XML形式で表現した地物情報を中核とした統合型GISアーキテクチャの設計

第5回　空間ITワークショップ平成14年11月29日

株式会社ジャスミンソフト

平良洋樹, 贄良則

発表の流れ

• 統合型GISの考え方の整理• 地物単位での流通が目指すもの• プロトタイプシステムの構築と評価• まとめ

統合型GISの考え方の整理

統合型GISのポイント

• 共用空間データという考え方– 各部署がそれぞれ個別に管理していた空間データをもちより、共用空間データとする。

– 一元的な整備と品質管理。– ネットワーク化された庁内での利用を想定。

• 技術的課題– データフォーマットの問題– 共用のためのシステム構築の問題

• 運用上の課題– セキュリティ

データフォーマット

• 現場レベルでは、どのようなデスクトップGISソフトウェアを用いてもよい。

• 共用データは、特定ベンダーのデータフォーマットに依存しないことがのぞましい。

• 交換フォーマットの活用– 地理情報標準– G-XML

地理情報標準

• 応用スキーマの定義– メリット

• 組織の整備運用方針に即した、任意のモデルを定義できる。– デメリット

• モデル定義には、地物に関する考え方をもつ必要がある。• 本来なら地物カタログから選択するという運用となるべきだが、まだサンプルが少ない。

– 数値地図や国土数値情報などの地物定義が参考になる。

• デスクトップGISとのインタフェース– 個別の変換プログラムを作成する。

• 地物単位更新をどう実現するか。• 地理情報標準に対応したデスクトップGISは市場に存在しない。

G-XML

• バージョンの違い– G-XML 2.0 系

• 安定しており、すでに採用されているベンダーも多い。– G-XML 3.0 / GML 系

• 2.0 系との互換性に留意する。

• モデリング不要– 逆にいえば、数あるデータフォーマットの一つということでもある。

• デスクトップGISが直接扱うことができる。– G-XML 対応製品が増加している。

共有のためのシステム構築

• データベースサーバが必要– 特定ベンダー向けデータサーバ

• 実績、安定性あり。• 地理情報標準、G-XML 形式データを格納するためには、変換が必要。

– XML形式データを直接管理する• デスクトップGISとの連携方法が課題となる。

• クリアリングハウスとの連携– 疎結合型

• メタデータレベルでの連携（空間データに踏み込まない）– 密結合型

• 空間データへのシームレスなアクセス。• 特定データベースサーバに依存する。

共用空間データの再利用

• 本当に他部署の空間データを利用できるのか？– 法律に則した業務を行っている部署

• 他部署の空間データを共有する必要はない。• 自部署が整備したデータを提供する立場。• 提供行為そのものにメリットがない。（業務が増えるだけ？）

– 法律に則した業務となっていない部署• 空間データ整備費用を捻出できない。• 他部署のデータを使いたい。

セキュリティ

• 公開方式

– 完全公開• 誰でも入手、再利用が可能である。

– 限定付公開• 入手にあたっては、申請を必要とする。

• 制限方式

– 申請型• 検索は自由だが、利用に際しては申請が必要。

– アクセスコントロール型• 部署毎あるいは個人単位で、アクセスできるデータを予め制限する。

– 変換型• 位置精度を粗くする、あるいは間引きを行った上で公開する。• ベクトルデータをラスタ化して公開する。

共用空間データベースサーバの要件

• XMLで表現された空間データを直接管理できる。– 地理情報標準や G-XML をそのまま扱える。

• セキュリティの配慮が充実している。– アクセス制限、ダウンロード制限機能を有している。– クリアリングハウスとの連携を行う。

• 任意の空間データを入手できる。– 条件に応じた空間データの切り出し。 XML

XMLXML

データサーバからのデータ入手方法 (1)

• ダウンロード利用型– 申請、認証が必要。– 空間範囲切り出し、クリッピング、フォーマット変換。– 計算機資源を大量に消費するため、バッチ処理的インタフェースが望ましい。

– セキュリティの観点から、動的なデータフィルタリングが必要。• 個人情報に関する諸データは削除する、など。

データサーバからのデータ入手方法 (2)

• オンライン利用型

– ベクトル（XML）形式データをそのまま配信

• 流量の制御が困難である。• 利用者の使い勝手は良い。• コピー防止は困難。

– ラスタへ変換して配信• オンデマンド変換• 事前変換

XML

XML

変換

データサーバからのデータ入手方法 (3)

• サービス提供型– Web Service 仕様に基づくデータの送受信を行う。

• プル型• プッシュ型

XML

XML

プル

XMLXML

ファイアウォール

プッシュ

地物単位での流通が目指すもの

地物単位流通が開く世界

• 地物単位での更新が可能となる– 最新の情報を入手することに意味がある業務とは何か？

• 更新された地物のみの差分流通が可能となる– 転送データ量の削減にメリットがあるのは誰か？

• 地物単位でのデータ販売が可能となる– 必要な地物データだけを購入したい利用者とは誰か？

行政業務では

• 防災計画立案– 常に最新の状況でシミュレーションを行いたい（いざというときにデータが古かったでは意味がない）

• 犯罪管理、環境測定...

• 管理業務分野にとってはメリットなし？

地物情報を用いた応用サービスの実現

• 住民向けマップサービス– 観光案内– 経路案内– 街づくり

• 教育分野への活用• 地物情報を販売してはいけないのか？

– カーナビ向け最新地物情報提供– 民間企業、一般住民への販売

住民向け地図提供サービス

• 最新状況のWeb での配信• 住民側からの情報受付（双方向）

– カメラ・GPS付き携帯電話の普及

住民からの情報(文字、画像)

Web配信

Web配信

地物情報の販売

• 業者との契約– カーナビへの配信– 商店街での活用– 配送経路計画

例：企業向け案内地図作成サービス

• 企業の周辺に関わる地物情報の自動更新サービス• さらにデザイン業者が介在• まったく新しいビジネス展開が可能

○○商事ビル周辺の地物情報を更新（自治体）

○○商事ビル

案内マップの自動更新

XML

地物情報を案内図へ変換

（民間企業提供）

画像SVG

...

流通形態のまとめ

防災計画

犯罪管理

環境測定

管理業務

街づくり 観光案内

経路案内

教育分野活用

カーナビへの配信

商店街での活用

行政

住民

地物

新ビジネス

民間企業

配送経路計画

プロトタイプシステムの構築と評価

構築する地物データサーバの要件定義

• 検索– 空間範囲、時間範囲、キーワード

• 流通– XML形式地物としての流通：リアルタイム– ラスタ画像への事前変換：定期的– デスクトップGISへの変換：バッチ処理

• 更新– 地物毎に更新権限が必要。– 特定部署のみがそれぞれ更新を担当。– 低い頻度（年一回程度）に大量の一括更新あり。

本プロトタイプでのアプローチ

• オープンソースの積極的な活用• 既存システムとの整合性

– 今回はPostgreSQL でプロトタイプの構築を行う。– XMLPGSQL (PostgreSQLにアドオンするモジュール）を利用する。

RDB-XML マッピング方法

• 構造マッピング– アプリケーションの構築は楽– XML の自由度は失われる– テーブルジョインが大量に発生– 復元には時間を要する

• モデルマッピング– XML の自由度を活かす– 専用のライブラリが必要– 復元には時間を要する

構造マッピング

テーブル person

どうぞよろしくmaleTaro20

greetingsexnameid

hello.xml

<?xml version=“1.0”>

<person sex=“male”>

<name>Taro</name>

どうぞよろしく

</person>

<tel>123</tel>

12320

telid

テーブル tel

モデルマッピング（１）

hello.xml person

sex=“male”parent

next

child

name

1

2

3

<?xml version=“1.0”>

<person sex=“male”>

<name>Taro</name>

どうぞよろしく

</person>

4

どうぞよろしく

Taroテーブル xml_node

hello.xml

document

3

child content

41name要素2

nextparenttagkindid

person

sex=“male”

1

4

モデルマッピング（２）

hello.xml

<?xml version=“1.0”>

<person sex=“male”>

<name>Taro</name>

どうぞよろしく

</person>

5

telどうぞよろしく

6<tel>123</tel> 123

61telhello.xml要素5hello.xml

document child

22

content

5テキスト6

nextparenttagkindid

提案マッピング方式

• モデルマッピングを検索用インデックスとして活用する– 要素別指定検索を可能とする– 大量ポイントについてはMBRで代替

• 地物単位の情報を別途、テキストとして管理する– XML文書の復元に関するコストを減らす– トレードオフ：ディスク容量

地物の登録に関する検討（１）

• 空間データの変換– 幾何情報を示すノードが大半を占める– 空間検索も行わなければならない

<patch>

<controlPoint>23521.49 24852.78</controlPoint>

<controlPoint>23513.02 24802.97</controlPoint>

・

・

・

地物の登録に関する検討（２）

• mbrタグの付加• 幾何情報ノードの集合をcontentタグに集約

<mbr maxx=“82472.63” maxy=“96607.55”

minx=“13821.47 miny=“7831.8”>

<content>&lt;controlPoint&gt;23521.49 24852.78&lt;/controlPoint&gt; &lt;controlPoint&gt;23513.02 24802.97&lt;/controlPoint&gt;

・

・

・

地物の登録に関する検討（３）

START

mbrタグの追加及び

controlPointタグの集約

Yesベースマップ？ テーブルイメージ作成

Javaアプリケーションによる

データベースドライバ

経由の登録

No“COPY FROM”

コマンドによる登録

地物の検索

空間インデックス

市町村

(10000,1000,11000,1250)12345

・

・

・

・

・

・

mbrid

parent

surface

parent

mbr

地物単位更新の留意点

• 要素毎のレコードロックではなく、地物単位でのロックが欲しい– RDBはレコードロック、ページロック、テーブルロックのいずれか– 別途、ロックマネージャを定義する– ロックマネージャと権限管理マネージャとの統合

権限管理マネージャ

XML

ロックマネージャ

地物一括更新の留意点

• SQL文への展開は遅い– 爆発するSQL文– コミットのタイミングに気をつかう

• 一括登録によるコスト削減– 事前にデータベース用のインポートファイルを準備する必要がある

WebGISとの連動

• 差分地物情報を定期的に収集• 時間指定でラスタ画像を生成

WebGISサーバ地物サーバ

XML

ラスタ画像の生成

Webサービスとの連携

• XML形式データをそのまま流通• サービスのチェインが可能• 自治体で UDDI レジストリを運営してもよい

Webサービスサーバ2

サービスチェイン

登録検索

サービスの利用

UDDIレジストリ

Webサービスサーバ1 地物サーバ

データエキスポート機能との連携

• 自治体内で運用する地物定義に従ったエキスポート用プログラムを個別に作成– 汎用的な変換プログラムの作成は困難

XML

組織内データ形式に変換されたデータ

XML形式データ

構築したプロトタイプシステム

• 地物の登録– XMLドキュメントをRDBに格納する。

• 地物の検索– 空間範囲指定＋地物要素名指定による検索を可能とする。

• 地物の出力– XMLファイルとして出力する。

プロトタイプシステムの評価（１）

• 空間データ– 沖縄本島の市町村界（33地物）– 沖縄本島の字丁目界（1,057地物）

• 計測時間＝地物検索＋結果出力• 検索時の空間範囲指定

– 南から北へ範囲を拡大• テスト環境

– CPU : Athlon XP +1700– JDK 1.3.1_01 / RedHat Linux 7.2– PostgreSQL 7.2.1 + XMLPGSQL 1.6

プロトタイプシステムの評価（２）

対象データ：市町村界

0

2,000

4,000

6,000

8,000

10,000

12,000

14,0000 5

10

15

20

25

30

35

40

地物数

時間(ミリ秒)

検索 検索＋結果取得

プロトタイプシステムの評価（３）

対象データ：字丁目界

020,00040,00060,00080,000100,000120,000140,000160,000180,000

0

200

400

600

800

1000

1200

地物数

時間（ミリ秒）

検索 検索＋結果取得

まとめ

• 地物単位流通が広げるGISの世界– 組織内に閉じたGISではあまりメリットがない？– 地物情報を外部で再利用できるメリットは大きい。

• 地物データベースの必要性– 必要な要件の洗い出し– クリアリングハウスを超える

謝辞

• 本研究は国土交通省平成14年度GIS整備・普及支援モデル事業における実証実験データベース利活用実験で提供された空間データを使用しました。