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ここにあるのは、だれかが実際に調べ、考え、作ってきたことを集めたメモです。気になったら、ページの下の「参考にした情報源」から、もとの本や記事、それを生み出した人たちに、直接ふれてみてください。このメモには書ききれないおもしろさが、そこにあります。

ちずは、ひこうきから とった しゃしんで どう つくるの?

地形図は、どうやって空中写真から描くのか:重ねて撮る理由と、歩いて確かめるまで

2万5千分1地形図の作り方:60%重ねた空中写真の立体視から、現地調査、電子国土基本図の更新まで

分野:技術

日本の 地図の もとに なる 写真は、ひこうきから とります。写真が 6わりほど 重なるように とるのです。

重なった ところを くらべると、高さを はかる 手がかりに なります。どうして でしょう。この メモでは、地図が できるまでの 道すじと、道路が できた日に 地図が かわる ひみつが わかります。

日本の地形図の元になる空中写真は、わざと60%ほど重ねて撮ります[2]。同じ場所を2枚の写真に写すのは無駄に見えますが、この重なりがあるから、平らな写真から山や谷の高さまで読み取れます。では、なぜ重ねると高さが分かるのでしょうか。

この記事では、撮影から現地調査、図化、編集、提供までの流れと、道路の開通日に合わせて地図に描きこむ今の更新のしかたが分かります。

2万5千分1地形図の元になる空中写真は、隣り合う写真が60%程度、隣のコースの写真が30%程度重なるように撮る[2]。重なりがあると地上を立体的に見られ、高さの計測や等高線の作図ができるためである。写真は平面なのに、なぜ高さが読めるのか。

この記事では、撮影・現地調査・図化・編集・提供の5工程と、更新の2つの方式(面的更新・迅速更新)、昔の手描きの時代からの変化が分かる。

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1. ひこうきから まっすぐ 下を とる 写真を、どうして 重ねるの?

1. 空から真下を撮る写真を、なぜ重ねて撮るのか

1. 空中写真を60%重ねて撮るのはなぜか:高さを読むための条件

地図を つくる 人たちは、ひこうきに とくべつな カメラを のせます。そして、まっすぐ 下に むけて 写真を とります[1]。

とる 前に、地めんに 目じるしを おいて おきます。「たいくうひょうしき」と いう 目じるしです。ひろい ところに まんべんなく おくので、写真に 目じるしが うつります[1]。

ひこうきは、ひろい 土地の 上を、行ったり きたり しながら とります。ならんだ 写真が 6わりほど 重なる ように します[2]。

重ねると、どうなるのでしょう。2まいの 写真を 見くらべると、地めんが 立体に 見えて、高さを はかれるように なります[2]。でも、どうやって 立体に 見るのでしょうか。

地図づくりでは、地表の目印になる「対空標識」を、地図にする区域にまんべんなく置いておきます。そのうえで、飛行機に積んだ専用のカメラを真下に向け、地表を撮影します[1]。

2万5千分1の地形図に使う写真は、飛行機がUターンを繰り返しながら撮ります。進行方向に並ぶ写真は60%ほど、となりのコースの写真は30%ほど重なります[2]。重なりは目安で、きっちり決まった値ではありません。

計算してみると、60%重なるなら、次の写真は写真1枚ぶんの幅の40%だけ先に進んだ位置から撮ることになります。同じ地点が、だいたい2〜3枚の写真に写る計算です。重ねるのは、重なった部分を見ると地上が立体的に見えて、高さを測ったり等高線を描いたりできるからです[2]。では、立体に見るとは、どういうことなのでしょうか。

地形図用の空中写真は、専用カメラを垂直下向きにして撮る。撮影の前には、地表の目印である対空標識(たいくうひょうしき)を区域内にまんべんなく設置しておく[1]。

2万5千分1地形図の撮影では、飛行機が往復を繰り返し、隣接する写真が60%程度、隣のコースが30%程度重なるようにする[2]。この数値は目安である。重ねる理由は、重なった部分で地上を立体的に見られ、高さの計測や等高線の作図ができるからだ。

簡単な計算をすると、60%の重なりでは、次の写真は写真幅の40%だけ進んだ位置から撮ることになる。単純に考えれば、同じ地点が2〜3枚の写真に写る。真下を撮っただけの1枚の写真には高さの情報が乏しいが、少しずれた位置から撮った2枚があれば、ずれ方から高さが取り出せる。では、その2枚をどう使って線を描くのか。

2. 2まいの 写真を 立体に 見ると、なにが できるの?

2. 2枚の写真を立体に見て、道路や等高線を描く

2. 図化:立体視で位置と高さのデータを取る

この しごとを「ずか」と よびます。「ずかき」と いう きかいを つかって、6わりほど 重なった 2まいの 写真を 立体に 見ます[3]。

立体に 見えると、道路や 山の 線を、場所と 高さを 読みとりながら なぞれます。山の 高さを つなぐ 線が 等高線です[3]。

なぞった データは、すうじに なって コンピューターで あつかわれます[3]。

ところが、この ままでは「まだ 地図とは よべません」と、地図を つくる 国の 役所は 書いて います[3]。まだ たりない ものが あるのです。

写真から線を描く作業を「図化(ずか)」と言い、図化機(ずかき)という機械を使います。60%ほど重なった連続する2枚の写真を並べて、重なった部分を立体視し、道路や等高線の位置と高さを読み取っていきます[3]。

人の目は、左右の目の位置が少しずれているので、近いものと遠いものを見分けられます。2枚の写真を片目ずつで見る方法も、少しずれた2つの見え方から奥行きをつかむという点で似ています。

図化で取った位置と高さのデータは、数値になって、コンピューターで処理されます。ところが、国土地理院は、この段階を「まだ地図とは呼べません」と説明しています[3]。写真から描いただけの線には、足りないものがあるのです。

図化は、60%程度の重なりのある連続2枚の空中写真を図化機で立体視し、道路や等高線などの位置と高さのデータを取る工程である。得られたデータは数値化されてコンピュータで処理される[3]。図化機は「ずかき」と読む。

立体視が成り立つのは、2枚の写真が少しずれた位置から撮られているためである。人が両目で奥行きを感じるのと同じ考え方で、ずれの大きさが高さの手がかりになる。

ただし、国土地理院はこの段階を「まだ地図とは呼べません」としている[3]。写真から取れるのは、見えている形の位置と高さだけで、道路が何の道か、建物が何の建物か、その場所の名前は何かは、写真だけでは決まらない。この足りない情報は、現地調査で補う。

3. 写真に 写らない ことは、だれが たしかめるの?

3. 写真からは分からないことを、現地で確かめる

3. 現地調査:写真では判別できない情報と、新しい道路の扱い

こたえは、人が 行って 見ること、つまり「げんちちょうさ」です。道の はばや、たてものの しゅるいを しらべます。町や 村の さかいも しらべます[4]。

地名は、市や 町の 役場に 聞いて たしかめます[4]。地図に のる 名前は、こうして 手に いれた 正しい 名前です[1]。

新しい 高そく道路が できたのに、写真に うつって いないことも あります。そんな ときは、道路の 図面や、人工えいせいを つかった しくみで いちを はかります[4]。

写真では分からないことは、現地に行って確かめます。道路の幅、建物の種類、地名、市区町村の境界などです[4]。地名は、市区町村の役場で確認したり、資料を集めたりします[4]。地図に書かれる地名や施設名は、現地調査で得た正確な名称です[1]。

高速道路のように新しくできたものが、手元の空中写真に写っていないこともあります。そのときは、参考にする図面や、人工衛星で位置を測る技術(GNSS)を使ってデータを取ります[4]。

空から撮る写真と、地上を歩く目。この二つがそろって、はじめて「何があるか」まで分かる地図になります。取ったデータは、どうやって人が読める地図に仕上がるのでしょうか。

現地調査では、空中写真から判明しない情報を現地で確認する。道路の幅、建物の種類、地名、市区町村の境界などを調べ、地名は市区町村役場で確認し資料も集める[4]。地図に載る地名や施設名は、この現地調査で得た名称である[1]。

新しい高速道路などは、撮影した写真に写っていない場合がある。その場合は参考図面やGNSS(人工衛星で位置を測る仕組みの総称で、GPSなどを含む)を活用してデータを取る[4]。写真が古いことは、写真測量の限界の一つである。

図化では位置と高さ、現地調査では種類と名前と境界が加わる。そろったデータは、そのままでは記号の決まりに沿っておらず、人が見やすい形でもない。ここから先は、見やすく仕上げる仕事になる。

4. 線の データは、どうやって 見やすい 地図に なるの?

4. 集めたデータは、どうやって地図の形に仕上がるのか

4. 編集と提供:図式にしたがう表現と、紙・ウェブの両方の形

つぎは「へんしゅう」です。集めた データに、道路か 川か などの なまえを つけます。そして、地図の 記号の きまりに あわせて、人が 見やすい かたちに します[5]。

むかしは、ペンと すみで 手で えがいて いました。いまは コンピューターで マウスを つかって しあげます[5]。

できあがった 地図は、ウェブの 地図や、すうじの データで 見られます。紙に いんさつした 地図も あります[6]。

編集では、図化で取ったデジタルのデータに属性をつけて原データにし、決められた記号や表現(図式)にそろえて、人が見やすい地図に加工します。作業はコンピューターの上で、マウスを使って行います[5]。かつては、ペンと墨で描いていました[5]。

作り方は、ここまでを合わせて、撮影・現地調査・図化・編集・提供の5段階です[6]。提供では、ウェブ上の地図や、CD-ROMなどの数値データのほか、アルミ版を使ってオフセット印刷した紙の地図も出されます[6]。

手描きの時代は、1枚の地図を作るのに何か月もかかる作業だったそうです[1]。2万5千分1地形図は約4400面で日本全土をおおい、長く基本の地図として使われてきました[1]。ところで、この写真の方法は、昔からあったのでしょうか。

編集は、図化で得たデータをコンピュータ上でマウスにより処理し、属性を付けて原データにし、図式で規定された表現に加工して、人が使いやすい地図に仕上げる工程である。かつてはペンと墨で描いていた[5]。

全工程は撮影・現地調査・図化・編集・提供の順で、提供はウェブ(地理院地図など)、CD-ROM・DVD-ROMの数値データ、アルミ版の印刷原版をもとにオフセット印刷した刊行図の形で行われる[6]。

手描きだった時代には、1枚の地図の作成に何か月もかかった[1]。この所要期間は当時の話で、現在の期間ではない。2万5千分1地形図は約4400面で全国をカバーする[1]。この方法は、いつ、何をきっかけに主流になったのか。

5. 写真の 前は、どうやって 地図を つくって いたの?

5. 写真の前の時代、地図は歩いて測っていた

5. 歩いて測る時代から写真測量へ:剱岳に三角点を置いた測量隊

むかしの 地図は、人が 歩いて はかって つくりました。「いのうただたか」の 時代から、昭和の はじめまで、そうでした[1]。

1907ねんの 7月には、地図の ための チームが、「三角点」という 目じるしを うめるために、つるぎだけの 山の てっぺんに ちょうせんしました[10]。

そのあと、ひこうきから とる 写真が あらわれました。写真から 地図を つくる やりかたが、ふつうに なって いきました[1]。

江戸時代の伊能忠敬の地図から昭和の初めごろまで、地図は実際に現地を歩いて測っていました[1]。

1907年(明治40年)7月には、陸地測量部の測量官・柴崎芳太郎(1876〜1938)の測量隊が、三角点を埋めるために剱岳の山頂に挑みました[10]。2007年には100年の節目として、国土地理院が記念の行事を開いています[10]。

大きく変えたのは、第二次世界大戦の前後に登場した空中写真でした。戦後は空中写真から地図を作る技術が確立し、主流になりました[1]。歩く測量から写真の測量へ、一度に入れかわったのではなく、時間をかけて移っていったということです。写真を使う方法は、今、どこまで進んでいるのでしょうか。

江戸時代の伊能忠敬の地図から昭和初期までは、地図は現地を歩いて測量して作られた。大きな転機は第二次世界大戦前後に登場した空中写真で、戦後は空中写真から地図を作る技術が確立し、地図作製の主流となった[1]。ただし、切り替わりは一度にではなく、段階的だったと考えるのが自然である。

歩く測量の象徴的な場面が、1907年(明治40年)7月の剱岳(つるぎだけ)である。陸地測量部(りくちそくりょうぶ)の測量官・柴崎芳太郎(しばざき よしたろう、1876〜1938)を隊長とする測量隊が、三角点を埋めるため山頂に挑んだ。2007年(平成19年)の100年に、国土地理院は三等三角点の設置や地図展などの記念事業を行っている[10]。

2万5千分1地形図は、陸地測量部・地理調査所・国土地理院により、明治43年から平成21年の更新停止まで全国で整備された[7]。整備の開始年について、資料によっては明治41年とするものもあり、この記事では国立国会図書館の記載にしたがった。では、更新停止のあと、地図はどうなったのか。

6. 道路が できた 日に、地図も かわるって ほんとう?

6. 道路が開通する日に、地図も新しくなるのはなぜか

6. 電子国土基本図:面的更新と迅速更新で、新しい道路を開通日に載せる

いまの 日本の 地図は、紙だけでなく、すうじの「電子国土きほんず」にも なって います。2009ねんどから、すすめられて います[8]。

この 地図の 直しかたは 2つ あります。ひとつは、新しい 写真を つかって、ひろい 場所を まとめて 直すやりかた。もうひとつは、道路や 大きな たてものが かわった とき、すぐに 直すやりかたです[9]。

新しい 道路は、できる 前に 工事の 図面を もらって、地図に のせる じゅんびを します。ですから、道路が 開通する 日には、地図にも えがかれて います[1]。

国土地理院は、平成21年度から、紙の2万5千分1地形図に代わるデジタルの「電子国土基本図」の整備を進めています。地図情報の精度は、都市部は2500分1相当以上、そのほかの地域は2万5千分1相当以上です[8]。

更新には2通りあります。最新の資料や空中写真を使って、まとまった地域を一度に直す「面的更新」。道路や大きな建物のような大事なものが変わったとき、公的な資料を使って素早く直す「迅速更新」です[9]。

新しい道路は、開通の前に管理者から工事の図面をもらって地図に反映し、開通日に地図に描かれるようにしている、と紹介されています[1]。何年ごとに更新するという決まった数字は、公式のページには書かれていません。

東日本大震災のあとには、被災地のまちづくりの計画のため、2500分1の地図が地方公共団体と協力して作られました。5月に撮影し、9月に完成、延べ700人が関わったと紹介されています[1]。ここまでの工程を知ると、地図の見え方が少し変わりませんか。

国土地理院は平成21年度から、紙の2万5千分1地形図に代わり、デジタル形式の電子国土基本図(地図情報・オルソ画像・地名情報)へ体系を転換して整備している。地図情報は、都市域で2500分1相当以上、その他の地域で2万5千分1相当以上の精度で整備される[8]。

更新は2方式である。最新の資料や空中写真を使ってまとまった区域を一括更新する面的更新と、道路や大規模建築物に変化が生じたとき、公共測量の成果や公的機関の資料で素早く直す迅速更新である[9]。更新周期の年数は、公式ページの記述に見当たらない。

新しい道路は、開通前に管理者から工事図面を受け取って地図に反映し、開通日に描かれるようにしている[1]。写真撮影による更新を待たずに済ませる工夫と読める。

東日本大震災の被災地では、2500分1の災害復興計画基図が、地方公共団体と協力して作られた。5月に写真撮影し9月に完成、延べ700人が関わり、まちづくり計画などに使われた[1]。さて、この工程を、自分の目と手で追体験できるだろうか。

7. 目の 前の ゆびで、立体に 見える ひみつを ためして みよう

7. 指を使って、地図づくりの立体視を体験する

7. 視差を自分の目で試し、地形図の工程を原典で確かめる

こんな ことを して みましょう。うでを まっすぐ のばして、ゆびを 1ぽん 立てます。ゆびの むこうに、かべの カレンダーなど、とおくの ものを 見ます。

みぎ目だけ とじて、ひだり目で 見ます。つぎに、ひだり目だけ とじて、みぎ目で 見ます。ゆびの いちが、とおくの ものに くらべて、ずれて 見えませんか。

つぎに、ゆびを 目の 近くに 持って きて、同じ ことを します。ずれ方は、どう かわるでしょう。

地図を つくる 人は、すこし ずれた 2まいの 写真から、高さを 見つけます。ゆびの 実けんでは、左右の 目で 見た ゆびの いちの ずれを たしかめました。空から とった 写真も、すこし ずれて 見えることが 手がかりに なります。目を いためない ように、むりは しないでください。

腕を伸ばして、人差し指を1本立てます。指の向こうに、壁のカレンダーなど遠くのものが見えるようにして、右目だけ、次に左目だけで見くらべてください。指が、遠くのものに対してずれて見えます。次に、指を目の近くに引き寄せて、同じことをします。ずれ方がどう変わるかを見ます。

見る位置が少しずれると、近いものほどずれが大きく見えます。指の実験では、左右の目で見た位置のずれを確かめました。空中写真の立体視でも、少しずれた位置から撮った2枚の見え方のちがいが手がかりになります。目を疲れさせないよう、1〜2回で十分です。

家の近くの地図を、国土地理院の「地理院地図」で見ると、道路や建物、等高線が見えます。図化で描かれた線と、現地調査で確かめられた名前が、一枚の地図の上で重なっているのだと思って眺めると、見え方が変わるかもしれません。原典は、国土地理院の「空中写真による2万5千分1地形図の作成方法」のページです。

視差の体験:腕を伸ばして指を立て、遠くの目標を背景に、右目と左目で交互に見る。指の見かけの位置が背景に対してずれる。指を目に近づけると、ずれは大きくなる。近いものほど視差が大きいことを、自分の目で確認できる。この実験で確かめられるのは、左右の目の位置のずれによる見え方の差である。空中写真の立体視でも、少しずれた位置から撮った2枚の見え方の差が、高さの手がかりになる。

家の近くの地形図を、国土地理院の「地理院地図」で表示し、道路・建物・等高線・地名を眺めてみる。それぞれが、図化(位置と高さ)、現地調査(種類・名称・境界)、編集(図式による表現)のどの工程の成果かを考えると、5工程の分担が見えてくる。

原典は、国土地理院の「空中写真による2万5千分1地形図の作成方法」と、各工程のページ(撮影・図化・現地調査・編集・提供)、電子国土基本図のページである。更新方式の一覧と、広報誌の特集『地図と測量の技術大紹介』の記述を読み比べると、写真測量と現地調査の役割分担や、更新の工夫が細かく分かる。

しらべた もとの じょうほう

参考にした情報源

参考にした情報源と、その使い方

工程や数字は、下の公的機関の資料にある内容をまとめたものです。重なりの数字は目安で、現在の更新の頻度は資料に書かれていません。

  1. 国土交通省 広報誌 特集「地図と測量の技術大紹介」(国土地理院)https://www.mlit.go.jp/common/001067044.pdf (歩く測量から写真測量への移り変わり、対空標識、現地調査、手描きの時代、開通日の更新、復興の地図)
  2. 国土地理院「撮影」(空中写真による2万5千分1地形図の作成)https://www.gsi.go.jp/MAPSAKUSEI/25000SAKUSEI/satsuei-satsuei.html (写真の重なりと立体視)
  3. 国土地理院「図化」https://www.gsi.go.jp/MAPSAKUSEI/25000SAKUSEI/zuka-zuka.html (図化機による立体視、「まだ地図とは呼べない」)
  4. 国土地理院「現地調査」https://www.gsi.go.jp/MAPSAKUSEI/25000SAKUSEI/genchichousa-genchichousa.html (現地で確かめること、新しい道路の扱い)
  5. 国土地理院「編集」https://www.gsi.go.jp/MAPSAKUSEI/25000SAKUSEI/henshu-henshu.html (図式による仕上げ、墨の時代)
  6. 国土地理院「空中写真による2万5千分1地形図の作成方法」https://www.gsi.go.jp/MAPSAKUSEI/25000SAKUSEI/25000SAKUSEI-25000sakusei.html (5つの工程、提供の形)
  7. 国立国会図書館 リサーチ・ナビ「地図:地形図」https://ndlsearch.ndl.go.jp/rnavi/maps/post_475 (2万5千分1地形図の整備期間)
  8. 国土地理院「電子国土基本図」https://www.gsi.go.jp/kibanjoho/kibanjoho40025.html (紙の地形図から電子国土基本図への移行、精度)
  9. 国土地理院「電子国土基本図(地図情報)」https://www.gsi.go.jp/kibanjoho/mapinfo_what.html (面的更新と迅速更新)
  10. 国土地理院 北陸地方測量部「剱岳測量100年記念事業」https://www.gsi.go.jp/hokuriku/100syuunen-index.html (1907年の三角点埋設)

なおした ところ

更新履歴

更新履歴(改版の記録)

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