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吉中輝彦様 QGISと点群とPLATEAUと

OSGeo.JP
December 06, 2021

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

OSGeo.JP

December 06, 2021
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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

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  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。

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  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。

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  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?

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。)

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  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。

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  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。

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  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

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  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。

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  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

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  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

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  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。)

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  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。

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  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。

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  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

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  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。

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  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。

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  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。

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  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

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  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

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  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。

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  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。

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  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

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  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

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  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。

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  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。

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  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。

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  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。

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  43. END
    ギルド:黎明の調べ
    ギルドマスター:sakuya_izayoi

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