ESRIジャパン株式会社 - GISとは？ - 測地成果2000について

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測地成果2000について

ここでは測地成果2000に関してESRI・ERDAS製品を通して解説いたします。測地成果2000に関してより詳しい情報は国土地理院ホームページ内の「世界測地系移行の概要」をご参照ください。なお本ページで利用している文章表現および画像は、国土地理院様の許可を得て使用しています。

■測地成果2000とは？

測地成果2000は、世界測地系に基づく我が国の測地基準点（電子基準点・三角点等）成果で、従来の日本測地系に基づく測地基準点成果と区別するための呼称です。測地成果2000での経度・緯度は、世界測地系であるITRF94座標系（International Terrestrial Reference Frame：国際地球基準座標系）とGRS80（Geodetic Reference System 1980：測地基準系1980）の楕円体を使用して表します。標高については、現在と同様に東京湾平均海面を基準に表します。

	旧（改正前）名称	新（改正後）名称
測地系（座標系）	日本測地系日本測地系（改正前）旧日本測地系 Tokyo Datum	世界測地系 Geocentric Reference System 日本測地系2000 Japanese Geodetic Datum 2000
成果（座標値）	測地成果（改正前）旧成果	測地成果2000 Geodetic Coordinates 2000

参考資料「世界測地系と座標変換」

難しく思えるかもしれませんが、要は以下の二つが変わった（変更する必要がある）ということになります。

1.	ベッセル楕円体（Bessel）と東京データム（Tokyo）を使用していたが、これを世界標準であるGRS80準円体（GRS 1980）とITRF94（JGD2000）に変更する。（旧日本測地系と世界測地系との座標的な差は約450ｍ）
2.	測地網の歪みを修正したものとする。（誤差は最大約9ｍ）

この二つをクリアして、「測地成果2000に対応したデータ」と言えます。

1.に関してはそれほど難しいことではありません。投影変換で事足ります。ArcGISであればベクタ・ラスタともに可能ですし、ERDAS IMAGINEであればラスタは可能です。

	ベクタ	ラスタ
ArcView9.x	シェープ	グリッド
ArcEditor9.x	シェープカバレッジ	グリッド
ERDAS IMAGINE	-	IMG TIFF グリッドなど。。。

2.に関しては多少ややこしい話になります。そもそも「測地網の歪み」とは何を意味するのでしょうか？

■測地網の歪み

測地網の歪み（基準点網のひずみ）とは、明治時代に測量された基準点と、現代測量で測量されたその基準点の位置の差のことです。
明治時代の基準点は見通せる範囲で角度を測り、距離は尺取虫のように基線尺で計っていました。明治時代はGPSもコンピュータもありませんでしたからこの作業は相当大変だったことでしょう。当然、精度的に若干の誤差が含まれました。これに加え、地震などにより、その基準点そのものが、現代までに移動することもありました。まとめると

・	明治時代の測量の精度
・	地殻変動の影響

により、明治時代に計測された基準点の位置が、現代では多少ズレがあるといえます。旧基準点網は東京から見て、約1000ｋｍ離れた札幌の位置が西へ約9ｍ、約900ｋｍ離れた福岡の位置が南へ約4ｍの差があります。

（しかしながら、飛行機も無い時代に約9mの誤差で東京～北海道を計るとは偉大な仕事ですね。。。）

(C)国土地理院

「測地成果2000対応！」と言うためにはこの基準点網のゆがみを何とかしなければなりません。これはなかなか厄介です。なにせ各地域ごとに歪みの値が異なるのですから。

■測地網の歪みを修正する

ベクトルデータの場合

ArcGIS Desktopユーザは、ツール「ArcTKY2JGD」 （サポートページにログイン後、ESRI製品サポート > ArcGIS Desktop > ダウンロードから入手できます）を使用すれば簡単にベクトルデータの旧日本測地系→測地成果2000対応が行えますが、これは国土地理院から提供されているTKY2JGDというソフトウエアのアルゴリズムを使用しています。いったいどうやって地域ごとの歪みを修正しているのでしょうか？

答えは、「地域ごとに変換パラメータを用意している」です。

下記のような三次メッシュの格子点単位の変換パラメータがあらかじめ用意されています。

JGD2000-TokyoDatum Ver.2.1.1
MeshCode dB(sec) dL(sec)
46303582 12.79799 -8.13354
46303583 12.79879 -8.13749
46303584 12.79959 -8.14144
46303592 12.79467 -8.13426
46303593 12.79544 -8.13819

この値を利用して、その三次メッシュ内に含まれるベクトルデータの座標点をバイリニア補間を用いて一点一点を移動させます。

なお、離島などまだ変換パラメータが設定されていないものは、3パラメータとよばれる変換を行います。これは日本測地系からITRF94系へ変更する際、3つの変換パラメータを用意しておいて一様に座標値を変更する作業となります。

ラスタデータの場合

ラスタデータの場合は多少話がややこしくなります。なにせ画素すべてを変換する必要があるからです。よって、旧日本測地系のデータを測地成果2000に対応させるのは、ユーザが目的に応じてその手法を考える必要があります。以下のようなことが考えられます。

(1)投影変換のみを行う。（小縮尺の画像の場合は有効）
(2)新座標を元にアフィン変換（多項式1次変換）を行う。
(3)測地成果2000に対応したデータをもとに幾何補正を再度行う。

求められる精度と労力（コスト）を考えて適切な方法を選択しましょう。

参考資料

書籍：「世界測地系と座標変換」：（社）日本測量協会 http://www.jsurvey.jp
国土地理院ホームページ：「世界測地系移行の概要」