吉中輝彦様 QGISと点群とPLATEAUと

FOSS4G 2021 Japan Online
一般発表 B5
吉中輝彦(FOSS4G TOKAI)
QGISと点群とPLATEAUと

Transcript

1. QGISと点群とPLATEAUと ギルド：黎明の調べ ギルドマスター：sakuya_izayoi
2. 0.はじめに ・QGIS初心者です。 ・本日は点群モデルと「Project PLATEAU」モデルの図化を中 心にお話をさせていただきます。 ・本日はWindowsパソコンを対象としているため、他のOSの方 は適宜読み替えてご対応いただきますようにお願いします。 ・またWindows以外では動かないプログラムもあると思います がその点はご容赦ください。 ・以上、よろしくお願いします。
3. 1.点群の入手方法 点群は以前に比べてかなり簡単に入手できるようになっています。 以下に例を示します。 • 官公庁及び自治体からの点群のダウンロード • 「OpenTopography」というオープンデータがダウンロードで きるサイトからダウンロードしてくる。 （https://opentopography.org/） • SfM（写真から立体を作成する技術）による3次元点群の自作 • ３Dスキャナを用いた点群の入手 などがあります。
4. 2.入手した点群を確認したい。 • 入手した点群を確認するためには、 • Paraview • MeshLab • CloudCompare • LAStools • FUSION 上記のソフトウェアが有名ではありますし、聴講者の中には使わ れている方も多いのではないでしょうか？
5. 3.QGISを点群ビューワにできないか① ・点群データを入手した際には、点群の位置の確認などをしてか ら3次元図化を行いたいですよね？ • QGISは3D表示機能あるから何とかならない？ ⇒QGIS3.20からPDALが入っているので、点群ファイルである 「.las」や「.laz」はドラッグアンドドロップで表示できますが 点群数が多いと動作が悪くなります。（なお、2バイト文字が 入っていると表示できません） • じゃあプラグインで何かないか探してみよう。
6. 4.QGISを点群ビューワにできないか② • プラグイン探したらありました。「LAStools」と「FUSION」 を導入するためのプラグインです。
7. 5.プラグインあったけど使い方は？ • プラグインは「LAStools」と「FUSION」を導入するためのも のがありました。（つまり、入れ物のみです。） • 上記二つをQGISのプラグインとしてインストールします。 • なお、あくまで入れ物だけなので、これだけでは何もできませ ん。 • なので、設定の仕方を紹介します。
8. LAStoolsをダウンロードする LAStoolsは https://rapidlasso.com/lastools/ よりダウンロードできます。下記の赤枠内をクリックしてダウンロードしてください。 ・ダウンロードしたら、展開して、Cドライブ直下等 日本語が入っていないディレクトリに保存してください。 こんな感じです。 ・Macの場合はごめんなさい。分かりません。
9. LAStoolsをQGISから使えるようにする QGISのプロセッシングツールボックスのスパナマークをクリックします。 LAStoolsの保存場所を入力しActivateにチェックを入れれば、 準備完了です。 最後に一番下にあるOKをクリックしてください。そうしない ともう一回やり直しになります。
10. LAStoolsのReadme.txtより LAStoolsのReadmeより 「Open Source」と「Closed Source」が確認 できます。 ・las形式データを結合する「lasmerge.exe」や テキストからlasを作る「txt2las.exe」、データ を圧縮できる「laszip.exe」は「Open Source」 なので問題なく使えそうです。 ・閲覧用の「lasview.exe」は研究目的などでな ら使っても良いみたいですが、業務で使うならお 金を払って使ってください。 今回は「Open Source」のモノのみ活用させて頂 きます。
11. FUSIONをダウンロードして使えるようにする FUSIONは http://forsys.cfr.washington.edu/fusion/fusionlatest.html よりダウンロードできます。下記の赤枠内をクリックしてダウンロードしてください。 ダウンロードしたらLAStoolsと同様に展開して、Cドライブ直下等日本語が入っていないディレクトリ に保存してください。Macの場合はごめんなさい。分かりません。
12. FUSIONをQGISから使えるようにする QGISのプロセッシングツールボックスのスパナマークをクリックします。 FUSIONの保存場所を入力しActivateにチェックを入れれば、 準備完了です。LAStoolsと全く同じです。 最後に一番下にあるOKをクリックしてください。そうしない ともう一回やり直しになります。 使用できるようになっていると、プロセッシングツールの 「FUSION」→「Visualization」→「Open viewer」をクリッ クするとPDQという画面が立ち上がります。立ち上がれば成功 です。確認したら今は閉じておきましょう。
13. 点群をダウンロードする① 静岡県さんの公開しております「Shizuoka Point Cloud DB」より点群データをダウンロードします。 URLは https://pointcloud.pref.shizuoka.jp/ です。自分でダウンロードする時の参考ですが、「閲覧・DL」をクリックします。そして、青い矢印が立っ ている部分から点群をダウンロードします。
14. 点群をダウンロードする② 選んだ地域が赤枠で囲われますので、クリックしてダウンロード画面に入ります。 複数のファイルに分割されている場合が多いため全てダウンロードします。 ダウンロード後にLAStoolsで結合しましょう。
15. 点群を結合する① ダウンロードしたファイルを結合します。 本来であればQGIS上から、LAStoolsの「lasmerge」で直接結合できるはずですが、バグなのか分からないの ですが、lasファイル同士の結合が現状できません。よってコマンドラインを用いて結合することとします。 Cドライブ直下に展開保存したLAStoolsフォルダの中にあるlasmerge64.exeを使います（32bit版のWindows を使っている方はlasmerge.exe）。なお、lasmerge_README.txtは取り扱い説明書です。詳しい使い方が書 いてあります。 （Cドライブ⇒LAStools⇒binの中です。アドレスで示すと、C:¥LAStools¥bin の中です。） Lasmerge64.exeをコピーします。点群保存フォルダに貼り付けます。
16. 点群を結合する② Lasmerge64.exeをコピーし、貼り付けた状態は下記のようになります。つまり、lasデータと同じフォルダ内 にlasmerge64.exeを保存するということです。
17. 点群を結合する③ コマンドラインを用いてlasmerge64.exeを動かすために、アドレスバーに「cmd」と入力しEnterキーを押下 します。 こんな画面が立ち上がります。
18. 点群を結合する④ コマンドライン上に lasmerge64.exe -i *.las -o merge.las と入力します。 意味合いは、「このフォルダの中にある拡張子がlasであるファイルをmerge.lasというファイルに結合しなさ い」です。
19. 点群を閲覧する① Lasmerge64.exeで結合した点群を閲覧します。 ・QGISのプロセッシングツール内の「FUSION」→「Visualization」→「Open viewer」をクリックします。 ・PDQが立ち上がったら「File」→「Open..」をクリックします。 ・結合したlasファイルを選びます。しばらくすると表示されます。 （表示されたときに、境界表示（ワイヤーフレームの立方体）が邪魔な場合は「i」キーを押します。）
20. 点群を閲覧する② ・今回ダウンロードした点群データには色付きの点群なのでPDQで「ｃ」を押下すると色付き点群となりま す。 ・入力キーの詳しい説明はPDQの「Help」に書いてありますので一読ください。
21. QGIS3.20の3D地図モードで確認してみた なお、座標系は静岡県なのでEPSG:6676 （JGD2011 / Japan Plane Rectangular CS VIII）です。
22. 7.点群から地形標高ラスタ画像を作ろう QGISのプロセッシングツール内の「FUSION」⇒「Grid surface create」で処理を行います。作成した処理結果ファイルはlas データと同じ場所に保存してください。（今回のファイル名は merge_25cm.dtmとします。） merge.las を選ぶ 作成したいメッシュサイズを入力。例として0.25m=25cm 作成したいの単位。今回はメートル指定。 64bitプログラムを使う。(こちらの方が速く大容量を扱える。) 保存場所及び 名称を指定
23. lasファイルと同じところに、今回は「merge_25cm.dtm」があ りますが。QGISではこの形式のファイルは読めないため、読め る形式に変換を行います。
24. 「merge_25cm.dtm」 をQGISのプロセッシングツール内の 「FUSION」⇒ 「Convension」⇒「DTMtoASCII」で変換します。 変換後のファイル名は、今回は、merge_25cm.tifです。 余談：なお、DTMtoTIFというプログラムあるが高さ(m)が256階調に丸められてしまうため使わない方が無難です。 merge_25cm. dtmを選ぶ 保存場所及び 名称を指定
25. QGISに「merge_25cm.tif」が読み込まれますが、 のような警告が ついています。これは座標が指定されていないからです。レイヤのプ ロパティより座標を指定してやりましょう。静岡なのでEPSG:6676 （JGD2011平面直角8系）です。 クリックする
26. 作成したDSM（ merge_25cm.tif）をQGISの３D地図機能で確認しま す。点群の結果を反映しているようなしていないような、ちょっとわ かりにくい結果ですが。 本来は、LastoolsやFUSIONを使う際に、フィルターオプションを使 用したりしてノイズをカットを行います。私もこの機能については読 み切れていないため、今回は解説できません。ノイズカットコマンド について詳しい方がお見えでしたら報告会時に教えてください。）
27. 8.LASデータのまとめ • 点群がLASやLAZ形式で見たいだけならQGIS3.20以上を使えば よいかなと思います。 • 点群を結合したり、DSMモデルを作成したいならFUSIONを併 用するのが現状では楽。 • さらにLastoolsを使うともっと色々とできそうですね。 • デジタルツインの世界も広がっていっているので、頑張ってつ いていこう。 • オープンソースの点群データ、官公庁さん提供お願いします。
28. 9. 3D都市モデル（Project PLATEAU）について • ３D都市モデルデータ（Project PLATEAU）は国土交通省主導 のもと実施されているものです。 • 今回は、このモデルデータをどうやって表示すればよいのか解 説します。 • 結論から言います。QGIS万能選手であり、少しの手間で簡単に 見れます。
29. • 配布場所及びダウンロード方法は以下の通りです。 • G空間情報センターの3D都市モデル（Project PLATEAU）ポー タルサイトにアクセス https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/plateau • ダウンロードした地区のリンクをクリック
30. • ダウンロードできるデータはいろいろとあります。 • 今回は上から4番目のファイルジオデータベースを使用します。 • 詳細をクリックしてダウンロードします。
31. 10. 3D都市モデル（Project PLATEAU）の閲覧 • ダウンロードした「～_fgdb.7z」を展開すると「～_fgdb」とい うフォルダが出てきます。 展開すると現れ るフォルダ • 展開して出てきた「～_fgdb」というフォルダの中には 「～.gdb」というフォルダが存在しております。 • そのフォルダをQGISにドラッグアンドドロップします。
32. • データが重たいため、QGISがハングアップしたように見えるか もしれませんが、右図のようなダイアログボックスが出るまで 少し待ちます。 • 今回は赤枠内で囲った建物データ のみ読み込みます。 • 選んだら最後にOKボタンを押下 します。 参考：LOD(lod)とは、「Level of Detail」＝「詳細度」 のことであり、数字が大きいほど、建物の形を正確に表 しております。LODは現在5段階（0~4）までが考えられ ております。
33. • モデルを読み込むと結構な数の建物 が標示されます。 • 例えば、地理院標準地図で菊川総合 病院付近を見ると、下記の図のよう になり、正確に建物が作成されてお ります。 背景図は国土地理院標準地図を使用
34. • QGISの3D地図機能を使うと、このように立体的に見ること も可能です（下図はプラグイン：Qgis2threejs使用）。 • 今回の地表面は、国土地理院の10mDEMをダウンロードし て使用しております。 背景図は国土地理院シームレス写真を使用
35. 11. PLUTEAUデータのまとめ • PLUTEAUデータもQGISで簡単に見ることができます。 • 建物の高さがあらかじめ設定されているため、地理院の5m-dem や10m-demを標高レイヤとした場合、結構面白い3Dモデルが作れ ると思います。 • 例えば、浸水想定図を重ねることによって視覚的に浸水状況を把 握できるようになったりします。 • LOD1やLOD2のモデルはまだ少ないため、拡充がされるともっと 扱いやすくなるかなという印象です。
36. 12.おまけ ・点群ファイル（XYZデータなどから）LASデータを作る際の参考 資料です。 ・私はこうやって作っているという一例です。
37. • 兵庫県は1mメッシュの航空レーザ測量データを配布してくれてい ます。 https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/2010-2018-hyogo-geo- dsm 下記は一例です。 https://www.geospatial.jp/ckan/dataset/00f12151-ef5f-4949- b7c4-0898a7b074be/resource/b6e57a25-d83d-4421-b2bc- 4854c3bdf1a6/download/05of05.zip • 点群のままであると非常に重たくて使いにくいためLASデータに 変換してみようと思います。 JGD2000_CS5(EPSG:2447)、XYZ座標値テキスト形式データ
38. • とりあえず、兵庫県の座標系JGD2000_CS5(EPSG:2447)に合わせたの ちに、XY座標を調べてみましょう。ダウンロードした点群はこの付近 であるため、座標は「X=61000，Y=-122000」ぐらいであることがわ かります。 • ダウンロードした点群をテキストエディタで確認するとほぼ同様なこ とが確認できるため、経度、緯度、標高の順番で書かれていることが 確認できました。 背景図は国土地理院標準タイルを使用した
39. • QGISの「プロセッシングツールボックス」⇒「LAStools」⇒「file- conversion」⇒「txt2las」を選びます。(下記説明はあっているか怪 しい） 64bitプログラムを使用 点群ファイル指定 ファイルの経度、緯度、標高の順番 ファイルのヘッダーは今回なし XY方向の解像度は1cmまでみる Z方向の解像度は1cmまでみる 座標系を指定 ファイル名を指定。最後に「.las」 をつけること。
40. この部分であるが、元のファイルが 「ID,X,Y,Z」であった場合には 「sxyz」のようにSkipを設定してや る必要がある。無いとは思うが、 「ID、Y、X、R、G、B、Z」の場合 「syxsssz」という形になる。 なお、入力ファイルの文字区切りは、 スペース文字のファイルでもカンマ のファイルでも判断してくれるもよ う。
41. • 点群をLASデータ化してQGISの3Dビューで見た状況です。 • 表示している場所は「安政池」というアースダムで、赤枠付近が堤体 です。テキストデータからLASにすると点群の3次元図化もサクサク できるため面白いと思います。 • 兵庫県のデータを使ってため池やダムのLASデータでの確認も面白い かなと思います。
42. • また、 https://opentopography.org/ からは熊本県のレーザー測量点群ファイルがダウンロードでき ます。 • こういうサイトもあるため、いろいろと調べてください。 • 官公庁の方々、どんどんデータをオープン化してくださるとう れしいです。
43. END ギルド：黎明の調べ ギルドマスター：sakuya_izayoi