地形測量と写真測量・地図編集

地形測量とは、地形・地物などを測定して数値地形図データを作成する作業である。測量法第34条に基づき国土交通大臣が定める「作業規程の準則」では、現地測量を「現地においてトータルステーション等（TS等）又はGNSS測量機を用いて、又は併用して、地形、地物等を測定し、数値地形図データを作成する作業」と定義する。現地測量は4級基準点、簡易水準点又はこれと同等以上の精度を有する基準点に基づいて実施し、作成する数値地形図データの地図情報レベルは原則として1000以下（250、500及び1000を標準）とする。地図情報レベルは数値地形図データの地図表現精度を示す指標で、従来の縮尺の分母に相当し、例えば地図情報レベル500の水平位置の標準偏差は0.25m以内とされる。細部測量において、基準点にTS等を整置して観測することが困難な場合には、補助基準点としてTS点を設置する。また細部測量にはキネマティック法、RTK法、ネットワーク型RTK法も認められており、上空視界の確保など衛星測位特有の観測条件に留意する必要がある。

写真測量の分野では、空中写真測量の作業工程と撮影の幾何学が繰り返し出題されている。空中写真測量は、標定点の設置、対空標識の設置、撮影、同時調整（空中三角測量）、現地調査、数値図化、数値編集などの工程により数値地形図データを作成する方法で、広域を対象とする地形図作成に適する。対空標識は、標定点の位置が空中写真上で明瞭に確認できるように設置する標識であり、上空視界を確保できる場所に設置し、撮影終了後は原則として速やかに撤去する。撮影は鉛直空中写真を標準とし、同一コース内の隣接写真間の重複度（オーバーラップ）は60%、隣接コース間の重複度（サイドラップ）は30%を標準とする。この重複部分により隣接する2枚1組の写真で実体視（ステレオ視）が可能となり、地物の三次元計測ができる。現在はデジタル航空カメラが標準であり、撮影と同時にGNSS/IMU装置で撮影位置と傾き（姿勢）を取得することで、同時調整に必要な標定点数を削減できる。

空中写真の幾何学に関する計算はほぼ毎年出題される最頻出論点である。第一に撮影縮尺であり、画面距離（焦点距離）f、対地高度Hの鉛直空中写真の縮尺は1/m＝f/Hで表される。対地高度は「海抜撮影高度－撮影基準面の標高」で求める点に注意する。第二にデジタル航空カメラの地上画素寸法であり、撮像素子1画素の寸法をd、焦点距離をf、対地高度をHとすると、地上画素寸法＝d×H/fで求められる。例えば素子寸法12μm、焦点距離12cm、対地高度2,500mなら地上画素寸法は25cmとなる。第三に比高による像のずれである。鉛直空中写真上では、地表面からの比高hをもつ地物の像は鉛直点（ほぼ主点に一致）を中心として放射方向の外側へずれ、そのずれ量はΔr＝r×h/H（rは主点からずれた像までの距離）で表される。写真の周辺部で高塔や煙突が外側へ倒れ込むように写るのはこのためであり、逆にずれ量から地物の高さを求めさせる逆算問題も出題されるため、式の変形まで習熟しておくべきである。

空中写真判読は、写真上の色調、形状、大きさ、きめ（テクスチャ）、陰影、周囲との位置関係などを手掛かりに地物や土地利用を判別する技術であり、記述の正誤を問う形式で頻出する。代表的な判読基準は次のとおりである。針葉樹は樹冠が円錐形で尖って見え、色調は暗く写るのに対し、広葉樹は樹冠が丸みを帯び、針葉樹より明るい色調に写る。水田は畦で区切られた形の整った区画が連続し、季節による色調変化が大きい。畑は水田に比べて区画の形が不規則なことが多い。送電線は鉄塔とともにほぼ直線状に連続して写り、山地では樹木が伐採された帯として認められることもある。学校は大きな校舎と広いグラウンドの組合せ、工場は大規模な建屋と資材置場などから判読されることが多い。また判読できる細部の程度は写真の縮尺や地上画素寸法に依存するため、詳細な判読には大縮尺（高解像度）の写真が必要であることも併せて押さえておきたい。

航空レーザ測量は、航空機に搭載したレーザ測距装置とGNSS/IMU装置により地形を計測し、格子状の標高データである数値標高モデル（DEM）等を作成する作業である。レーザ測距装置は自らレーザ光を発射する能動型センサであるため夜間でも計測できるが、レーザ光は雲を透過できないため雲や雨など天候の影響を受ける。また使用される近赤外レーザは水に吸収されるため、水部の地形（水底）は原則として計測できない。計測で得られる三次元計測データ（オリジナルデータ）には樹木や建物からの反射が含まれ、地表面と地物表面を合わせた数値表層モデル（DSM）に相当する。ここからフィルタリング処理により地表面以外の点を除去したグラウンドデータを作成し、内挿補間して格子状のDEMを得る。このほか作業規程の準則には、車載写真レーザ測量（モービルマッピングシステム）による道路及びその周辺の測量や、UAV（無人航空機）を用いた写真測量・レーザ測量も位置付けられており、新技術に関する出題が近年増加している。

地図編集とは、既成の地図データ等を基図として、より小縮尺（地図情報レベルの数値が大きい）の数値地形図データを新たに作成する作業である。縮小に伴いすべての地物を表示することはできないため、編集では重要度に応じた取捨選択、複雑な形状を要約して表現する総描、地物の表示が重なる場合に位置をずらして描く転位が行われる。転位には厳格な原則があり、まず基準点（三角点、水準点等）の位置は転位してはならない。骨格となる地物どうしが近接して両方を真位置に表示できない場合は、自然地物である河川・海岸線を真位置に描き、人工地物である道路・鉄道の方を転位する。また有形線（道路、河川など実体のある線）と無形線（等高線、行政界など）が重なる場合は、有形線を優先して無形線を転位する。編集の順序は、基準点、河川等の水部、道路・鉄道、建物、等高線、植生、注記のように骨格となる地物から順に行うことを標準とし、相互に矛盾のない表現を得る。注記は対象物との対応が明確になるように配置し、重要なものから選択して他の表示を妨げないようにする。

地図の投影と読図も毎年のように出題される。国土地理院刊行の1/25,000および1/50,000地形図はユニバーサル横メルカトル図法（UTM図法）で作成され、地球を経度6度ごとの座標帯に分けて投影する（日本は第51帯から第56帯に属する）。UTM図法の中央経線上の縮尺係数は0.9996である。一方、地図情報レベル2500以下の大縮尺図など公共測量には平面直角座標系（全国を19系に区分）が用いられ、各系の原点における縮尺係数は0.9999で、原点から東西約130kmの範囲で距離の歪みが1/10,000以内に収まるよう設計されている。平面直角座標系ではX軸が南北方向（真北が正）、Y軸が東西方向（真東が正）であり、数学の座標軸と逆である点がひっかけとして頻出する。読図では、図郭の経緯度から按分計算により図上の地点の経緯度を求める問題、等高線からの標高・傾斜の読み取り、地図記号の正誤判定が問われる。我が国の基本図が電子国土基本図として整備され、電子地形図25000などの形で提供されていることも押さえておく。