国土地理院の基盤地図情報の地形データを無料のGISソフトで表示する

このエントリーでは，基盤地図情報の地形データをGISソフト等で解析できる形に変換し，無料のGISソフトで表示する方法を紹介する。

基盤地図情報について

基盤地図情報とは，国や地方公共団体が整備したデジタル化された地理情報である（詳細）。　なお，国は基盤地図情報を無償でインターネット上で公開することが法律で定められている。ただし，使用には著作権者の許可が必要である（国土地理院の地図についてはこちら）。

今回は特に地形データ（DEM）に注目してみたい。5mメッシュ（正方形のメッシュで，一辺の長さが5mという意味）の地形データは2008年3月から公開されており，範囲を広げてきている。また，10mメッシュについては，2008年10月に四国が整備されて公開され，2009年2月1日からは全国が整備されてダウンロード可能となった。国土地理院が発行している，全国で整備された地形データは50mメッシュしかなかったため，10mとなったことで大幅に解像度が向上した。

5mおよび10mメッシュの地形データは，今後は研究用途でも利用が広がる可能性がある。そこで，公開されいているデータ形式から，プログラムによってGISソフトで読み込みやすい形に変換することを試み，無料のGISソフトであるQuantum GISで表示させてみることにした。

プログラムについて

作成したプログラムはCygwin上で開発して動作確認を行っており，LinuxまたはCygwin上で動くプログラムである（Macでも動く？）。Cプログラムを含むため，Cygwinを使う場合はgccがインストールされている必要がある。Cygwinのインストール方法はウェブ上にたくさんあるので参照されたい。変換プログラムはこちらである。zipファイルを解凍するとフォルダが出てくるので，フォルダごと実行するディレクトリへ移動する。

地形データのダウンロード

今回は10mメッシュの地形データをダウンロードしよう。基盤地図情報のダウンロードサイトへ移動し，「JPGIS 2.0 (GML) 形式」をクリックする。そして画面が切り替わり，ページ下部の「10mメッシュ（標高）」の右にある「地図から選択」をクリックする。そのページの説明に従って，必要なメッシュの箇所を選択し，ダウンロードして解凍する。すると，xml形式のテキストデータが出てくる。そのファイルを，先ほどのプログラムを解凍した時に出てきたフォルダへ移動する。なお，同じ別の箇所を選択してDLして解凍したxmlファイルであれば，先ほどのフォルダへ移動すると，バッチ処理で変換を行うことが可能である。

プログラム実行

データのダウンロード，解凍，移動が完了したら，プログラムのフォルダへ移動し，dem.cshを実行する（一応，Cプログラムのexeファイルはあるが，コンパイルした方が良いかもしれない）。最初にメッシュサイズが10mか5mか聞かれるが，「10m」を入力すると，処理がxmlファイルがある分だけ繰り返し実行される。

このGML形式のファイルは，タイル状になっており，データの格納順番は，北西からx軸の正方向（西→東の順）へ進み，東端に達すると、y軸の負方向（北→南の順）に進み，南東端に至るという順序であり，それがテキストで記載されている。なお，このデータは等緯度経度の投影法である。これをその順番のとおりに浮動小数点(Float)のバイナリデータに変換していく。それを，今回のようなラスタデータの変換が容易なGDALというプログラムで読み込めるように，位置情報を付加しれたヘッダーファイルを生成している（厳密にはENVIフォーマットにしている）。

なお，このプログラムは個々のxmlファイルで変換を行うことが可能である。しかし，データどうしを接合（モザイク）をすることはできない。GDALでは，gdal_merge.pyでできるらしい。

【2009年2月14日追記】
どうやら，gdalwarpでもできるようです。

Quantum GISの表示方法

処理が完了すると，個々のファイルには「ファイル名.bin」と「ファイル名.bin.hdr」という拡張子が付いたファイルができ，これらは本体とヘッダーファイルとなっておりセットとして扱う。これでQuantum GISで読み込むことが可能となる。

Quantum GISを起動し，ラスターレイヤーを追加を選択し，ファイルの種類を一番したの項目を選択し，.binのファイルを選択すると，Quantum GIS上に表示されるはずである。

表示結果例

Quantum GISで表示した例を紹介する。なお，カラーマップは「原色」にして表示した。また，地形データは接合を行っている。

全体的な地形表現は同じである。なお，同じデータ内の色の違いには意味があるが，2つのデータ間の色に違いは意味がないので注意が必要である。2つのデータの地形の表現を観察すると，詳細さがまったく異なっているのが分かる。

以前に紹介したWMSのレイヤーを重ねてみよう。基盤地図情報25000のレイヤーを重ねてみた。なお，オルソ空中写真も容易に重ねることができた。

地形データの作成方法について

10m地形データの作成方法はメタデータでの表記で以下のように示されている。25000分の1地形図の等高線からメッシュデータに変換したデータである。

作成方法（全国の2万5千分1地形図の等高線データ等から不規則三角網(以下、「TIN」という。)を作成して、地表を緯度経度ともに0.4秒(約10ｍ)間隔で区切った方眼（メッシュ）の中心点の標高を記録した。）

http://fgd.gsi.go.jp/metadata/fmdid0-5.xml

一方，5m地形データの作成方法はメタデータでの表記で以下のように示されている。こちらは，空中写真やレーザ測量から直接作成したデータである。

この標高データは、地表を５ｍ間隔で区切った方眼（メッシュ）中心点の標高を、航空レーザスキャナ測量によって取得したデータをもとに、家屋や橋、樹木等を取り除いた地表面データとして作成した高精度な数値標高モデル（DEM)です。

http://fgd.gsi.go.jp/metadata/fmdid0-6.xml

この標高データは、地表0.2秒間隔で区切った方眼（メッシュ）中心点の標高を、写真測量によって取得したデータをもとに、家屋や橋、樹木を取り除いた地表面データとして作成したものです。なお、一部山地等の森林部については表層面データとなっています。

http://fgd.gsi.go.jp/metadata/fmdid0-7.xml

10m地形データは，人によって引かれた等高線から作成しており，1ステップ介していることになる。等高線を作成した時点で詳細な地形表現は削ぎ落とされている。一方，5m地形データは，直接作成している（半自動）ので，空間解像度も高いことも要因だが，より詳細な地形が表現できる。また，空中写真とレーザ測量では，レーザ測量のほうが詳細な地形が表現できる。