座標変換・座標計算・SIMAデータ変換のフリーソフト・エクセルテンプレート・アプリをご紹介します。
座標変換・座標計算・SIMAデータ変換のフリーソフト・エクセルテンプレート・アプリを使うことで、以下のような作業ができます。
- 緯度経度・平面直角座標の相互変換
- 世界測地系・旧日本測地系の変換
- 緯度経度の書式はラジアン・度・度分秒
- 基盤地図情報・数値標高モデルを平面直角座標系へ変換
- simaデータをautocadのdxfに変換するSIMA変換
- CADから座標取得
- 座標プロット
- 座標測量
- jww、GPXファイルから座標取得
- KML/KMZファイルから座標取得
- 世界測地系の変換
- 平面直角座標の変換
- Googleマップから座標取得
- 分割・別方向測量の統合
座標変換・座標計算のフリーソフト・エクセルテンプレート その１
(Excel) 緯経 XY変換プログラム
Excelマクロによる 緯度経度 平面直角座標の相互変換をするおすすめのシステムです。見た目通りのシンプルな操作性の座標変換アプリです。変換計算は、世界測地系／旧日本測地系に対応します。緯度経度の書式は、ラジアン／度／度分秒に対応します。
PCデジタイザー
緯度経度 平面直角座標の相互変換をするおすすめのシステムです。比較的シンプルな操作性で人気です。変換計算は、世界測地系／旧日本測地系に対応します。緯度経度の書式は、ラジアン／度／度分秒に対応します。jwwなどの平面図をPCに取り込み、座標値を取得できます。デジタイザーをPCで代用できます。
XYZtoGIS.xls
公共座標・経緯度を、GIS・GPS・CAD・GoogleEarthなどに出力するおすすめのシステムです。jwwなどのCADから座標取得、GPXファイルから座標取得、KML/KMZファイルから座標取得、Googleマップから座標取得、分割・別方向測量の統合などができます。
平面直角座標対応 SHPをＫＭＬ（Ｚ）に変換
Esri社のSHP形式をGoogleマップで利用できるKML(KMZ)に変換するツールです。SHPが平面直角座標か緯度経度なのかを判断します。SHPが平面直角座標形式の場合緯度経度へ変換します。文字セットはUTM-8へ出力されます。地殻変動前の座標値から変動後の座標値へ補正します。
GIS開発ライブラリ Survey.DLL
旧日本測地系 ⇔ 世界測地系変換、緯度経度 ⇔ XY変換をExcelで行います。水理計算、交点計算など有用な科学技術計算ライブラリです。Jw_cad（jww）やAutoCAdのスクリプトを作成できます。平面直角座標から２点間の距離と方向角を求めます。
日本測地系2000へ変換 DXF・SHP・SIMA・国土庁
autocadのDXF・SHP・SIMA・国土庁フォーマットの座標を測地成果2000(JGD2000)の座標に一括変換するsimaデータ変換ソフトウェアが無料でダウンロードできます。地域毎パラメータ・3パラメータの選択ができます。変換速度が高速で操作が比較的簡単です。緯度、経度との相互換算や3次元表示を行います。
座標変換・座標計算のフリーソフト・エクセルテンプレート その２
座標計算 EX300
座標プロット・座標測量など土木用座標計算ソフトが無料でダウンロードできます。座標を元に角度・距離を計算、角度・距離から座標を簡単に計算できます。計算した座標値を登録できます。また、登録した座標値を計算シートに呼び出しできます。Microsoft Excel2003マクロで作成されています。操作性は比較的簡単です。
座標君セット
Excelにて現場監督の測量のお手伝いをしてくれる人気の座標計算シートです。座標計算各種を、Excel上で簡単に処理することができます。座標計算、座標逆計算、交点座標計算、直交座標計算、座標結合計算、距離計算、面積計算、後方交会法のExcelの7シートがセットになっています。
座標計算 EX300a プラス逃げ墨さん
座標から角度・距離、角度・距離から座標を簡単計算できる、座標計算EX300aに、逃げ墨計算機能が追加されています。計算した座標値を登録、登録した座標値を計算シートに呼び出しできます。立坑・橋台ほか、構築座標より内壁面、はなれ、逃げ墨を計算できます。平面直角座標の変換・世界測地系の変換などに使えるランキング上位のアプリです。
座標復元計算
造成などで使う、逆トラバース用のExcel計算シートです。機械点、後視点、各測点などの、与えられた各座標値を入力するだけで、距離と侠角を計算することができます。その他、中点と交点の計算や座標プロット・座標測量も可能です。緯度、経度との相互換算を行います。
測量計算 座標管理 (Excel97)
測点名で、2つの現場の座標値(X・Y)を更新(合成)します。Sort,抽出の機能を追加、測量計算 関数集A(Excel97) Ver1.2 を追加しました。座標プロット、座標測量、点名重複、座標値重複、点番重複 確認の機能を追加しました。平面直角座標から緯度、経度へ換算します。平面直角座標の変換、世界測地系の変換、距離計算、面積計算、後方交会法・3次元表示などもできるランキング上位のアプリです。
座標計算アプリ
工事現場の測量に活用できる座標計算アプリをご紹介します。
座標計算 Lite
点、円、角度などを指定することで交点の座標、極座標などを求めることができます。
測量座標計算
建築・建設で使う逆トラバース計算のアプリです。
測点等の名前を付けて座標の登録、読み込みもできます。
座標計算（トラバース計算）
座標計算アプリです。
トラバース計算、逆トラバース計算機能、CSV形式のテキストデータの読み込みにも対応。
Civil Surveyor（測量計算アプリ）
工事測量のための測量計算アプリです。
線上や円弧上の任意の点を自在に計算したり、線形をオフセットしたりできます。
SIMAデータ変換のフリーソフト・エクセルテンプレート
SIMAとは、測量業界において座標や路線、区画データをやり取りするためのフォーマットです。
SIMAデータ変換のフリーソフト・エクセルテンプレートで、SIMAデータの作成・編集したり、SIMAデータをautocadのdxf・jwwに変換したりできます。
Sima 解析 (XL2002)
人気のSimaファイルエディタです。XML書込みもできます。選択した座標値、全ての座標値、選択した地番、全ての地番、全ての座標値と全ての地番のSima出力やsimaデータをautocadのdxf、jwwに変換ができます。Xmlファイルは、XL97はMS XML-DOM、XL2002はQueryTablesオブジェクトで読込みます。 ランキング上位のソフトウェアです。
SAPro
測量・土木向けのSIMA・APAファイル送受信、SIMA変換、および座標・結線ビューワソフトです。ファイルはシリアル通信を使用して送受信します。SIMA、APAファイルの座標・結線データを、グラフィック表示できます。簡単な割込み計算処理も搭載しています。
SIMA 測地系一括変換
複数のSIMA形式ファイルの測地系(世界測地系/旧日本測地系)を一括変換する、人気のsimaデータをautocadのdxfやjwwに変換するツールです。1フォルダ内にある複数のSIMA形式ファイルに対して、同一条件での変換が可能です。変換元ファイルを削除せずに残せます。座標データと画地データのSIMA変換です。平面直角座標の変換・世界測地系の変換など。
SIMAtoKML 2.0
SIMAファイルから区画データ・区画構成点をKMLに変換するおすすめのシステムです。平面直角座標の変換・世界測地系の変換など、世界測地系平面直角座標の区画構成を持ったsimaファイルをエクセルに読み込んで変換した区画をGoogleEarth上に展開します。(世界測地系のみ対応)カンマ区切りテキストSIMAファイル対応です。
ArcView SHP・SIMA・NIGMAS 変換パック
SHP・SIMA・NIGMASのコンバートを行うシステムです。Esri社のSHP形式とSIMA形式とを、双方向で変換するソフトウェア、ニグマスのNIF2形式をSHP形式に変換するソフトウェア、3本のソフトウェアパックです。simaデータをdxfやjwwに変換できます。データタイプは、3次元ポリゴンを対象としています。
測地座標系とは
地球上での任意の点の座標を得ることで、カーナビゲーションなどで有効に利用できるGPSなどの発達により、過去では大変な苦労をした測量が今では高精度かつ短時間で実施することができるようになっています。
特にGPSは測量に関する技術や知識がなくても誰でも扱えるという大きな利点があります。
しかしこのような技術は全て座標系というものがすべての基準となっています。
測量というのは既知の点を基準として未知の点の座標を求めるということになります。
数学の世界では座標と言われればxy座標系で表現するのが一般的となるので、座標系の定義に関して議論が巻き起こるということはまずありません。
しかし測量という分野は実世界に対しての座標系となるので、どのように定義するのかがまず問題となります。
任意の狭い範囲となればその中での座標系を定義すれば問題ないですが、これが日本全国まして世界となると共通の座標系で表現することが必要です。
そのため測量の分野では最も基本的な座標系、地球上の位置を表す基準を「測地座標系」として定義しています。
この「測地座標系」は地球の中心を原点とする三次元直交座標として表現されており、赤道面をXY軸で構成される平面として、地球の地軸をZ方向として定義しています。
測量で扱われている全ての座標はこの「測地座標系」を基準としています。
測地座標系の種類
「測地座標系」により地球の座標を決めていくには地球の重心を求める必要があります。
しかし、地球の重心を直接観測することはできないので過去には天体観測により地球の重心を求めていました。
しかしこれは観測を行った国により値が異なるので、複数存在します。
実際に使用されているのは下記の3つとなります。
日本測地系
これは1884年から日本で使用されている測地座標系です。当時は東京港区にある基準点原点を元に定義された日本独自のものとなります。しかし、2002年よりは世界測地系に移行してきています。
ITRF座標系
宇宙観測技術を用いて、地球の基準座標系を始め各種の観測などを実施している組織であるIERSが定義した座標系です。この座標系は国際地球基準座標系と呼ばれています。日本では2001年からITRG94と呼ばれる国際地球基準座標系を基準座標系としています。
WGS-84座標系
WGS-84座標系はGPSのために定義された座標系です。GPS衛生の軌道情報を扱うのでほぼ世界標準となっています。これはアメリカ合衆国の政府機関によって定義されています。
このように座標系というのは複数あり、その取扱には注意が必要です。特に過去のデータを扱う場合には座標計算や座標変換の作業が必要となりますが、非常に複雑な計算になります。おすすめなのはインターネット上で無料公開されているソフトウェアやアプリを使用することです。Excelで公開されていれば自分なりのテンプレートも作成できるので、業務効率の改善にも役立ちます。
地球の形から座標系を知ることが重要
地球の重心を原点とする三次元直交座標を測地座標系として定義してこれが全ての測量のもととなりますが、実際の測量では直接参照することはないことが多いです。
地球の形は球形ではなく楕円の形をしているので地球の形状を置き換えて、位置を決定する基準面としています。
地球の平面上の半径10km程度は平面とみなしても誤差を無視できる範囲であるので、平面とみなしても誤差が十分に無視できる範囲となります。
回転楕円体は複数定義されている
地球の形に近似させた回転楕円体は地球楕円体とも言われ種々の楕円体が発表されています。そのため各楕円体で緯線の測定結果が違ったことにより、楕円体の数値が若干異なります。日本では主にベッセルの回転楕円体を採用し、全ての測量の座標はこの準拠楕円体で測定していましたが、法改正によりベッセルの回転楕円体は現代では使用していません。現在ではGRS80と呼ばれる楕円体が多く使用されています。
測地座標系と楕円体の定義により地球上の位置を知ることができる
地球上の各点の位置は地球の中心を原点とする測地座標系を定義することで、座標として表示できます。また、地球表面の形を表す楕円体で定義することで、楕円体上での緯度や経度と楕円体上での高さでも表示することができます。
つまり測量の位置の基準となる座標系は、測地座標系と楕円体によって定義することができます。このどちらかが異なると地球上における同一地点でも、座標が合わなくなります。そのため実際の運用方法については慎重な利用が求められます。
また、以前まで使用していたベッセル楕円体による座標系と、GRS80楕円体では日本付近における同一の点の座標は若干誤差があります。東京では450ｍ程度の誤差があります。しかし、楕円体によっては誤差が殆どないのでそのまま運用することもできます。
このように楕円体にも多くの種類があり、その中でも誤差があることがわかります。つまり距離や面積を計算する場合はこの誤差を考慮しないと、正確な値は出ないということになります。そのため自分で計算するのも一つの方法ですがインターネットで公開されているフリーウェアなどを有効的に活用するのがおすすめです。無料なので多くのソフトを比較検討することができると同時に、自分なりの比較ランキングなどを作成すればその時に最適なソフトを選ぶことができます。
複数ある高さの概念はしっかり覚えよう
測地座標系には高さの概念がありません。そのため楕円体を定めその楕円体の表面からの鉛直方向の距離を高さとして扱います。高さについてはジオイド面・楕円体高、標高の各定義を理解する必要があります。
ジオイド面は地球重力の等重力面のうち平均満水面に一致するものとして定義されます。平均海水面を陸地部分にも延長すればこの場合、地球表面は海水に覆われてしまいます。この面をジオイド面といいます。つまり海水の面で地球の表面を表現したものをジオイド面といいます。しかし、地球内部の重力は場所によりわずかに異なることから、複雑な起伏を示すので幾何学的な局面としては表現できません。日本では東京湾平均海面を通るジオイド面があります。
楕円体高は楕円体面から側面までの距離を楕円体高といいます。楕円体表面からジオイド面の高さまでをジオイド高といいます。楕円体は地球表面に近似する局面でもあるので、ジオイド面は凸凹があります。そのため楕円体面の上にジオイド面があることもあれば、楕円体面の下にジオイド面があることもあります。
標高は一般的には平均海水面からの高さのことを言いますが、測地学では標高というのは「楕円体高−ジオイド面」となります。つまり任意の点における高さは楕円体面を基準とすることが基本的な考えとなります。日本では東京湾平均海水面とベッセル楕円体が接するように測地座標系を決めたので、東京付近では楕円体高がほぼ標高と一致しますが、他の地域では最大55ｍもの誤差を生じることがあります。
単に高さと言ってもその基準面の考え方や一般的な考え方とは違うことがわかります。同時に距離と同様に場所によっては大きな誤差を生じることもわかります。これら誤差を修正するには計算することが必要ですが、自分でExcelなどで計算シートを作ることも一つの手段ですが、時間もかかるし間違いが起こることもあります。そのためおすすめなのがインターネット上で無料ダウンロードできるフリーウェアやアプリを活用することです。
他にも座標測量や距離計算などの計算を行いたい場合にはフリーウェアを有効活用することがおすすめですが、以下の点に注意して探しましょう。
・座標測量、座標計算、座標変換、座標プロットなどに対応しているか？
・距離計算、面積計算などに対応しているか？
・SIMA変換、平面直角座標の変換、世界測地形の変換に対応しているか？