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地理情報システム(ちりじょうほうしすてむ) (GIS, Geographic Information System(s)) は、コンピュータ上に地図情報やさまざまな付加情報を持たせ、作成・保存・利用・管理し、地理情報を参照できるように表示・検索機能をもったシステム。人工衛星、現地踏査などから得られたデータを、空間、時間の面から分析・編集することができ、科学的調査、土地、施設や道路などの地理情報の管理、都市計画などに利用される。

コンピュータの発展にともなって膨大なデータの扱いが容易になり、リアルタイムでデータを編集(リアルタイム・マッピング)したり、シミュレーションを行ったり、時系列のデータを表現するなど、従来の紙面上の地図では実現不可能であった高度な利用が可能になってきている。

◆ 歴史

3万5千年前頃、フランスのラスコーの近くにある洞窟にクロマニョン人が動物の絵を描いている。動物の絵とともに、これを狩った際の位置や数などの記録が残されている。これは端的に現代の地理情報システムの構造を示している。即ち、図形情報と、これに関連する属性情報である。

1700年代には、調査手法として地形図の作成手法が開発され、科学や国勢調査データを用いた初期の主題図も用いられる。

20世紀に入ると、フォトリソグラフィーの技術により、地図をレイヤーに分割するようになる。1950年代、ワシントン大学で研究が始まった。

1967年には、世界で初めて動作可能な地理情報システムが、カナダのオンタリオ州オッタワで開発された。ロジャー・トムリンソンに開発されたシステムは、カナディアンGIS (CGIS) と命名され、Canada Land Inventory の収集するデータを保存、分析するのに用いられた。分析用に分類機能も追加されていた。このように現在のGISと遜色のない機能を備えていたが、政府機関向けのものであり、開発当時のハードソフトウェア技術の限界近いもので、完成が遅れ、また権利関係のトラブルも発生し、普及されなかった。

マイクロコンピュータの発達により、ESRI、MapInfo、CARISなどがCGISの機能を取り込んだ地理情報システムを開発する。これは空間情報と属性情報を分離し、属性情報をデータベースの形式で管理する形態である。1980年代頃からUNIXワークステーションやパーソナルコンピュータで開発されている。20世紀末頃になると、それまで多種多様であったシステムやデータ、データ変換方式に標準化が導入されるようになり、インターネットに配信されるようになる。

日本では昭和50年代から研究が始まっている。

◆ データ

◇ データ形式

地理情報システムで使われるデータは多岐に渡っている。大きく分類すると、地図や空中写真、衛星画像などの図形情報、地物に関連する属性情報、使用している測地系や投影法、縮尺、精度などのメタ情報などに大別される。

2次元の図形情報は、大きく分けてラスターデータとベクターデータがある。

  ラスターデータ

ラスターデータは、空間を一定間隔の格子点に分割して各格子点に値を与えることによって表現する、ラスタ形式のデータである。主に、空中写真や衛星画像などのリモートセンシング技術による写真やセンサーで受け、デジタル化された画像である。また、それらをもとに作られた土地被覆分類図や植生分布図、メッシュ気象データなどもラスターデータである。紙で表現されていた既存の各種地図をイメージスキャナでスキャニングした画像もラスターデータである。地形を格子点の標高として表現する、数値地形モデル (digital elevation model; DEM) も、多くの場合、ラスターデータである。

空中写真の場合は、空中三角測量法に基づいて位置を定める(幾何補正)。

また、衛星画像も空中写真も、地形による歪みを含むため、地形データに基づいてこれを補正する(オルソ補正)。このように処理された画像はオルソ画像とも呼ばれる。

  ベクターデータ

ベクターデータは、点座標と、それらから構成されるポリゴンやポイント、ラインなどによって表現する、ベクタ形式のデータである。測量や地図のトレース、CADデータなどからの変換によって得られる。

日本では、地理情報標準 (JSGI) がISO/TC 211で策定されたISO 19100シリーズを元に作成されており、一部はJIS X 7100シリーズとして発行されている。

地形を3次元的に表現するためのTINデータ形式がある。これは、三角面を組み合わせて地形を表現する形式であり、ベクタ形式の数値地形モデルとみなしてよい。

◇ 測地系

測地系とは、地球の形状と、それに付随する3次元座標系を定めるものである。これまで日本国内では主に日本測地系が使われてきたが、平成14年4月1日、「測量法及び水路業務法の一部を改正する法律」(平成13年法律第53号)の施行により、世界測地系に基づく日本測地系2000(Japanese Geodetic Datum 2000, JGD2000)へ移行しつつある。

◇ クリアリングハウス

地理情報システム (GIS) の分野では、インターネットなどの通信ネットワークを活用した地理的情報の流通機構全体を指す。日本では、提供可能なデータを所有している先行省庁によるクリアリングハウスの構築及び運用を行うこととされているため、国土地理院などが地理情報クリアリングハウス、ノードサーバの構築、メタデータの整備などの技術支援を関係省庁に行っている。

◆ 主な機能

GISの主な機能を概略すると、地図の表示機能、図形の作成・編集機能、属性の作成・編集機能、検索機能、空間解析機能、主題図作成機能、印刷機能などがある。

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