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これら56都市分、約1万平方キロメートルをカバーする3D都市モデルを作るということで、現在、2021年7月中に全てオープンデータとして公開する予定で進めています。(※2021年8月6日、整備対象都市のオープンデータ化を全て完了) 現時点(2022.7.13現在)では56都市のうち約40都市のデータを公開しています。カバレッジとしては約1万平方キロメートルです。 56都市といっても全国には約1,700の市町村がありますので対象都市数としては少ないのですが、約1万平方キロメートルという数字はおそらく世界でも最大規模です。 日本は昨年度まで3D都市モデル自体存在していなかったのですが、一年で3D都市モデル先進国になりました。 Google EarthとPLATEAUの違い 「Google Earthがあるじゃないですか」「なんで国がわざわざ3D都市データを作っているのですか」とよく聞かれます。
こんにちは、インフォマティクスで機械学習業務を担当している大橋です。 今回は物体検出技術の紹介をしたいと思います。 ここで紹介する論文[1]は、これまでと異なるアプローチにより、既存モデルの問題点を解消した大変興味深い内容となっています。 ※本記事はTransformer [5]等の深層学習の知識がある程度あることを前提として書いています。 物体検出とは 物体検出とは、画像の中から物体の位置を矩形で予測し、その物体が何であるかを推定する問題のことをいいます。 物体検出の例(論文[1]より抜粋) これまでの物体検出手法 物体検出という問題に対して、これまで様々な手法が提案されてきました。 物体の候補領域の推定とクラスの推定をそれぞれ2つの独立したネットワークで行うもの(two stage detector)[2]や、それらを1つのネットワークで同時に推定するもの(one stage dete
人間の感覚は不思議です。 たとえば、イヤな臭いのする部屋に閉じ込められたとします。窓を開けて臭い成分の量を半分にしたとしても、私たちは「臭いが半減した」とは感じず「やっぱりまだ臭う」と感じます。 音の感じ方もそうです。私たちの音の感じ方は、大きい音だから大きく、小さい音だから小さく感じることはありません。 コンサートで聴く大音量の演奏も小さな羽虫の羽音も、同じように聴くことができます。つまり、音量の大小に関係なく感じ方は同じです。 このような人間の感覚に数式で表される法則があるとしたら。 ウェーバー・フェヒナーの法則は、「人間の感覚の大きさは、受ける刺激の強さの対数に比例する」という基本法則です。 人間の五感への中ぐらいの刺激に対しては、"ちょうど良い"近似となることが知られています。 ウェーバーの法則を弟子のフェヒナーが発展させて導き出したので、ウェーバー・フェヒナーの法則と呼ばれていま
空間情報クラブ|インフォマティクス運営のWebメディア (株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア 数表を作り続ける人類 今回は、「エイダ・ラブレス」の記事にも登場した数学者チャールズ・バベッジを取り上げます。 古代ギリシャから作られ始めた三角関数表は、時代を追うごとに精度が大きくなっていきました。 そのために誕生したのがネイピアによる対数表だったことは「ジョン・ネイピア対数誕生物語」で紹介しました。 人は死して数表を遺す。 魂を削って作られた数表のおかげで、多くの人々の計算時間を節約することができました。 ネイピアの対数表から200年後、天才出現 ところが、数表の精度が大きくなると新たな問題も引き起こすことになります。ミスがない数表を作ることの困難さです。すべての計算は人間の手によるものだったからです。 計算道具といっても、1
割り算で子供に「どうして0で割ってはいけないの?」「なんで0で割れないの?」と聞かれたらどう答えますか。 まちがっても「そう決まっているの!」などと乱暴な返答をしてはいけません。 丁寧に答えてあげたいものです。 いい質問だ! そもそもこの質問はとても自然で大切な質問です。 まずは「いい質問だ!」「おもしろい質問だ!」と褒めてあげましょう。そして、どこがいい質問で、何がおもしろいのかを説明してあげましょう。 例えば、60(km/時)とは60/1(km/時)のことで、1時間で60km進む速さのことです。 すると60/0(km/時)とは0時間で60km進む速さを意味することになりますが、そのような速さは存在しません。 なるほど60÷0を電卓で計算してみると「E」が返ってきます。iPodの電卓アプリで同じ計算をすると「エラー」が表示されます。 0で割る計算には答えが存在しないことが電卓では「E」「
前回、電卓に0で割る計算をさせるとエラーが返ってくることを取り上げました。今回は小学校高学年で習う分数のわり算です。 分数のわり算は分母と分子を逆にしてかけ算にすると値が求められます。 小学生の頃「なんでだろう?」と思いながらも「そういうルールになっているから」と言われ、そのまま通り過ぎた方も多いのではないでしょうか。 今回の記事ではこの仕組みについて詳しく解説していきます。 映画『おもひでぽろぽろ』のワンシーン 分数は問題だらけです。なかでも分数の割り算は「なぜ」を考え出すと難関です。 はたして、多くの人は計算手順──分数のわり算はひっくり返してかければいい──をそのまま「覚える」ことになります。 ヤエ子:分母と分子をひっくり返してかけりゃいいだけじゃないの。学校でそう教わったでしょ。 タエ子:う〜ん。 ヤエ子:じゃあ、どうして間違ったの。 タエ子:分数を分数で割るってどういうこと? 3
(株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア バーゼル問題 次に紹介するのは、今から300年前に大問題になった分数のたし算です。 分子が1で分母が自然数のべき乗の形をした分数を無限に足し合わせる「無限級数」の和を求める問題です。 I1が調和級数、I2がバーゼル問題と名前が付くほど、それぞれ歴史的に由緒ある問題です。 微積分学を作り出したドイツの数学者ゴットフリート・ライプニッツがこの世を去ったのが1716年。その後継者がスイスのベルヌーイ兄弟です。 兄ヤコブ・ベルヌーイ(1654-1705)の無限級数に関する論文の中で弟ヨハン・ ベルヌーイ(1667-1748)が、調和級数I1が発散つまり答えが無限大になることの証明に成功しました。 そしてクローズアップされたのが無限級数I2です。ライプニッツでも解けなかったその問題は、ヤコブに敗
共振周波数fの公式鑑賞も今回で4回目。原風景を求める計算の旅はまだまだ続くのですが、切りがないのでここでいったん締めとします。 前回、ばねの単振動とLC共振回路を記述する微分方程式は同じ2階線形微分方 ...
新型コロナウイルスの感染拡大が世界中で深刻な状況を引き起こしています。 今回は感染病流行予測に用いられる数理モデルをご紹介します。 その研究は18世紀、数学者ダニエル・ベルヌーイ(1700-1782)にまで遡ります。 ダニエル・ベルヌーイ 父が数学者ヨハン・ベルヌーイ(1667-1748)、伯父が数学者ヤコブ・ベルヌーイ(1654-1705)、ダニエルの兄弟もみな数学者というベルヌーイ家に1700年2月8日に生まれたのがダニエルです。 13歳でスイス・バーゼル大学に入学、16歳で修士号を取得するも、父ヨハンの反対で数学の道に進むことができず、医学を学び呼吸のメカニズムの研究で博士号をとっています。 流体力学のベルヌーイの定理(1738年)で有名なダニエル・ベルヌーイは数学者として知られていますが、実は早い段階から医学との接点がありました。 結果として数学者ダニエルの研究対象は、医学、生理学
空間情報クラブ|インフォマティクス運営のWebメディア (株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア ネイピア数とは数学定数の1つであり、自然対数の底(e)のことをいいます。対数の研究で有名な数学者ジョン・ネイピアの名前をとって「ネイピア数」と呼ばれています。 つまり「ネイピア数=自然対数の底=e」となります。 このネイピア数が何を意味し、生活のどんなところに現われてくるのかご紹介しましょう。 ネイピア数eの定義 2.71828182845904523536028747135266249775724709369995… 人類のイノベーションの中で最高傑作の1つが微分積分です。 冒頭の数がその巨大な世界の礎となり、土台を支えています。この数は、ネイピア数eまたは自然対数の底と呼ばれる数学定数です。 湯飲み茶碗のお茶やお風呂の温度、薬
東京タワーと東京スカイツリーの高さ かつて電波塔として日本一の高さを誇った東京タワー。 2012年5月22日の東京スカイツリー開業(竣工は2012年2月29日)によりその座を譲り渡しましたが、ふと、この2つのタワーが同じ高さに見える場所はどこだろうと考えました。 東京タワーは333メートル、東京スカイツリーは634メートル。両者は直線距離で8,220メートル離れています。 相似図形に着目 この問題は中学校の数学で習う「相似図形」に着目すると、簡単に解けます。 同じ高さに見えるということは、見上げる角度(仰角)が等しいということです(下図参照)。 ここで、地点P1から東京タワーを見上げたときにできる三角形P1ACと、東京スカイツリーを見上げたときにできる三角形P1BDは相似であることに気づきます。 すなわち、各辺の長さの比にP1A:P1B=AC:BDという関係が成立しています。 同様に、仰角
測位の高精度化により、さまざまな位置情報の高精度化、とりわけそれらのプラットフォームとなる地図の高精度化が必須となってきたのはこれまで書いてきたとおりである。 本稿では、これからのG空間社会の中で地図がどのような役割を果たすのか、そして今後の地図がどういう方向へ向かうのかについて考えてみたい。 地図とは何か 「そもそも地図とは何か」「人はなぜ地図を必要としたのか」を考えてみる。 人が人に何かを伝える際には言葉や文字、すなわち言語を使用する。身振り手振りでも伝えられるかもしれないが、言葉を使うのはその方が効率的だからだろう。 しかし、言葉で伝えるという方法が効率的でないケースもある。その一つが位置や場所など空間に関する情報だ。 場所の情報を相手と共有したい時、言葉だけでは伝えきれない場合がある。効率的に伝えるには図示がもっとも簡単な方法ということになる。 その際、どんな図を描けばいいのか。さ
(株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア 数学とは繋がりを探求する物語 三角関数sinは対数logを導き、そしてオイラーによるネイピア数eの発見と連載は続きました。物語はオイラーの手によってクライマックスへと突き進んでいきます。 π、sin、log、eのすべてが一本の数式に統合されていくことになろうとは、誰が予想したでしょう。 オイラーの公式とは オイラーの公式とは、1740年頃にオイラーにより証明された等式です。 左辺はネイピア数 (自然対数を底とする複素指数関数)で、iは虚数、右辺のcos、sinは三角関数(正弦、余弦)を意味します。 すべてがつながるまでの後1歩|虚数誕生物語 虚数i。 その不思議な名前の数なくして、π、sin、log、eのすべてが統合されることはありませんでした。 i×i=−1 という不思議な性質を持つ
(株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア ネイピアとの出会い ジョン・ネイピア。 その名は世界でもあまり知られていません。しかし、彼の発見と発明は現代の私たちを支えています。 日々私たちが使っている小数点はネイピアの発明なのです。小数点は雨や雪のごとく天が降ってきたのではなく、ネイピアが対数を生み出す過程で考え出した副産物だったのです。 なぜネイピアは対数を考え出したのか。 それはネイピアが「計算」に対して異常なまでの執着心を持っていたからです。ネイピアは「ネイピアの計算棒」と呼ばれる計算機も発明しています。 ではなぜネイピアは計算にこだわったのでしょうか。それは当時の天文学がおかれた状況が関係していました。 その続きを語る前に、私とネイピアとの出会いがありました。高校2年生、数学の教科書で指数を対数に書き換えることを習いまし
(株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア 「ケ」か「ヶ」か、それが問題だ 前回のコラムで地図注記のことに触れた際、茨城県の「龍ヶ崎市」やこれに関連する表記をめぐり、「竜」か「龍」かという漢字の字形に関する地図編集者の悩みを書いた。 地図表記の観点からここで一緒に触れておきたいのが「ケ」問題である。 「龍ヶ崎(りゅうがさき)」のように「ケ」と表記して「が」と読ませる地名やこれを含む駅名は、全国に多数存在する。 そこで問題となるのが、「ケ」を通常の大きさのカタカナ「ケ」として表記するか、小さな「ヶ」として表記するかである。 昭文社では「ケ」と表記して「が」と読ませる場合、現代の出版物の傾向を踏まえ、原則として小さな「ヶ」を用いている。個人的にもこれが現代的な表記としてはスマートで適切だと思っている。 しかし地名をはじめ、地図上の注
連載は、三角関数、ジョン・ネイピア対数誕生物語を経てオイラーの公式誕生物語まで進みました。 オイラーの公式では、虚数iが、sin、log、e、πらをつなぎ合わせる役目を果たす風景を見てもらいました。 自然数、有理数、無理数、実数とつづく数の世界の拡張の先に現れてきた“新しい数”が虚数です。 ピンと来ない虚数 その虚数が実数と同じように数学者に受け入れられるには、その実力が明らかにされる必要がありました。 オイラーの公式は虚数の実力を私たちにまざまざと見せつけるものとなりました。はたして20世紀、革新理論である量子力学はオイラーの公式に支えられて誕生しました。 量子力学を基礎理論として半導体やレーザーなどが発達し、現在のコンピュータは出来上がっています。この文章が処理・表示されているPCやスマホは虚数に支えられています。 そうはいっても虚数がスマホと繋がっていることが実感できるわけではないの
(株)インフォマティクスが運営する、GIS・AI機械学習・数学を楽しく、より深く学ぶためのWebメディア 数と数字の現場は「いつ」「どこで」 2015年12月31日(木)22時35分 緯度 35.685175°、経度139.752799° 「いつ」と「どこで」こそ、数と数字の現場です。 時間、暦、地図は個人のものではなく、基本的に国家が作るものです。国家は国境線とともにあり、そのエリアの暦を作るために天文台を作ります。 数と数字の現場である「いつ」と「どこで」を手にいれるための必要なものが、小学校、中学校、高等学校で学ぶ数学です。 「いつ」と「どこで」を結ぶフィールドこそ我が地球です。 1秒は地球の自転周期の86400分の1、1mは北極から赤道までの子午線弧長の1000万分の1と定義されたことからわかります。どちらも「計算」することで初めて私達の前に現れてきました。 すべては私達が地球上で
EPSGコードとは、GISで使用される様々な要素に必要なパラメータを1つにまとめ、そのパラメータの集合体どうしを区別するためにコードを割り振ったコード体系のことです。 GISで使用される要素には、座標参照系、測地系、本初子午線、地図投影法などがあります。 EPSG(European Petroleum Survey Group)という団体によって作成され、現在ではいろいろなGISで使用されています。 EPSGの由来 EPSGコードの管理を現在行っているのは、イギリスのInternational Association of Oil & Gas Producers(以下、OGP)のGeodesy Subcommitteeですが、もともとはEPSGの正式名称であるEuropean Petroleum Survey Groupという団体がこの仕組みを作成しました。 この団体はヨーロッパ諸国の石油
こんにちは、インフォマティクスの空間情報クラブ編集部です。 今回はGIS(ジーアイエス)を使ってできることや活用事例、導入にあたって必要なものなどをご紹介します。 GISとは GIS(ジーアイエス)とは「Geographic Information System(地理情報システム)」の略語で、電子地図上に情報を重ね、編集・検索・分析・管理などを行えるシステムのことをいいます。 GISでは下図のように、ベースとなる地図データの上にさまざまな情報をレイヤ状に重ねていきます。 地図情報と、その上に重なっている各種情報を関連付けることで、相関関係や傾向を可視化できるのがGISの大きな特徴です。 GPSとの違い GIS(地理情報システム)と似た略語にGPSがあります。 GPSとは、Global Positioning System(全地球測位システム)の略で、米国によって運用される衛星測位システム(
はじめに 今回は地図データの分析について、ボロノイ分割(ティーセン分割)を例にご紹介します。 図1:ラーメン店マップ 分析に使うデータを用意する ひと口に地図データといっても、表示用の背景データもあれば、分析用の道路ネットワークデータ、図1のようなラーメン店のポイントデータもあります。入手した情報をもとに独自に作成したデータもあるでしょう。 いずれにせよ、地図に表示するデータと分析に使うデータは、それぞれ異なるレイヤに分けて用意するのが一般的です。(図2)
カーネル密度推定は、有限の標本点から全体の分布を推定する手法の1つです。 ある分布の密度関数を推定したい場合には、パラメトリックモデル(正規分布、指数分布、ガンマ分布など)を想定した手法が使われます。 分布をパラメトリックモデルで記述できない場合は、ノンパラメトリック推定という手法が使われます。カーネル密度推定はノンパラメトリック推定の代表例です。 カーネル密度推定の例 ここに犯罪発生地点を表すポイントデータがあると仮定します。 そのポイントデータをサンプルデータとして、ポイントがない地点の犯罪発生率を補完して推定したいような場合にカーネル密度推定を使います。 下図は7点の地点を元にカーネル密度推定を行った例です。左側は2次元の地図上にポイントを配置したものです。 右側はそのポイントを元にカーネル密度推定を行い、値を3次元で表現したものです。点が集まっている部分は確率が高いと推定されます。
日本測地系2011とは 日本測地系2011(JGD2011)とは、日本の現行の測地基準系(測地系、データム)のことをいいます。 日本の測地基準系は、2001年の測量法改正において日本測地系(旧測地系)から日本測地系2000(新測地系、世界測地系 以降JGD2000)に移行し、2011年10月の測量法施行令改正において日本測地系2011(以降JGD2011)に移行しました。 JGD2011へ移行したきっかけは、東日本大震災による大規模な地殻変動の発生です。改定内容(測地成果2011)には最新の測量成果が反映されています。 日本測地系2011(JGD2011)の特徴 JGD2011の大きな特徴は、東日本と西日本で定義が異なる点です。 日本の測地基準系 東日本大震災による地殻変動の影響が大きい地域では、測量成果が改定され、測地系が再構築されました。 一方、影響が少ない地域(北海道と西日本)ではJ
自治体では行政データのオープンデータ化が広がっているなか、3D点群データのオープン化に取り組む自治体が増えてきている。 今回はその背景や取り組み事例を紹介する。 インフォマティクスでは、庁内の共通デー ...
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