デジタルツイン都市は、プレゼンテーションのための3Dモデルとしてではなく、データに基づいて記述、分析、意思決定をサポートできる「デジタルレプリカ」を構築する方法として理解されるべきです。しかし、データへの依存度が高いため、多くのプロジェクトは最初の段階で障壁に直面します。それは、あまりにも大きく複雑なデータセット（多くのレイヤー、ファイル、構造）にアクセスするものの、分類基準と処理プロセスが不足しているため、開始点を特定できない場合です。あるいは、表示品質は高いものの、意味論や属性が貧弱な3Dモデルを所有しているため、分析やシミュレーションタスクを確実に実行できない場合です。
このため、本シリーズは意図的な順序で書かれています。まず、3D都市データがどのように配布され、実際に使用されているか。次に、意味論的なデータを保存するための一般的なベース標準であるCityGMLの構造について。その後、LOD、座標系、変換プロセスについて説明します。このロードマップに従うことで、読者は視覚的な感覚で評価するのではなく、明確な基準でデータを評価できます。
このパート1では、一見シンプルに見えてプロジェクト全体を左右する2つの質問に答えます。データはどこから取得するのか、そしてデータ形式とは何を意味するのか、です。
1) 「データはどこから取得するのか？」は、ダウンロードリンクを見つけるだけではありません
都市デジタルツインのデータについて話すとき、多くの人は単一のデータセットを想像します。しかし実際には、デジタルシティは多くの場合、複数のソースから構成されています。各ソースは異なる情報グループを反映しています。したがって、重要な質問はどこからダウンロードするかではなく、どのデータがどの目的に直接役立つかです。
使用目的に合わせてデータを選択する
例えば、計画の場合、優先されるデータグループは通常、境界、土地利用、指標、計画レイヤーです。一方、都市運営の場合、重点は公共資産とインフラの現状に移ります。さらに、重要なデータには、事故履歴や、電気、水道、交通、環境などのセンサーデータも含まれます。XRやメディアが目的の場合、表示用の3Dモデルがより重要になります。その場合、ユーザーエクスペリエンスが主な優先事項となります。ここから、1つの原則を導き出すことができます。使用目的がデータの種類を決定し、その後、データの種類が適切なフォーマットを決定します。
ベトナムでよく見られる3つのデータソースグループ
1つ目は、国家機関、地方自治体、またはコンサルティング会社によって提供されるデータです。例としては、ベースマップ、計画、現状が含まれます。2つ目は、企業やプロジェクトのデータです。例としては、BIM、竣工図書、資産管理、運用ログ、IoTが含まれます。3つ目は、オープンソースデータと観測データです。例としては、OpenStreetMap、衛星画像、UAV画像、LiDARが含まれます。3番目のグループは、迅速なコンテキスト作成に役立ちます。ただし、このグループは品質チェックと使用許可が必要です。
全体として、3D都市データが完全なパッケージとして存在するケースは稀です。したがって、適切なアプローチは、各部分を徐々に組み合わせるのに十分な柔軟性を持つデータアーキテクチャを設計することです。同時に、プロジェクトは最初からチェックと更新の基準を持つ必要があります。これらの2つの要素が欠けている場合、システムは通常、拡張が困難であり、時間の経過とともに品質を維持することが困難になります。
2) CityGMLとは何か、そしてなぜ多くの国がそれを「ベース標準」として採用しているのか
データレベルで3D都市モデルが必要であると判断した場合、CityGMLに遭遇することがよくあります。CityGMLはOGC標準システムに属する国際標準です。この標準は、3D都市モデルを構造化データとして記述します。技術的には、CityGMLはXMLに基づいています。したがって、コンテンツはジオメトリ、オブジェクト、属性などの明確なセクションに編成されます。
CityGMLの重要な点は意味論にあります。言い換えれば、データには建物の形状だけでなく、オブジェクトが何であるか、どのクラスに属するかを特定するための情報も含まれています。同時に、データには属性と詳細レベルを含めることができます。これにより、モデルは分析やシミュレーションに適しています。
ただし、CityGMLには実用的な欠点もあります。XMLであり、構造が豊富であるため、ファイルが大きくなる可能性があります。さらに、多くの一般的なツール、特に3Dコンテンツツールは、直接効率的に処理できません。したがって、フォーマットの選択は実装段階から重要になります。
3) 「データ形式」は好みの問題ではなく、目的に合わせた最適化の問題です
都市デジタルツインでは、単一の形式のみが使用されることは稀です。代わりに、構造に従って保存するためのベース標準形式が通常存在します。同時に、システムは各使用コンテキストに対して複数の実装形式を持つことになります。
例えば、CityGMLは構造と属性を保持するためのベース形式と見なすことができます。しかし、Web上での表示が目的の場合、通常はタイル形式が必要になります。この方法はデータを小さな断片に分割し、表示されている部分のみを読み込みます。これにより、エクスペリエンスがよりスムーズになります。さらに、3Dソフトウェアやゲームエンジンでコンテンツを構築することが目的の場合、レンダリングプロセスに適した形式が必要になります。一般的な例としては、OBJやFBXがあります。また、地形の背景画像やオルソ画像を必要とする場合は、GeoTIFFのような座標付きの画像形式を扱います。
重要なのは、各形式にはトレードオフがあるということです。表示を最適化する形式は、通常、構造や属性を減らします。逆に、分析を最適化する形式は重く、厳密な処理プロセスが必要です。一方、コンテンツ制作用の形式は通常、表面とマテリアルを優先します。したがって、どの形式が最適かを尋ねるのではなく、現在の段階の目的に最も適した形式はどれかを尋ねるべきです。
4) 日本からの教訓：配布と需要に応じた変換の促進
日本は参考になる良い例です。日本では、3D都市モデルのデータが標準化され、地理空間データポータルを通じて配布されています。学ぶべき点は、データがあることだけではありません。より重要なのは、データの整理方法です。CityGMLは通常、ベース標準として使用されます。さらに、一部の都市は、ユーザーがより迅速に開始できるように、変換されたバージョンまたはサポートデータも提供しています。変換されたバージョンが利用できない場合、一般的な手順は、必要な範囲でデータをフィルタリングおよび切り取り、その後、CityGMLから実装ツールに適した形式に変換することです。
この考え方はベトナムにも当てはまります。すべての目的に単一の形式を使用しようとすると、プロジェクトは通常2つのリスクに直面します。1つ目は、システムが重すぎて運用できないことです。2つ目は、データが過度に単純化され、分析には不十分になることです。逆に、構造化されたベース標準を維持すれば、意味論と品質を保持できます。同時に、Web、シミュレーション、コンテンツなどの目的別の変換ブランチにより、システムはより柔軟になります。
5) ベトナムの初心者へのアドバイス：小さく始めるが、正しく始める
都市デジタルツインに足を踏み入れる際の最も難しい点は、ツール不足ではありません。問題は通常、データ選択基準の欠如と検査プロセスの欠如にあります。したがって、初心者はシンプルだが一貫したロジックに従って始めることができます。
初期段階における迅速な意思決定の3ステップ
まず、区、都市エリア、インフララインなど、空間範囲を明確に限定します。次に、メディア向けビジュアライゼーションや意思決定のための分析とシミュレーションなど、使用目的を確定します。この2つの要素が明確になれば、優先される形式グループが自然と明らかになるでしょう。最後に、信頼できる元のデータソースを維持します。どの形式で実装するにしても、更新、検証、拡張のために構造化された元のデータが必要です。都市の場合、データは大きいだけでなく、生きています。そして、システムを時間の経過とともに強化するのは、ファイルの数ではなく、構造の品質と更新能力です。
結論：「稼ぎ、リスクを軽減する」デジタルツインの基盤となる正しい形式のデータ
信頼できる都市デジタルツインはシミュレーションからではなく、データから始まります。まず、データの取得元とライセンスを確認する必要があります。次に、データが構造化されているかを確認する必要があります。最後に、データが使用目的に適していることを確認する必要があります。
ここで、CityGMLは意味論的なベース標準の考え方を表しています。一方、変換形式は目的指向の実装の考え方を表しています。この2つの考え方を組み合わせることで、2つの一般的な間違いを避けることができます。1つは、表示は優れているが分析用のデータが不足しているモデルを作成すること。もう1つは、標準データを重く保ちすぎるが、実装計画がないことです。
基盤が正しければ、次のステップはより明確になります。データ構造をより簡単に読み取れるようになります。LODを選択し、座標と高さを適切に処理することもできます。同時に、安定した運用を実現するために変換パイプラインを設計できます。
パート2を読む
パート2では、多くのプロジェクトチームが直面する質問に入ります。「CityGMLの内部はどのように見えるのか、そして自分のデータセットが正しいオブジェクト、正しい属性、正しい構造を含んでいることをどのように知るのか？」です。これにより、単にソフトウェアを開いて「動くことを願う」のではなく、データを体系的にチェックする方法を知ることができます。
