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2023.07.18 修士論文中間発表

2023.07.18 修士論文中間発表

2023.07.18 修士論文中間発表の発表スライド

ShogoHirasawa

July 17, 2023
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Transcript

  1. オフライン環境におけるスタンドアローン地図サーバーの開発と評価
    :Raspberry Piを用いたWeb地図システム
    49-226116 平澤彰悟 1
    2022.07.18 修士論文中間発表会

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  2. オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    2
    学士課程 + M1 オフライン環境下で可動するWeb地図サーバーの作成
    (Raspberry Pi + OSS + オープンデータ)
    作成した地図サーバーが災害環境下で実際に有効に機能するかを
    検証する必要あり
    M2 オフライン環境を想定した、サーバーの実証実験
    結果を観察しながら、サーバーの機能を定量的に評価
    - 修論全体像-

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  3. オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    3
    学士課程 + M1 オフライン環境下で可動するWeb地図サーバーの作成
    (Raspberry Pi + OSS + オープンデータ)
    作成した地図サーバーが災害環境下で実際に有効に機能するかを
    検証する必要あり
    M2 オフライン環境を想定した、サーバーの実証実験
    結果を観察しながら、サーバーの機能を定量的に評価
    - 修論全体像-

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  4. オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    4
    学士課程 + M1 オフライン環境下で可動するWeb地図サーバーの作成
    (Raspberry Pi + OSS + オープンデータ)
    作成した地図サーバーが災害環境下で実際に有効に機能するかを
    検証する必要あり
    M2 オフライン環境を想定した、サーバーの実証実験
    結果を観察しながら、サーバーの機能を定量的に評価
    - 修論全体像-
    修論で論じる部分

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  5. オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    5
    学士課程 + M1 オフライン環境下で可動するWeb地図サーバーの作成
    (Raspberry Pi + OSS + オープンデータ)
    作成した地図サーバーが災害環境下で実際に有効に機能するかを
    検証する必要あり
    M2 オフライン環境を想定した、サーバーの実証実験
    結果を観察しながら、サーバーの機能を定量的に評価
    - 修論全体像-
    修論で論じる部分

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  6. 6
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    - 修論全体像-
    オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    第1章 はじめに
    ・激甚災害時におけるネット断絶
    ・途上国におけるネットインフラの欠落

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  7. 7
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    - 修論全体像-
    オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    第2章 関連研究 第3章 検証
    ・災害時におけるGISのこれまでの研究
    ・オフライン状態での地図閲覧の課題
    ・地図サーバーを自作する

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  8. 8
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    - 修論全体像-
    オフライン環境でも地図情報にアクセスを可能にするシステム
    第4章 結果と考察
    ・自作サーバーが有効に機能するか
    定量的に分析
    ・先行研究の地図技術と比べ、どの点で
    改良できたかを定量的に評価する

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  9. 9
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    なぜオフライン地図に着目するのか
    ネットに接続できないと地図にアクセスできない社会となった
    オフライン環境でのルーティングが行えない
    Google mapsの誕生を皮切りに紙からデジタルへと変化

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  10. 10
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    なぜオフライン地図に着目するのか
    ネットに接続できないと地図にアクセスできない社会となった
    オフライン環境でのルーティングが行えない
    Google mapsの誕生を皮切りに紙からデジタルへと変化

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  11. 11
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    なぜオフライン地図に着目するのか
    ネットに接続できないと地図にアクセスできない社会となった
    オフライン環境でのルーティングが行えない
    Google mapsの誕生を皮切りに紙からデジタルへと変化

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  12. 12
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    なぜオフライン地図に着目するのか
    2010年 ハイチ地震
    国民の
    89% がネットから断絶
    https://www.jiji.com/jc/d4?p=htq108&d=d4_etb

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  13. 13
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    なぜオフライン地図に着目するのか
    2010年 トンガ海底火山噴火
    ネットの復旧に
    5週間
    https://disasterscharter.org/image/journal/article.jpg

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  14. 14
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    インターネット通信が困難な状況下
    でも、高精度で迅速な地図情報にアクセスできる手
    法を提案する。

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  15. 15
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    課題1.
    ネット接続ありきの災害用マップになっている。
    井上明, 大滝裕一, 寺田守正, 佐野嘉紀, 奥田晋也, 白井由希子, 村西あい et al. "ウェブを活用した災害初期対応システム
    ." 第 68 回全国
    大会講演論文集 2006, no. 1 (2006): 113-114.
    田口仁, 李泰榮, 臼田裕一郎, and 長坂俊成. "効果的な災害対応を支援する地理情報システムの一提案
    : 東北地方太平洋沖地震の被災地
    情報支援を事例として
    ." 日本地震工学会論文集 15, no. 1 (2015): 1_101-1_115.
    課題2.
    事前DLやキャッシュ利用が前提となっているオフラインマップ。
    吉野孝, 濵村朱里, 福島拓, and 江種伸之. "災害時支援システム “あかりマップ” の地域住民による防災マップ作成への適用
    ." 情報処理学
    会論文誌 58, no. 1 (2017): 215-224.
    organic maps oü. (n.d.). Organic Maps: Offline Hike, Bike, Trails and Navigation. Organic Maps. https://organicmaps.app/
    Maps.me. (n.d.). Maps.Me. MAPS.ME (MapsWithMe), Detailed Offline Maps of the World for IPhone, IPad, Android.
    https://maps.me/

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  16. 16
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    課題1.
    ネット接続ありきの災害用マップになっている。
    情報
    情報
    情報
    災害状況を
    可視化したマップ
    ユーザー
    ユーザー
    ユーザー
    被災地域はオフラインである場合が考えられるのでアクセスは難しい。
    災害現場では活用しにくい場合がある。

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  17. 17
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    事前にDLもしくは、キャッシュを貯めるためにネット接続が少なくとも1回は必要。
    課題2.
    事前DLやキャッシュ利用が前提となっているオフラインマップ。
    災害時にはすでにオフライン状態であり、地図にアクセスできない。
    サーバー
    デバイス
    デバイス
    デバイス
    DLデータ or キャッシュ
    DLデータ or キャッシュ
    DLデータ or キャッシュ

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  18. 18
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    課題1.
    ネット接続ありきの災害用マップになっている。
    課題2.
    事前DLやキャッシュ利用が前提となっているオフラインマップ。
    オフラインマップ
    ネット接続前提でない
    Web地図システム DL・キャッシュを前提としない
    Web地図システム
    本研究

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  19. 19
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    オフライン環境下で稼働する、Raspberry Piを用いたスタンドアローン地図サーバーを開発。
    本サーバーを主軸にオフライン状況でも
    Web地図を閲覧できるシステムを構築。

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  20. 20
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    OSSを用いて、Raspberry Piをアクセスポイント化(Wi-Fiルーター化)。
    地図データをデバイスに配信するためのWeb地図サーバーとして設計。
    - apatch2(Webサーバー化に必要)
    - hostapd(デバイスとの接続を管理するソフトウェア)
    - dnsmasq(DNSの設定とデバイスに対し動的に
    IPを話ふるためのソフトウェア)

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  21. 21
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    Webとして配信するために適したマップデータ(ベクトルタイルマップ)を作成
    従来のラスター形式の地図データではなく、ベクター形式(バイナリデータ)の地図データ
    を自作し、軽量かつWebに適した地図データを実現
    - TileMake
    - Tippicanue
    OpenStreetMap
    ©OpenStreetMap contributors
    ©Docker
    https://medium.com/tantotanto/vector-tiles-postgis-and-
    openlayers-258a3b0ce4b6

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  22. 22
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    位置情報を取得できるようにSSLの設定行う
    (http通信だと位置情報が取得できない)
    本来は認証局からの証明書が必要(=ネット接続が必要)だが、
    オフライン環境で動作させるために、OpenSSLを用いて内部的にSSL証明書を発
    行。
    オフライン環境下であっても、地図上に位置情報を表示できることを実現。

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  23. 23
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    位置情報を取得できるようにSSLの設定行う
    (http通信だと位置情報が取得できない)
    本来は認証局からの証明書が必要(=ネット接続が必要)だが、
    オフライン環境で動作させるために、OpenSSLを用いて内部的にSSL証明書を発
    行。
    オフライン環境下であっても、地図上に位置情報を表示できることを実現。

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  24. 24
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    位置情報を取得できるようにSSLの設定行う
    (http通信だと位置情報が取得できない)
    本来は認証局からの証明書が必要(=ネット接続が必要)だが、
    オフライン環境で動作させるために、OpenSSLを用いて内部的にSSL証明書を発
    行。
    オフライン環境下であっても、地図上に位置情報を表示できることを実現。

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  25. 25
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    MapLibreと呼ばれるライブラリを用いて、Webとして配信するための
    HTML,CSS,Json,JavaScriptファイル等を作成。
    JavaScriptで非同期処理を実装し、表示されるベースマップ及び、地名等のレンダリングスピード
    を向上させることができた。これによりオフラインであっても、オンライン環境と遜色ないスピードで
    Web地図を見ることが可能に。

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  26. 26
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    MapLibreと呼ばれるライブラリを用いて、Webとして配信するための
    HTML,CSS,Json,JavaScriptファイル等を作成。
    JavaScriptで非同期処理を実装し、表示されるベースマップ及び、地名等のレンダリングスピード
    を向上させることができた。これによりオフラインであっても、オンライン環境と遜色ないスピードで
    Web地図を見ることが可能に。

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  27. 27
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    スマホのカメラでQRコードを2種類読み込むだけで、地図が描画されるように設計。
    - Wi-FiのSSIDとPassをQR化させ、カメラで読み込むだけで、サーバーと自動接続さ
    れるように設計。
    - サーバー内にあるHTMLファイルをQR化させて、IPアドレスを打つことなく地図にア
    クセス可能に。

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  28. 28
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    スマホのカメラでQRコードを2種類読み込むだけで、地図が描画されるように設計。
    - Wi-FiのSSIDとPassをQR化させ、カメラで読み込むだけで、サーバーと自動接続さ
    れるように設計。
    - サーバー内にあるHTMLファイルをQR化させて、IPアドレスを打つことなく地図にア
    クセス可能に。
    特別なITスキルがなくても、
    オフライン環境下で地図にアクセスできるように。

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  29. 29
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    キャッシュが必要なWebアプリケーション作成。これを本地図システムを比較し、任意の目的
    地までの到達経路及び到達時間を比較検証
    する。

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  30. 30
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    プロセス1.
    東京都のオープンデータを用いて、避難所の位置をプロットした地図を作成。(
    Done)
    - 東京都オープンデータカタログサイトから避難所情報を取得し、避難所が可視化された
    Web地図を作成。
    - 作成したWebマップをWeb上にホスティングさせ、一方は本地図サーバー用にカスタムする。
    プロセス2.
    オフライン状態で地図を表示し、目的地までの到達経路と到達時間を計測。(
    1度実施)
    - 機内モードの状態で
    Web地図と本地図サーバーにアクセスする。
    - 被験者を集め、被験者には上記
    2パターンの地図を用いて東京大学から最寄りの避難所まで移動してもらう。
    https://shogohirasawa.github.io/UNVT_for_Tokyo-to/

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  31. 31
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    プロセス1.
    東京都のオープンデータを用いて、避難所の位置をプロットした地図を作成。(
    Done)
    - 東京都オープンデータカタログサイトから避難所情報を取得し、避難所が可視化された
    Web地図を作成。
    - 作成したWebマップをWeb上にホスティングさせ、一方は本地図サーバー用にカスタムする。
    プロセス2.
    オフライン状態で地図を表示し、目的地までの到達経路と到達時間を計測。(
    1度実施)
    - 機内モードの状態で
    Web地図と本地図サーバーにアクセスする。
    - 被験者を集め、被験者には上記
    2パターンの地図を用いて東京大学から最寄りの避難所まで移動してもらう。
    https://shogohirasawa.github.io/UNVT_for_Tokyo-to/

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  32. 32
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    OSSGISの世界最大規模のカンファレンス FOSS4G 2023 Kosovoにてワークショップ開催
    教育機関・国際機関(UN)等のエンジニアからフィードバックをいただく
    - サーバー1台あたりの接続可能デバイスを増やすこと。7/23しか接続できず。
    - 表示スピードの向上。接続できた7人も表示されるまでに時間がかかった。
    2023.06.26 -2023.07.02 開催 @Prizren, Kosovo
    処理を分散させる(CDN的なアプローチ)or サーバーのスペックを増強。
    Raspberry Piのスペックが問題の原因だと判明。

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  33. 33
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    OSSGISの世界最大規模のカンファレンス FOSS4G 2023 Kosovoにてワークショップ開催
    教育機関・国際機関(UN)等のエンジニアからフィードバックをいただく
    - サーバー1台あたりの接続可能デバイスを増やすこと。7/23しか接続できず。
    - 表示スピードの向上。接続できた7人も表示されるまでに時間がかかった。
    Raspberry Piのスペックが問題の原因だと判明。
    2023.06.26 -2023.07.02 開催 @Prizren, Kosovo
    処理を分散させる(CDN的なアプローチ)or サーバーのスペックを増強。

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  34. 34
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    OSSGISの世界最大規模のカンファレンス FOSS4G 2023 Kosovoにてワークショップ開催
    2023.06.26 -2023.07.02 開催 @Prizren, Kosovo
    - サーバー1台あたりの接続可能デバイスを増やすこと。7/23しか接続できず。
    - 表示スピードの向上。接続できた7人も表示されるまでに時間がかかった。
    処理を分散させる(CDN的なアプローチ)or サーバーのスペックを増強。
    Raspberry Piのスペックが問題の原因だと判明。
    教育機関・国際機関(UN)等のエンジニアからフィードバックをいただく

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  35. 35
    背景 目的 課題 手法 検証 結果・考察 結論
    検証
    前回のワークショップで得た知見を反映しながら を実施していく。

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  36. スケジュール:
    36
    M1 サーバーの開発
    自治体へのヒアリング
    1Q 2Q 3Q 4Q

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  37. スケジュール:
    37
    M2 先行研究の調査
    実証実験
    1Q 2Q 3Q 4Q
    修士論文執筆

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  38. 38
    開発状況をまとめたGitHub Repository:
    https://github.com/unvt/portable

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