Non-mercator Projection with Mapnik

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November 01, 2014

Non-mercator Projection with Mapnik

地図投影法の概要と、Mapnikによるベクタデータの非メルカトル図法でのレンダリング

FOSS4G Tokyo 2014で発表した資料です。

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Tak Yanagida

November 01, 2014
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  1. Non-mercator projection with Mapnik (株) オンターゲット 柳田 岳洋 @tyanagida FOSS4Gで2地点比較地図を作る方法

    地図投影法の概要と、 Mapnikによるベクタデータの 非メルカトル図法でのレンダリング
  2. 自己紹介 • お好みダムサーチ公開中 (Japanese Dam Finder) http://maps.ontarget.cc/dams/ • 本業はWebアプリ開発と、 新規Webサービスのコンサルティング

  3. きっかけ / Motivation • Twitterでこの画像が話題になっていた • 投影法、なに使ってるの? • 切り張りして重ねていいの? *当画像の原典は検索したが確認でき

    ず。数多く転載されている中から、 http://ameblo.jp/colonic4/entry- 11596544945.html より引用。 まずは投影法のお勉強
  4. 投影法: 形による分類 (Map Projection Basics) 円筒図法 円錐図法 方位図法

  5. 投影法: 性質による分類 • 投影法について詳しくは、 「地図投影法」(政春尋志, 朝倉書店, 2011)参照 http://amzn.to/1zPWM6I 名前 性質

    正積 面積が正しい 正角 角度が正しい 正距 距離が正しい 任意の場所で 微小範囲で 特定条件で (例: 中心から任意の点) 風向は正しく描ける。 長距離の方位は正しくない。 “ただし”
  6. 投影法の検討 • 2地点を同条件で描画したい • 距離と面積の両方を比較したい • 2地点をそれぞれ、同一条 件の方位図法で投影 • 正距と正積の2種類を作成

    (Decided to go with Azimuthal projection, Both equal-area and equidistant)
  7. 元データ選定 (Choosing Source Data) • ベクターデータが必要 • できれば世界をカバーしているもの • (とりあえず)データ量が手軽なもの

    • Natural Earthを使用 http://www.naturalearthdata.com  Public Domain  複数のシェープファイル  全データでもzipすれば300MB弱 *上記でうまくダウンロードできない場合は、GitHubからもダウンロード可能 https://github.com/nvkelso/natural-earth-vector
  8. 投影ツールの選定 • スクリプト言語(Python他)で操作できる • 対応している投影法が多い 等距離円など、計算した データを重ねたいから 色々な投影法で見比べ てみたかったから •

    Mapnikを採用  OSMのレンダリングや、TileMillのバックエンドで使われ ていて実績十分  Pythonから呼び出すAPIあり  投影変換には定番のPROJ.4ライブラリを使用 • 他には、MapServer(shp2img)、GMT、d3.geo なども検討
  9. Mapnikの使い方 • Ubuntu用に、Mapnik公式バイナリあり • 自分は仮想マシン内で使用 いわゆるDOS/Vマシン Windows7 VirtualBox Ubuntu12.04 •

    Python用公式Introductionをたどると、 Natural Earthを無投影した画像ができる Python初心者でもOK 簡単!
  10. ここから意外と難しい • OSMで使われている割に、情報が少ない • ドキュメントやAPIがイマイチ整理されてない 英語はもちろん、ときにはソースのC++も読む • zoom()とpan()があるけど、zoom_to_box()してからでないと 動作保証されない •

    CSVはファイルからも配列からも読み込めるが、GeoJSONは ファイルからしか読み込めない (WKTを使って解決) • 正しいGeoJSONでもエラーになることがある (属性の順序に隠れた制約あり) 自分がハマった例 自助努力重要! GitHubのIssueやWikiに 少し投稿しました
  11. Mapnikの重要な概念 • 3種類の座標がある 経緯度 投影面座標 画面座標 zoom_to_box() zoom() pan() たいてい巨大

    (1000万とか) PROJ.4を使っている ツールは、たぶん同じ forward() inverse() 描画範囲 (envelope) 関数名 ちょっとハマった
  12. 投影法の指定方法 • PROJ.4は投影変換のデファクト。QGIS他、ほ とんどのFOSS4Gツールで採用されている • 投影法の指定は、長い文字列 +proj=merc +a=6378137 +b=6378137 +lat_ts=0.0

    +lon_0=0.0 +x_0=0.0 +y_0=0 +k=1.0 +units=m +nadgrids=@null +wktext +no_defs • 「投影法名 proj4」でWeb検索するのが速い +proj=laea +lat_0=中心緯度 +lon_0=中心経度 +x_0=0 +y_0=0 • Lambert Azimuthal Equal Area 「ランベルト正積 方位図法」の英語名 例:Webメルカトル図法の場合
  13. 等距離円の描画 / Drawing equidistant circle • 地図上で、円になるとは限らない • 中心から、いろいろな方向に、一定距離進ん だ点の集合を描画する

    • “Geodesic問題”を解けば良い • GeographicLibを使って、90角形を描画 • 他に、PROJ.4付属のgeodが使えるかも http://geographiclib.sourceforge.net/ 方位線も、同様に GeographicLibで描画
  14. 完成した図 ランベルト正積方位図法 (Lambert Azimuthal Equal Area) Webメルカトル図法 (Web Mercator) •

    等距離円は、内側から50km, 100km, 200km • 左図:この範囲・解像度だと、正積・正距方位図法はまったく 同一画像になった • 右図:破線は本州に対する等距離円、実線は北海道に対す るもの
  15. • 任意の場所を中心に、方位図法で比較して みたい • 試作第1弾として「どこでも方位図法」公開 (“Azimuthal Map, Anywhere”)  水曜に公開したばかり

     Mapnikではなく、d3.jsを使用 今後の展開 (To be continued) • 北海道と本州程度の緯度差でも、メルカトル 図法では誤差が大きいことが確認できた http://maps.ontarget.cc/azmap/