辺を有する三
角形Ｊｘが存在しないかどうかをサーチし、該当した三
角形Ｊｘを連結して番号付記手段１１でこれに２番を符
し、つぎにこの２番の三角形Ｊｘと共有する辺を有する
三角形Ｊｘが存在しないかどうかをサーチして、該当し
た三角形Ｊｘを連結して番号付記手段１１でこれに３番
を符す。

【００２６】上記サーチは、図９に示す三角メッシュＭ
を参照しつつ実行される。図２に示す破線Ｔは上記のサ
ーチの順路を示す。本例では、１４番の三角形Ｊｘが連
結されると、この三角形Ｊｘには以後に連結されるべき
三角形Ｊｘは存在しないので、いわゆる再帰呼出しによ
り、サーチ順路をもとの順路とは逆に進む。この再帰呼
出しでは７番の三角形Ｊｘに対しては２個（８番と１５
番の三角形Ｊｘ）が連結されるもので、８番は優先順位
が高く（あらかじめ一の三角形Ｊｘに対し接続の方向に
左回転の優先順位を与えておく）すでに連結を完了して
おり、７番の再帰呼出しによる再サーチ時に１５番の三
角形Ｊｘが存在することが判明し、この１５番の三角形
Ｊｘが連結される。このように、共通の辺を有する三角
形をサーチしながら、再帰呼出しにより、全三角メッシ
ュのサーチが完了して展開が完了する。

【００２７】図７に示すように本例で、番号３３のもの
を、番号２６のものに連結するときに、番号２４のもの
との重なりを生じるが、これは重なり防止手段１０が重
なりを判定した後、番号３３のものを回転することによ
り防止できる。この回転に際し、頂点Ｐ１，Ｐ２のうち
頂点Ｐ２が支点として選択され、この頂点Ｐ２を支点と
して外側に開いて、番号２６の三角形Ｊｘの一方の辺の
延長ラインｎに接した時に停止される。

【００２８】番号３３の三角形Ｊｘを停止て作画する
と、この三角形Ｊｘに対して、図９の三角メッシュＭを
参照しつつ、つぎの番号３４の三角形をサーチして連結
して行く。最後の番号４２まで連結して作画が完了する
と再帰呼出しによりサーチを逆方向の順路で再サーチ
し、サーチが番号１の三角形Ｊｘに達したときに作画動
作を終了する。

【００２９】本例では、地形の表面積対応の三角形Ｊｘ
を重なりが生じることなく可能な限り密に集積した展開
メッシュＭａのパターンがディスプレー画面に得られる
ので、このパターンを目視して地形の表面積がどの程度
かを即断できる。従って、例えば、緑化工事を行った領
域を、展開領域指定手段９により展開領域指定枠Ｐｇで
囲むことにより、この指定枠Ｐｇ内の図８に示す三角メ
ッシュを図２に示すような表面積対応のパターンに展開
できる。

【００３０】また、表面積対応の各三角形Ｊｘに番号を
付記するとともに、表Ｗ中にもこの番号に対応して三辺
の長さ及び面積の表記欄Ｗｂを設けたので、各表面積対
応の三角形Ｊｘの細目を知ることができ、また表Ｗ中に
合計値欄Ｗｃを設けたので全体の合計値面積を知ること
ができる。このため、例えば緑化工事をした面積がどの
程度かを数量的に正確に知ることができる。

【００３１】なお、本発明においては、図３に示すよう
に展開メッシュＭａの各三角形Ｊｘには、三辺のうち一
番長い辺を底辺として、この底辺に対して高さ表示用の
垂線Ｄを設け、表Ｗ中に、各三角形の各番号に対応して
底辺長欄Ｗｄ、高さ欄Ｗｅ、面積欄Ｗｆを設けて、ここ
に底辺長，高さ，面積を表示するようにすれば、各三角
形Ｊｘの底辺，高さ，面積を簡単に知ることができ、表
面積算出の検証に役立つ。

【００３２】

【効果】請求項１の発明によれば、三角メッシュ内の各
三角形の三辺の実際の長さを求めて、この長さの三辺を
有する各三角形を、同一平面上に重なりが生じないよう
に展開して作画したので、展開された作画メッシュを目
視することで、地形の地表の広さを目視で捕えることが
でき、例えば地表の工事面積の広さを把握できる。ま
た、請求項２の発明によれば、三角形同志を１個づつ順
番に、辺を介して連結するように展開したので、地表面
に対応する三角形を連結した状態で展開できるので、こ
の三角形を密集状態で連結でき、地表の広さを即断でき
る。また請求項３の発明によれば、一の三角形に他の三
角形を連結したときに、この他の三角形が前に連結した
三角形と重なりが生じるとき、この他の三角形を、上記
一の三角形と離れないようにその頂点を中心に所定角度
回転することにより当該他の三角形に重なりが生じない
ようにしたので、連結しつつも、三角形が重なって表示
されるのを防止でき、しかもこの回転する他の三角形に
ついても、上記一の三角形の頂点に接続した状態にでき
るので、三角形が分離してしまうのを防止でき、全体の
表面積が把握し易くなる。また、請求項４の発明によれ
ば、他の三角形を挟むように延長する一の三角形の２辺
の延長ラインｍ，ｎに他の三角形が達したときに回転を
停止するようにしたので、回転するものが複数個存在し
ても、この複数個の三角形が必ず一の三角形に対し一定
の位置関係を有してして連結されるので、展開された作
画メッシュの全体に渡って各三角形の位置関係を均質化
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の地形展開図作画装置の一実施の形
態を示すブロック図。

【図２】 この発明の地形展開図作画装置による展開作
画例を示す図。

【図３】 この発明の他の実施の形態による地形展開図
作画装置による展開作画例を示す図。

【図４】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図５】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図６】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図７】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図８】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図９】 この発明の地形展開図作画装置の説明図。

【図１０】 ＴＩＮ処理の概要を示す図。

【符号の説明】

１ 入力手段 ２ データ ３ データ処理装置 ４ ディスプレー ５ ＴＩＮ処理手段 ６ 地形展開図作画装置 ７ 地形展開図作画処理手段 ８ 辺長測定手段 ９ 展開領域指定手段 １０ 重なり防止手段 １１ 番号付記手段 １２ 表作成手段

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元データの測地点を三辺で結んで成
   る三角メッシュで地形を表現するようにした装置におい
   て、上記三角メッシュ内の各三角形の三辺の実際の長さ
   を求めて、この長さの三辺を有する三角形を、同一平面
   上に重なりが生じないように展開して作画したことを特
   徴とする地形展開図作画装置。
2. 【請求項２】 三角形同志を１個づつ順番に、辺を介し
   て連結するように展開したことを特徴とする請求項１に
   記載の地形展開図作画装置。
3. 【請求項３】 一の三角形に他の三角形を連結したとき
   に、他の三角形が前に連結した三角形と重なりが生じる
   とき、この他の三角形を、上記一の三角形と離れないよ
   うにその頂点を中心に所定角度回転することにより当該
   他の三角形に重なりが生じないようにしたことを特徴と
   する請求項２に記載の地形展開図作画装置。
4. 【請求項４】 他の三角形を挟むように延長する一の三
   角形の２辺の延長ラインｍ，ｎに他の三角形が達したと
   きに回転を停止することを特徴とする請求項３に記載の
   地形展開図作画装置。