特許 6514901 測量データ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6514901

(24)【登録日】2019年4月19日

(45)【発行日】2019年5月15日

(54)【発明の名称】測量データ処理装置

(51)【国際特許分類】

   G01C 7/02 20060101AFI20190425BHJP

【ＦＩ】

   G01C7/02

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-16034(P2015-16034)

(22)【出願日】2015年1月29日

(65)【公開番号】特開2016-142535(P2016-142535A)

(43)【公開日】2016年8月8日

【審査請求日】2018年1月12日

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）国等の委託研究の成果に係る特許出願（平成２６年度国土技術政策総合研究所、レーザプロファイラ等の既存資産を用いた３次元ＣＡＤデータの生成・活用技術に関する研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願）

(73)【特許権者】

【識別番号】500063228

【氏名又は名称】田中 成典

(73)【特許権者】

【識別番号】502235692

【氏名又は名称】中村 健二

(73)【特許権者】

【識別番号】515027602

【氏名又は名称】窪田 諭

(73)【特許権者】

【識別番号】511121768

【氏名又は名称】今井 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100092956

【弁理士】

【氏名又は名称】古谷 栄男

(74)【代理人】

【識別番号】100101018

【弁理士】

【氏名又は名称】松下 正

(72)【発明者】

【氏名】田中 成典

(72)【発明者】

【氏名】中村 健二

(72)【発明者】

【氏名】窪田 諭

(72)【発明者】

【氏名】梅▲原▼ 喜政

(72)【発明者】

【氏名】櫻井 淳

(72)【発明者】

【氏名】今井 龍一

【審査官】 河内 悠

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１９１７９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２０２５１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 点群座標データを用いた３次元モデルの自動生成に関する研究，知能と情報(日本知能情報ファジィ学会誌，２０１１年，Vol.23,No.4，p572-590

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｃ ５／００−１５／１４

Ｇ０６Ｔ １／００− １／４０

Ｇ０６Ｔ ３／００− ５／５０

Ｇ０６Ｔ ７／００− ７／９０

Ｇ０６Ｔ ９／００− ９／４０

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

測量データに基づいて地表面を抽出する測量データ処理装置であって、
対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、
対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、
前記横断面上の計測点に基づいて、平坦な地表面を抽出する平坦地表面抽出手段と、
を備えた測量データ処理装置において、
前記平坦地表面抽出手段は、前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、当該取得した計測点を選択計測点とし、当該幅に含まれる他の全ての計測点を削除し、
当該選択計測点に基づいて平坦地表面を抽出することを特徴とする測量データ処理装置。

【請求項2】

測量データに基づいて地表面を抽出する測量データ処理装置をコンピュータによって実現するための測量データ処理プログラムであって、コンピュータを、
対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、
対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、
前記横断面上の計測点に基づいて、平坦な地表面を抽出する平坦地表面抽出手段として機能させるための測量データ処理プログラムにおいて、
前記平坦地表面抽出手段は、前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、当該取得した計測点を選択計測点とし、当該幅に含まれる他の全ての計測点を削除し、
当該選択計測点に基づいて平坦地表面を抽出することを特徴とする測量データ処理プログラム。

【請求項3】

請求項１の装置または請求項２のプログラムにおいて、
前記設定投影手段は、断面形状データによるブレークラインの方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定することを特徴とする装置またはプログラム。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記平坦地表面抽出手段は、隣接する選択計測点の角度に基づいて平坦地表線を抽出し、各横断面の平坦地表線をつないで平坦地表面とすることを特徴とする装置またはプログラム。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかの装置またはプログラムにおいて、
前記平坦地表面抽出手段は、所定以上の幅があり、最も標高の高い平坦地表線より上部の計測点を削除して平坦にすることを特徴とする装置またはプログラム。

【請求項6】

請求項１、３〜５のいずれかの装置において、さらに、
各横断面の平坦地表線の端部の変化点をつないだブレークラインを抽出するブレークライン抽出手段を備えていることを特徴とする装置。

【請求項7】

請求項２〜５のいずれかのプログラムにおいて、コンピュータを、さらに、
各横断面の平坦地表線の端部の変化点をつないだブレークラインを抽出するブレークライン抽出手段として機能させるためのプログラム。

【請求項8】

測量データに基づく処理を行うために、測量データを選択する測量データ処理装置であって、
対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、
対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、
前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、当該計測点を選択計測点とし、当該幅に含まれる他の全ての計測点を削除し、当該選択計測点に基づいて平坦な地表面を抽出する平坦地表面を抽出する選択する計測点選択手段と、
を備えた測量データ処理装置。

【請求項9】

測量データに基づく処理を行うために、測量データを選択する測量データ処理装置をコンピュータによって実現するための測量データ処理プログラムであって、コンピュータを、
対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、
対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、
前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、当該計測点を選択計測点とし、当該幅に含まれる他の全ての計測点を削除し、当該選択計測点に基づいて平坦な地表面を抽出する平坦地表面を抽出する選択する計測点選択手段として機能させるための測量データ処理プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は測量データに基づいて、水平地表面やブレークラインなどの特徴形状を抽出するための装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

河川などの管理において、航空写真などから形状の特徴として水平地表面やブレークライン（地形線）を導くことが行われている。たとえば、作業者が写真を見ながら目視で、水平地表面やブレークラインを描いている。

【0003】

また、航空レーザ測量（ＬＰ）などの点群データ（三次元地形データ）に基づいて形状を把握することも行われている。この場合、測量によって得られた点群データに基づいて、コンピュータにより水平地表面やブレークラインを生成することが行われている。

【0004】

たとえば、特許文献１には、点群データに基づいてブレークライン（地形線）を算出することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００３−３２９４４０

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、作業者が目視によって水平地表面やブレークラインを見いだす方法は、効率が悪く、また、作業者によって抽出の精度がまちまちであった。

【0007】

一方、特許文献１の技術では、コンピュータによって自動的にブレークラインなどを見いだすことができるという点において、客観性や効率の面から好ましいものである。

【0008】

しかし、特許文献１の技術では、あらゆる方向におけるブレークラインを考慮しているため、本来必要な方向のブレークラインを抽出するためにはノイズが多く、処理が複雑になるという問題があった。このため、水平地表面も性格に抽出できないという問題があった。加えて、三次元空間から直接的に地表面やブレークラインを抽出しようとしているので、この点においても処理が複雑であるという問題があった。

【0009】

さらに、水平地表面やブレークラインを生成する際に、測定誤差を含むデータも用いているので、処理が煩雑になるだけでなく、抽出の精度が十分であるとはいえなかった。

【0010】

この発明は、上記のような問題点の少なくとも一つを解決して、効率的で精度のよい測量データ処理を行うことのできる測量データ処理装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

独立して適用可能な、本発明のいくつかの特徴を以下に示す。

【0012】

(1)(2)この発明にかかる測量データ処理装置は、測量データに基づいて地表面を抽出する測量データ処理装置であって、対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、前記横断面上の計測点に基づいて、平坦な地表面を抽出する平坦地表面抽出手段とを備えている。

【0013】

したがって、横断面における形状に基づいて地表面を抽出しているので、処理効率がよく精度のよい抽出を行うことができる。

【0014】

(3)この発明にかかる測量データ処理装置は、設定投影手段が、断面形状データによるブレークラインの方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定することを特徴としている。

【0015】

したがって、平坦地表面を抽出するための横断面を適切に設定することができる。

【0016】

(4)この発明にかかる測量データ処理装置は、平坦地表面抽出手段が、前記横断面の幅方向に近接する複数の計測点について、標高の低いものを選択計測点とし、当該選択計測点に基づいて平坦地表面を抽出することを特徴としている。

【0017】

したがって、計測誤差を低減して正確に平坦地表面を抽出することができる。

【0018】

(5)この発明にかかる測量データ処理装置は、平坦地表面抽出手段が、前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、全てのエリアに関して当該幅に含まれる計測点のうち前記取得した計測点を選択計測点とすることを特徴としている。

【0019】

したがって、より詳細に誤差データを排除することができる。

【0020】

(6)この発明にかかる測量データ処理装置は、平坦地表面抽出手段が、隣接する選択計測点の角度に基づいて平坦地表線を抽出し、各横断面の平坦地表線をつないで平坦地表面とすることを特徴としている。

【0021】

したがって、精度よく平坦地表面を抽出することができる。

【0022】

(7)この発明にかかる測量データ処理装置は、平坦地表面抽出手段が、所定以上の幅があり、最も標高の高い平坦地表線より上部の計測点を削除して平坦にすることを特徴としている。

【0023】

したがって、平坦面の上にあるものに起因したノイズデータを排除することができる。

【0024】

(8)(9)この発明にかかる測量データ処理装置は、各横断面の平坦地表線の端部の変化点をつないだブレークラインを抽出するブレークライン抽出手段を備えている。

【0025】

したがって、精度よくブレークラインを抽出することができる。

【0026】

(10)(11)この発明にかかる測量データ処理装置は、測量データに基づく処理を行うために、測量データを選択する測量データ処理装置であって、対象物の計測点について計測した、三次元計測データの集まりである点群データを取得する点群データ取得手段と、対象物の延長方向に所定の間隔をおいて複数の横断面を設定し、当該横断面に近接する計測点を横断面上に投影する設定投影手段と、前記横断面を高さ方向に複数のエリアに分割し、標高の低いエリアから順に、当該エリアに含まれる計測点を取得し、取得した計測点の横断面における幅方向の距離が所定値以下であれば、全てのエリアに関して当該幅に含まれる計測点のうち前記取得した計測点を選択する計測点選択手段とを備えている。

【0027】

したがって、ノイズデータを排除して測量データ処理のために必要なデータを選択することができる。

【0028】

「点群データ取得手段」は、実施形態においては、ステップＳ１がこれに対応する。

【0029】

「断面設定手段」は、実施形態においては、ステップＳ３がこれに対応する。

【0030】

「計測点投影手段」は、実施形態においては、ステップＳ５がこれに対応する。

【0031】

「計測点選択手段」は、実施形態においては、ステップＳ６がこれに対応する。

【0032】

「角度変化抽出手段」は、実施形態においては、ステップＳ７がこれに対応する。

【0033】

「ブレークライン生成手段」は、実施形態においては、ステップＳ１０がこれに対応する。

【0034】

この発明において、「プログラム」とは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソース形式のプログラム、圧縮処理がされたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む概念である。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】この発明の実施形態による測量データ処理装置の機能ブロック図である。

【図2】測量データ処理装置のハードウエア構成である。

【図3】測量データ処理プログラムのフローチャートである。

【図4】横断面設定の処理を説明するための図である。

【図5】点群データ抽出のフローチャートである。

【図6】点群データ抽出のフローチャートである。

【図7】点群データの例である。

【図8】点群データ抽出処理を説明するための図である。

【図9】点群データ抽出処理を説明するための図である。

【図10】横断面に投影された計測点を示す図である。

【図11】計測点選択のフローチャートである。

【図12】計測点選択処理を説明するための図である。

【図13】計測点選択処理を説明するための図である。

【図14】天端面抽出のフローチャートである。

【図15】ノイズ排除処理を説明するための図である。

【図16】天端面生成を説明するための図である。

【図17】格子データ生成を説明するための図である。

【発明を実施するための形態】

【0036】

１．全体構成
図１に、この発明の一実施形態による測量データ処理装置の機能ブロック図を示す。点群データ取得手段２は、河川などの対象物について、航空レーザ測量（ＬＰ）などの点群データ（三次元地形データ）１８を取得する。点群データ１８は、各計測点の三次元計測データの集まりである。点群データ１８は、記録部２０に記録される。

【0037】

この実施形態において、設定投影手段４は、断面設定手段１０と計測点投影手段１２を有している。断面設定手段１０は、河川などの対象物の延長方向に所定間隔を置いて複数の横断面Ｓを設定する。この実施形態では、対象物に沿った候補ブレークラインに所定間隔を置いて複数の横断面Ｓを設定するようにしている。

【0038】

計測点投影手段１２は、各横断面Ｓについて近接する計測点を選択する。この実施形態では、横断面Ｓに沿って所定区間ΔＬを設定し、横断面Ｓに垂直な方向に選択幅ΔＷを設定している。各所定区間ΔＬにおいて選択される計測点の数は、選択幅ΔＷの大きさによって変わる。つまり、選択幅ΔＷが大きいほど、多くの計測点が選択されることになる。この実施形態では、所定区間ΔＬのそれぞれにおいて、所定基準によって（たとえば、選択される計測点の数所定数を上回るように、所定区間ΔＬ内における計測点のＸ値の標準偏差が所定値以上（所定以上のばらつきとなるよう）となるように）所定区間ΔＬごとに選択幅ΔＷを変化させて、計測点を選択する様にしている。

【0039】

さらに、計測点投影手段１２は、選択した計測点を、横断面Ｓ上に来るように平行移動する。つまり、高さ方向の計測値を維持しつつ、横断面Ｓ上まで移動する。

【0040】

したがって、横断面Ｓの近傍に多くの計測点があれば、当該区間では、これら計測点が抽出される。横断面の近傍にある計測点が少ない場合には、当該区間では、より遠くにある計測点も含めて抽出される。

【0041】

このようにして抽出された計測点に基づいて、平坦地表面抽出手段６が、平坦な地表面を抽出する。この実施形態において、平坦地表面抽出手段６は、計測点選択手段１４と角度変化抽出手段１６を有している。

【0042】

計測点選択手段１４は、横断面Ｓの計測点Ｐのうち標高の低いもの（図において丸印を付した計測点）を選択する。角度変化抽出手段１６は、このようにして選択した計測点Ｐを並べたときの角度変化をみて、平坦地表面ＦＳを見いだす。

【0043】

ブレークライン生成手段８は、各横断面Ｓの変化点Ｖを接続してブレークライン２２を生成する。

【0044】

２．ハードウエア構成
図２に、この発明の一実施形態による測量データ処理装置のハードウエア構成を示す。ＣＰＵ３０に、メモリ３２、ディスプレイ３４、ハードディスク３６、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ３８、マウス／キーボード４０が接続されている。ハードディスク３６には、オペレーティングシステム４２、測量データ処理プログラム４４、横断面形状データ４８などが記録されている。

【0045】

測量データ処理プログラム４４は、オペレーティングシステム４２と協働してその機能を発揮するものである。これらプログラムは、ＤＶＤ−ＲＯＭ４６に記録されていたものを、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ３８を介して、ハードディスク３６にインストールしたものである。なお、インターネットを介してダウンロードしたものであってもよい。

【0046】

３．測量データ処理プログラム４４の処理
図３に、測量データ処理プログラム４４のフローチャートを示す。ＣＰＵ３０は、河川や道路などの計測点について計測した三次元計測データの集まりである点群データ１８を取得し、ハードディスク３６に記録する（ステップＳ１）。点群データ１８は、各測量点についてのＸ、Ｙ、Ｚ座標の数値データの集合である。点群データ１８は、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体から読み込んでもいいし、ネットワークなどを介して取り込むようにしてもよい。

【0047】

この実施形態では、レーザプロファイラ測量（ＬＰ測量）によって得た点群データを用いている。ＬＰ測量とは、航空機に搭載したレーザスキャナから地上にレーザ光を照射し、反射したレーザ光との時間差により得られる地上までの距離と、ＧＰＳ測量機、ＩＭＵ（慣性計測装置）から得られる位置とに基づいて、地形の三次元データを測量するものである。なお、車などを用いて測量した三次元データを用いることもできる。

【0048】

3.1横断面の設定と計測点の投影
次に、ＣＰＵ３０は、候補となるブレークラインを設定する（ステップＳ２）。この実施形態では、既に生成されている過去の断面形状データ４８（河川などの所定間隔に生成された断面形状データ）の変化点を結ぶ線（スプライン曲線）によって候補ブレークラインを生成するようにしている。たとえば、図４Ａに示すように、断面形状データ４８の法肩を結ぶ線を候補ブレークライン５０として生成する。

【0049】

ＣＰＵ３０は、この候補ブレークライン５０を点群データ１８に重ねる。両者の座標位置は、基準となる座標（たとえば距離標の座標）に基づいて合わせるようにすればよい。

【0050】

なお、過去の断面形状データ４８がない場合などは、航空写真などの地図をディスプレイ３４に表示し、ユーザがマウス４０を操作して、候補ブレークライン５０を入力するようにしてもよい。この場合も、基準となる座標に基づいて両者の座標位置を合わせるようにすればよい。

【0051】

続いて、ＣＰＵ３０は、図４Ｂに示すように、この候補ブレークライン５０に垂直な横断面Ｓを、候補ブレークライン５０に沿って生成する（ステップＳ３）。なお、この実施形態では、候補ブレークライン５０に対して垂直に横断面Ｓを生成しているが、垂直でなく任意の角度でよい。

【0052】

次に、ＣＰＵ３０は、生成した横断面Ｓに対し、近傍の計測点Ｐを抽出して投影する（ステップＳ５）。この処理の詳細を、図５、図６に示す。

【0053】

まず、ＣＰＵ３０は、対象横断面を含む矩形を生成する（ステップＳ５０１）。図７に、点群データ１８を模式的に示す。多数の計測点Ｐが示されている。各計測点Ｐは、Ｘ値、Ｙ値、Ｚ値を有している。なお、図７において、高さを表すＺ値は紙面に垂直な方向であるため表現されていない。

【0054】

ＣＰＵ３０は、対象横断面Ｓを含む矩形５２を生成する。生成された矩形５２と、これに含まれる点群データ１８の計測点Ｐを、図８Ａに示す。

【0055】

ＣＰＵ３０は、この矩形５２を、対象横断面Ｓに沿って複数の区間ΔＬに分割する（ステップＳ５０２）。この実施形態では、等間隔の区間ΔＬに分割しているが、異なる大きさの区分ΔＬに分割するようにしてもよい。

【0056】

次に、ＣＰＵ３０は、対象横断面Ｓを中心とした対象幅ΔＷ1の範囲にある計測点Ｐの数を計数する（ステップＳ５０４）。計測点Ｐの数がしきい値を超えていれば、当該対象幅ΔＷ1の範囲内にある計測点Ｐを選択し（ステップＳ５０８）、これらを用いて横断面形状データの生成を行う。

【0057】

計測点Ｐの数がしきい値を超えていなければ、対象幅をΔＷ1からΔＷ2に広げる（ステップＳ５０６）。つまり、対象横断面Ｓに垂直な方向に広げる。そして、対象幅ΔＷ2の範囲にある計測点Ｐの数を計数する（ステップＳ５０４）。計測点Ｐの数がしきい値を超えていれば、当該対象幅ΔＷ2の範囲内にある計測点Ｐを選択し（ステップＳ５０８）、これらを用いて横断面形状データの生成を行う。

【0058】

以上の処理を繰り返し、対象幅に含まれる計測点Ｐが所定数を超えるまで、対象幅を広げていく。このようにすることで、できるだけ対象横断面Ｓに近い計測点Ｐを用いつつ、形状を把握するために必要な数の計測点Ｐを選択することができる。

【0059】

なお、対象幅を広くした結果、対象幅が矩形５２の幅を超えた場合には、計測点Ｐの数が条件を満たしていなくとも、これを以後の処理のために選択する（ステップＳ５０８）。

【0060】

ＣＰＵ３０は、以上のようにして選択した計測点Ｐを対象横断面Ｓに投影する。つまり、各計測点Ｐを対象横断面Ｓに垂直に移動し、対象横断面Ｓ上に位置させる。対象横断面Ｓ上に、多数の計測点Ｐがないと、ブレークラインを得るための変化点を得ることができないからである。

【0061】

この投影処理の詳細は以下のとおりである。各計測点や左基準位置（横断面Ｓの左端など）５０Ｌ、右基準位置（横断面Ｓの右端など）５０Ｒについて、高さ方向を考慮せず、図９Ａに示すような平面を想定する。ＣＰＵ３０は、左基準位置５０Ｌと右基準位置５０Ｒを結ぶ横断側線ＳＬ（対象横断面Ｓの高さがないもの）に対し、対象とする計測点Ｐから垂線５４を引く。垂線５４と横断側線ＳＬとの交点Ｋを求める（ステップＳ５１０）。

【0062】

ＣＰＵ３０は、左基準位置５０Ｌから交点Ｋまでの距離を算出し、これをｘ値とする（ステップＳ５１１）。また、計測点Ｐの高さ方向の値をそのままｚ値とする（ステップＳ３１２）。このようにして、計測点Ｐは、図９に示すように、対象横断面Ｓ（水平方向にｘ軸、高さ方向にｚ軸）の上に投影される（ステップＳ３１３）
ＣＰＵ３０は、この投影処理をステップＳ３０８において取得した全ての計測点Ｐについて行う（ステップＳ５０９、Ｓ５１４）。このようにして、当該区間ΔＬにおける対象横断面Ｓ上の点群データを得ることができる。得られた必要点群データの例を、図１０Ａに示す。

【0063】

ＣＰＵ３０は、以上の点群データを抽出する処理を、全ての区間について実行する（ステップＳ３０３、Ｓ３１４）。したがって、図１０Ｂに示すように、各区間における点群データを得ることができる。

【0064】

3.2計測点の選択
次に、ＣＰＵ３０は、横断面に投影した計測点Ｐについて、変化点を見いだすために用いる計測点を選択する（図３、ステップＳ６）。計測点選択のフローチャートを、図１１に示す。

【0065】

まず、ＣＰＵ３０は、当該横断面に投影した計測点Ｐのうち、最大のｚ値（標高）をもつものと、最小のｚ値（標高）を持つものを選択する（ステップＳ６０１）。次に、この最大計測点と最小計測点とを含むように、Ｚ方向に所定区分に分割する。この状態を示したのが、図１２Ａである。図においては、区分Ｅ1から区分Ｅ5までの５つの区分に分割されている。

【0066】

次に、ＣＰＵ３０は、最も下の区分Ｅ1に含まれる計測点Ｐを選択する（ステップＳ６０４）。図１２Ｂに示すように、計測点Ｐ1とＰ2が選択される。ＣＰＵ３０は、選択した計測点Ｐ1、Ｐ2のＸ方向距離Ｆが、しきい値（たとえば５０cm）より小さいかどうかを判断する（ステップＳ６０５）。しきい値より小さければ、計測点Ｐ1と計測点Ｐ2のＸ座標範囲にある計測点を対象外とする（ステップＳ６０６）。図１２Ｂの場合であれば、計測点Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5を対象外とする。しきい値より大きければ、ステップＳ６０６は実行しない。

【0067】

近接したＸ距離に計測点がある場合、そのＸ範囲であって、それより上の区分にある計測点は、計測誤差である可能性が高いからである。つまり、短い距離の間に、標高が乱高下することは考えにくく、レーザ測距であれ写真測距であれ、地表を計測する場合、地表上の草木などによって、上部方向に誤差を生じる可能性が高いからである。

【0068】

一方、２点間の距離が離れている場合には、両計測点のＸ範囲における上の区分の計測点は、実際に地表の標高が高くなっている可能性もあることから、対象外としないようにしている。

【0069】

次に、ＣＰＵ３０は、一つ上の区分Ｅ2について同様の処理を行う。図１３Ａに示すように、対象外とした計測点Ｐ3、Ｐ4、Ｐ5を除外して処理を行う。したがって、図１３Ｂに示すように、計測点Ｐ6が新たに選択され、計測点Ｐ7が対象外とされる。

【0070】

ＣＰＵ３０は、上記の処理を全ての区分について実行する。これにより、当該横断面について、所望の計測点が選択（選択計測点）されることになる。

【0071】

次に、ＣＰＵ３０は、選択された計測点のそれぞれにつきメディアンフィルタ処理を行う（ステップＳ６０８）。対象とする計測点を含む前後数個（この実施形態では２個）のｚ値の平均をとり、これを対象とする計測点のｚ値とする。これにより、急激な変化（ノイズ）が取り除かれる。

【0072】

3.3角度変化に基づく平坦面の抽出
次に、ＣＰＵ３０は、当該横断面について選択された計測点に基づき、計測点を接続する直線の角度変化に基づき、水平面を抽出する（ステップＳ７）。水平面抽出のフローチャートを図１４に示す。ここでは、水平に対して所定角度にある面を水平面と呼んでいる。

【0073】

ＣＰＵ３０は、まず、横断面の左端の選択計測点を対象選択計測点とし、右隣の選択計測点との角度を算出する。ＣＰＵ３０は、この角度が所定の範囲内（たとえば、−５度から５度）に入っていれば、当該対象選択計測点と隣接する選択計測点は、水平部分の一部であると判断する。次に、隣接する選択計測点を対象選択計測点として、上記の処理を繰り返す。この処理を、右端の選択計測点まで行えば、水平部分を抽出することができる（ステップＳ７０１）。

【0074】

なお、この水平部分の抽出処理は、各計測点を、所定の標高の範囲（下標高から上標高までの範囲（たとえば３０ｃｍの範囲））に区分して行う。したがって、各区分において、平坦部分があればこれが選択される。

【0075】

図１５Ａに示すような場合には、異なる区分において水平部分Ｈ1とＨ2が抽出されることになる。なお、一つの区分において、水平部分が複数見いだされた場合には、誤差である可能性が高いので、低い方の水平部分を、高い方の水平部分にあわせる。つまり、低い方の水平部分の標高を上げて、一つの水平部分とする。

【0076】

次に、ＣＰＵ３０は、抽出された水平部分のうち、所定以上の幅（たとえば、１ｍ以上）があって、最も高い区分にあるものを見いだし、これを天端面とする（ステップＳ７０２）。図１５Ａの場合であれば、水平部分Ｈ2が天端面として選択されることになる。ここで、天端面とは、河川の両岸にある堤防の一番高い水平部分をいうものである。なお、所定の幅以上のものとしたのは、天端面より上に木などがある場合、この部分を天端面とする誤判断を避けるためである。

【0077】

次に、ＣＰＵ３０は、見いだした天端面より高い部分を削除する（ステップＳ７０３）。図１５Ｂの場合であれば、選択計測点ＤＰ（×印を付した点）を削除する。これらは、天端面に植えられた植物や木などである可能性が高いからである。

【0078】

次に、ＣＰＵ３０は、図１５Ｂに示すように、天端面Ｈ2と隣接する斜線ＣＬを延長し、両者の交点を求め、これを変化点Ｖとする（ステップＳ７０４）。このようにして、左端の変化点Ｖと右端の変化点Ｖとの間が天端面であるとして抽出することができる。

【0079】

以上のように、図３のステップＳ５〜Ｓ７によって、横断面における天端面（正確には天端面を構成する点端線）を抽出することができる。ＣＰＵ３０は、この処理を、すべての横断面について繰り返し、すべての横断面について天端線を抽出する（ステップＳ４、ステップＳ８）。

【0080】

続いて、ＣＰＵ３０は、図１６に示すように、各横断面の天端線Ｕを結んで、破線にて示す天端面ＵＦを生成する（ステップＳ９）。さらに、ＣＰＵ３０は、変化点Ｖを接続して、ブレークライン５１を生成する（ステップＳ１０）。これらは、対象物の形状の特徴を表すものとして用いられる。

【0081】

以上のようにして、平坦面（水平面）Ｈ1、Ｈ2を抽出することができる。

【0082】

４．その他
(1)上記実施形態では、対象物の形状の特徴を表すものとして、天端面やブレークラインを抽出している。しかし、いずれか一方のみを抽出するようにしてもよいし、他の特徴を抽出するようにしてもよい。

【0083】

(2)上記実施形態では、河川を対象として説明した。しかし、道路など他の対象物にも適用することができる。道路の場合には、天端面に代えて、道路面を抽出することができる。

【0084】

(3)上記実施形態では、最も高い水辺部分を天端面として抽出している。しかし、候補ブレークラインの高さに近い水平部分を天端面として抽出するようにしてもよい。

【0085】

(4)上記実施形態において算出した選択計測点を、格子状の水平位置を有する測量データに変換するようにしてもよい。選択計測点の水平位置（Ｘ、Ｙ座標値）は、ランダムである。このため、これら選択計測点に基づいて任意の位置で断面形状を得ようとすると、整った形状を得ることが難しい。そこで、図１７Ａに示すように、ＸＹ座標に関し等間隔の格子となる交点において、Ｚ値を有する点ＣＰ、ＣＰ・・・のデータに変換する。

【0086】

この場合、図１７Ｂに示すように、点ＣＰのＺ値は、近接する複数の計測点ＰのＺ値を平均したものとすればよい。なお、この平均値の算出において、距離ｄが小さい計測点ＰのＺ値ほど、ウエイトが高くなるように加重平均を求めるようにすることが好ましい。

【0087】

さらに、このような格子状の点データに加えて、図１７Ａに示すように、ブレークライン５１上の点ＢＰ、ＢＰ・・・についても、点データを生成してもよい。点ＢＰのＺ値の算出方法は、図１７Ｂと同じ方法とすることができる。なお、この実施形態では、格子状の点ＣＰの間隔よりも、ブレークライン５１上の点ＢＰの間隔を密にしている。これにより、これら点データに基づいて任意位置での断面図などを生成する場合に、ブレークライン５１が明瞭に現れるようになる。

【0088】

(5)上記実施形態では、必要点群データ抽出処理において、計測点の数によって計測点を選択するようにしている（ステップＳ５０４、Ｓ５０５）。しかし、計測点の数に代えて、あるいは、計測点の数に加えて、次の条件を選択のための指標としてもよい。

【0089】

たとえば、図８Ｂの所定区間ΔＬに含まれる計測点のＸ値のばらつき（標準偏差）が所定値以上あることを選択条件としてもよい。標準偏差が所定値に達していなければ、対象幅を広げ、選択条件を満足するようにする。

【0090】

あるいは、所定区間ΔＬをさらに細かい微小区間に区分し、各微小区間において計測点があるか否かを判断し、計測点がない微小区間が所定数以上連続していないことを選択条件としてもよい。計測点がない微小区間が所定数以上連続していれば、対象幅を広げ、選択条件を満足するようにする。

【0091】

(6)上記実施形態では、ＰＣを測量データ処理装置としているが、サーバ装置によってこれを実現するよいうにしてもよい。

【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】