地図ちずと GIS の基礎きそ

この章しょうで学まなぶこと

高校こうこうの 地理ちり総合そうごう は、 中学ちゅうがくの地理ちりで学まなんだ世界せかいと日本にほんの知ち識しきを土ど台だいに、 「情じょう報ほうを自分じぶんで集あつめて地図ちず化かし、 課か題だいを分ぶん析せきする」 高校こうこうらしい力ちからを育そだてる科か目もくです。 必履り修しゅう化された 2022 年度ねんど以い降こう、 大だい学がく入にゅう試し (共きょう通つうテスト含ふくむ) でも重じゅう視しされています。

第だい 1 章しょうでは、 地理ちりの全すべての出しゅっ発ぱつ点である 位置いちと地図ちず の表あらわし方かた、 そして高校こうこう地理ちりで中ちゅう核かくとなる GIS (地ち理り情じょう報ほうシステム) のしくみを学まなびます。

• 緯度いど・経度けいど で位置いちを数すう値ちとして表あらわせる
• 地球儀ちきゅうぎ と 平へい面めん地図ちず の違ちがいを理り解かいし、 主おもな 投影法とうえいほう (メルカトル図法めるかとるずほう・モルワイデ図法もるわいでずほう・正距方位図法せいきょほういずほう) の用よう途とを使つかい分わけられる
• 地形図ちけいず の 等高線とうこうせん と 縮尺しゅくしゃく を読よみ取とれる
• GIS と GPS (GNSS) の関かん係けいを説せつ明めいできる
• 国こく土ど地ち理り院いんの 地理ちり院いん地図ちず、 政せい府ふ統計とうけい (e-Stat) などの オープンデータ を自分じぶんの課か題だいに使つかえる

ポイント: 中学ちゅうがくでは 「地図ちずを読よむ」 が中心ちゅうしんでしたが、 高校こうこう地理ちり総合そうごうでは 「地図ちずをつくる」 「地図ちずで考こう察さつする」 がゴール。 GIS はその道どう具ぐです。

1. 緯度いど・経度けいどと地球ちきゅうの形かたち

地球ちきゅうは完かん全ぜんな球きゅうではなく、 自じ転てんの遠えん心しん力りょくで赤道せきどう部ぶ分ぶんがわずかにふくらんだ 回かい転てん楕円だ体たい (かいてんだえんたい) です。 ただし高校こうこう段階だんかいでも 「ほぼ球きゅう形けい」 と扱あつかって計けい算さんすることがほとんどです。

地球ちきゅうの大おおきさ

項こう目もく	数すう値ち
赤道せきどう半はん径けい	約やく 6,378 km
極ごく半はん径けい	約やく 6,357 km (赤道せきどう半径はんけいより約やく 21 km 短みじかい)
赤道せきどう一いっ周しゅう	約やく 40,075 km (= 約やく 4 万まん km)
表ひょう面積めんせき	約やく 5.1 億おく km²
海うみと陸りくの比ひ率りつ	海うみ約やく 71 % : 陸りく約やく 29 %

大事だいじ: 赤道せきどう一いっ周しゅう = 約やく 4 万まん km は中学ちゅうがくでも学まなぶ重じゅう要ような数すう字じ。 これを覚おぼえておくと、 「経度けいど 1 度ど ≒ 約やく 111 km (赤道せきどう上じょう)」 「経度けいど差さ ÷ 15 = 時差じさ」 という 基き本ほん計けい算さん がすぐできるようになります。

緯度いどと経度けいど

• 緯度いど: 赤道せきどう (緯度いど 0 度ど) を基き準じゅんに北きたへ 90 度ど (北ほっ極きょく)、 南みなみへ 90 度ど (南なん極きょく) を測はかる。 北きたは 北ほく緯い、 南みなみは 南なん緯い。 同おなじ緯度いどを結むすんだ線せん = 緯い線せん
• 経度けいど: イギリス・ロンドン旧きゅうグリニッジ天てん文もん台だいを通とおる線せんを 本初子午線ほんしょしごせん (経度けいど 0 度ど) とし、 東ひがしへ 180 度ど・西にしへ 180 度どを測はかる。 同おなじ経度けいどを結むすんだ線せん = 経けい線せん (北ほっ極きょくと南なん極きょくを結むすぶ)

緯度いど・経度けいどで位置いちを表あらわす

都市とし	緯度いど・経度けいど (約やく)
東京とうきょう	北緯ほくい 35.68 度ど・東経とうけい 139.77 度ど
大おお阪さか	北緯ほくい 34.69 度ど・東経とうけい 135.50 度ど
ロンドン	北緯ほくい 51.51 度ど・経度けいど 0.00 度ど
ニューヨーク	北緯ほくい 40.71 度ど・西経せいけい 74.01 度ど
シンガポール	北緯ほくい 1.35 度ど・東経とうけい 103.82 度ど
シドニー	南緯なんい 33.87 度ど・東経とうけい 151.21 度ど
サンパウロ	南緯なんい 23.55 度ど・西経せいけい 46.63 度ど

緯度いど・経度けいどは 「世界せかい共きょう通つうの住じゅう所しょ」 です。 GPS、 Google マップ、 GIS は全すべてこの値あたいを内ない部ぶで使つかっています。

ポイント: 高校こうこうではさらに 測そく地ち系けい (大地だいちを測はかる基き準じゅん) という概がい念ねんも出でてきます。 日本にほんでは 2002 年ねんから世界せかい共きょう通つうの 世界せかい測そく地ち系けい (JGD2000、 現行げんこう JGD2011) を採さい用ようし、 それ以前いぜんの 「日本にほん測そく地ち系けい」 とは同おなじ場ば所しょでも緯度いど・経度けいどが数すう百ひゃく m ずれます。 古ふるい地図ちずを使つかう時ときは注ちゅう意い。

2. 時差じさと標準時ひょうじゅんじ

地球ちきゅうは 24 時間じかんで 1 周しゅう = 360 度ど 自じ転てんします (= 1 時間じかんで 15 度ど)。 経度けいどが違ちがえば太たい陽ようが南なん中ちゅうする時じ刻こくがずれるため、 時と計けいもずらして暮くらさないと不ふ便べんです。 このずれが 時差じさ です。

標準時ひょうじゅんじの決きめ方かた

各国かっこくは自国じこくの基き準じゅんとなる 標準時ひょうじゅんじ (標準時子午線ひょうじゅんじしごせん) を持もちます。

• 日本にほん: 東経とうけい 135 度ど (兵ひょう庫ご県明石あかし市) を通とおる子午ご線を標準時ひょうじゅんじとし、 これを JST (Japan Standard Time) と呼よぶ
• イギリス: 経度けいど 0 度ど (グリニッジ) → GMT (Greenwich Mean Time) / UTC (協きょう定てい世界せかい時じ)
• アメリカ本土ほんど: 4 つの標準時ひょうじゅんじ (東部とうぶ・中部ちゅうぶ・山さん岳がく・太平洋たいへいよう)
• 中ちゅう国ごく: 国土こくどが東西とうざいに 5 タイムゾーン分ぶん広ひろいのに 1 つの標準時ひょうじゅんじ (北京ぺきん時じ間かん = UTC+8) で統とう一いつ
• ロシア: 11 の標準時ひょうじゅんじ

時差じさ計算けいさんの公こう式しき

基本きほん: 経度けいど差さ ÷ 15 = 時じ差さ (時間じかん)。 東経とうけい同士どうし・西経せいけい同士どうしは引ひき算ざん、 東経とうけいと西経せいけいは足たし算ざん。

計算けいさん例れい	経度けいど差さ	時差じさ
東京とうきょう (東経とうけい 135 度ど) ↔ ロンドン (0 度ど)	135 度ど	9 時間じかん (東京とうきょうが進すすんでいる)
東京とうきょう ↔ ニューヨーク (西経せいけい 75 度ど)	135 + 75 = 210 度ど	14 時間じかん (東京とうきょうが進すすんでいる)
東京とうきょう ↔ ロサンゼルス (西経せいけい 120 度ど)	135 + 120 = 255 度ど	17 時間じかん
東京とうきょう ↔ シドニー (東経とうけい 150 度ど)	15 度ど	1 時間じかん (シドニーが進すすんでいる)

日付変更線ひづけへんこうせんとサマータイムさまーたいむ

• 日付変更線ひづけへんこうせん: ほぼ経度けいど 180 度どに沿そって、 国くにや島しまを避さけてジグザグに引ひかれた線せん。 西にしから東ひがし へ越こえると 1 日ひ戻もどる、 東ひがしから西にし へ越こえると 1 日ひ進すすむ
• サマータイムさまーたいむ (夏時間なつじかん): 春はる 〜 秋あきに時と計けいを 1 時間じかん進すすめる制せい度ど。 日にっ照しょう時間じかんを有ゆう効こうに使つかい、 省しょうエネをねらう。 EU・北きたアメリカ等とうで採さい用よう、 日本にほんは現げん在ざい採さい用ようせず

大事だいじ: 共通きょうつうテストでは 「東京とうきょうと 〇〇 の時差じさを求もとめよ」 「日本にほんを 〇 月つき 〇 日にち 〇 時ときに出発しゅっぱつして 〇 時間じかん後ごに 〇〇 に着つくと現げん地ち時刻じこくは何時じか」 タイプが頻ひん出しゅつ。 経度けいど差さ ÷ 15 と 進すすんでいる / 遅おくれている の判はん断だんが鍵かぎ。

3. 地球儀ちきゅうぎと地図ちず投影とうえい法ほう

地球ちきゅうは 球きゅう体たい なので、 平たいらな紙かみに写うつすと 必かならずどこかがゆがみます。 「距離きょり・面積めんせき・角度かくど・方位ほうい」 の 4 つを 同どう時じに正ただしく表あらわすことはできない、 これが投影とうえい法ほうの大原げん則そくです。

地球儀ちきゅうぎが一いち番ばん正確せいかくだが

地球儀ちきゅうぎは縮しゅく小しょうした立りっ体たいなので、 距離きょり・面積めんせき・角度かくど・方位ほうい全すべてがほぼ正ただしい。 ただし 持もち運はこびにくい・世界せかい全ぜん体たいを一いち度どに見みられない・印いん刷さつできない という弱点じゃくてんがあります。 そこで用よう途とに応おうじてさまざまな 平へい面めん投影とうえい法ほう が使つかい分わけられます。

主おもな 3 投影とうえい法ほうの比ひ較かく

図法ずほう	何なにが正ただしいか	何なにがゆがむか	主おもな用よう途と
メルカトル図法めるかとるずほう	角度かくど (経線けいせんと緯線いせんが直ちょっ角かく)	高緯度こういどで面積めんせきが大おおきく誇こ張ちょうされる	航こう海かい図ず、 等角とうかく航路こうろ (船せんの進しん路ろ)
モルワイデ図法もるわいでずほう	面積めんせき	形かたちがゆがむ (だ円形えんけい)	分ぶん布ぷ図 (人口じんこう分布ぶんぷ、 気候きこう区分くぶんなど)
正距方位図法せいきょほういずほう	中心ちゅうしんからの 距離きょりと方ほう位い	中心ちゅうしん以い外がいの形かたちと距離きょり	航こう空くう図、 大圏たいけん航こう路ろ (最さい短たんコース)

メルカトル図法ずほうの 「落おとし穴あな」

メルカトル図法ずほうで世界せかい地図ちずを見みると、 グリーンランドがアフリカぐらいに大おおきく見みえます。 しかし実じっ際さいの面積めんせきは アフリカ約やく 3,000 万まん km² ↔ グリーンランド約やく 216 万まん km² (アフリカの約やく 1/14) です。 高緯度こういどほど面積めんせきが拡かく大だいされる性せい質しつに注ちゅう意い。

逆ぎゃくに 赤道せきどう直下ちょっかのアフリカ・東南とうなんアジア・アマゾン流りゅう域いき は実じっ際さいより小ちいさく印いん象しょうづけられます。 「世界せかいをフェアに見みるためにはどの図法ずほうを使つかうかを意い識しきする」 という視し点てんが大たい切せつです。

正距方位図法せいきょほういずほうと大圏たいけん航こう路ろ

東京とうきょうを中心ちゅうしんとした正せい距方位ほうい図法ずほうでニューヨークを見みると、 最さい短たん経けい路ろ (= 大圏たいけん航路こうろ) は 北ほっ極きょく上じょう空くう を通とおることがわかります。 メルカトル図法ずほうで直ちょく線せんを引ひいた 「等角とうかく航路こうろ」 とは別べつのもの。 国こく際さい線旅客きゃく機きが北きた太平洋たいへいようルートを取とるのはこのためです。

ポイント: 「メルカトル = 角度かくど・モルワイデ = 面積めんせき・正せい距方位ほうい = 距離きょりと方位ほうい」。 共通きょうつうテストでは 「人口じんこう分布ぶんぷを表あらわすのに適てきした図法ずほうを選えらべ」 「東京とうきょうから真ま北きたに進すすんで最さい初しょに到とう達たつする大陸たいりくを答こたえよ (正せい距方位ほうい図法ずほうで読よむ)」 タイプが出でます。

4. 地形ちけい図ずの読よみ方かた

日本にほんの 地形図ちけいず は 国こく土ど地ち理り院いん が作さく製せいする公こう式しきの地図ちずで、 1:25,000 と 1:50,000 が代だい表ひょう的てきです。 GIS の時じ代だいでも、 「ベースとなる紙かみの地形ちけい図ずを読よめる」 ことは高校こうこう地理ちりの必ひっ須す技ぎ能のうです。

縮尺しゅくしゃくの基本きほん

縮尺しゅくしゃく	1 cm が実じっ際さいの	主おもな用よう途と
1:25,000	250 m	標準ひょうじゅん的てきな地形ちけい図ず、 登山とざん ・ 防ぼう災さい
1:50,000	500 m	広域こういきの地形ちけい図ず、 国土こくど把は握あく
1:200,000	2 km	地ち勢せい図 (県けん域いき規き模ぼ)

計算けいさん: 地図ちず上じょう 4 cm の距きょ離りが、 縮尺しゅくしゃく 1:25,000 では 4 × 25,000 = 100,000 cm = 1 km に相そう当とう。 共通きょうつうテストで頻ひん出しゅつの計けい算さん。

等高線とうこうせんの読よみ方かた

地形ちけい図ずで高たかさを表あらわす線せんが 等高線とうこうせん。 同おなじ高たかさの地ち点てんを結むすんでいる。 1:25,000 では 主ぬし曲きょく線せんが 10 m おき、 計けい曲きょく線せんが 50 m おき。 1:50,000 では主しゅ曲線きょくせん 20 m・計けい曲線きょくせん 100 m。

等高線とうこうせんの様よう子す	地ち形けいの読よみ取とり
線せんが 狭せまい間かん隔かく	急斜しゃ面めん (傾けい斜しゃが急きゅう)
線せんが 広ひろい間かん隔かく	ゆるやかな斜面しゃめん
等高線とうこうせんが 山側やまがわに突つき出だす (V 字じ)	谷たに
等高線とうこうせんが 下か側がわに張はり出だす (U 字じ)	尾お根ね
同おなじ標ひょう高こうの閉とじた線せん	山頂さんちょう または くぼ地ち

主おもな地図記号ちずきごう

地形ちけい図ずでは、 建物たてものや土地とち利り用ようを 記号きごう で表あらわします。 おもな地図ちず記号きごうを下したに示しめします (実際じっさいの記号きごうの形かたちはこの図ずで確かく認にんしましょう)。

大事だいじ: 地図ちず記号きごうは 2019 年度ねんど改かい訂ていで 「自然災害伝承碑しぜんさいがいでんしょうひ」 が追つい加かされました (記号きごうは石せき碑ひのシルエット)。 過か去この災さい害がいを伝つたえる場ば所しょを地形ちけい図上ずじょうで確かく認にんでき、 防ぼう災さい学習がくしゅうに直結ちょっけつします。

5. GIS と GPS (GNSS)

GIS (Geographic Information System、 地ち理り情じょう報ほうシステム) とは、 地図ちず上じょうに様さま々ざまなデータ (人口じんこう・気き温おん・店てん舗ぽ位い置ちなど) を 重ね合あわせて 分ぶん析せきするしくみ。 高校こうこう地理ちり総合そうごうの大おおきな学習がくしゅう内容ないようです。

GIS の基き本ほん構こう造ぞう

GIS ではデータを 「レイヤれいや (層そう)」 という単たん位いで重かさねます。

• レイヤ 1: 道どう路ろと鉄てつ道どう
• レイヤ 2: 河か川せんと海かい岸がん線
• レイヤ 3: 人口じんこう (メッシュごと)
• レイヤ 4: 病びょう院いんの位い置ち
• レイヤ 5: 浸しん水すい想そう定てい区く域いき (洪こう水ずいハザード)

これらを自じ由ゆうに重かさね合あわせることで、 「人口じんこうが多おおい浸水しんすい区域くいきに病院びょういんは足たりているか」 「最寄もよりの避難所ひなんじょまで何なに m か」 といった 空間くうかん分析ぶんせき ができます。

身近みぢかな GIS の活かつ用よう例れい

分ぶん野や	活かつ用よう例れい
防ぼう災さい	ハザードマップはざーどまっぷ (洪水こうずい・土ど砂しゃ災さい害がい・津つ波なみ・地じ震しんのリスク表示ひょうじ)
都と市し計けい画かく	人口じんこう推すい移いと公こう共きょう施し設せつ配はい置ちの検けん討とう、 コンパクトシティこんぱくとしてぃ計けい画かく
商しょう業ぎょう	コンビニ・スーパーの出しゅっ店てん計けい画かく (人口じんこう・所しょ得とく・通つう行こう量)
農のう業ぎょう	衛えい星せい写真しゃしんと土ど壌じょうデータでの 精密農業せいみつのうぎょう (スマート農業すまーとのうぎょう)
物ぶつ流りゅう	配はい達たつルート最さい適てき化か、 倉そう庫こ立りっ地ち検けん討とう
観かん光こう	観かん光こう客の動どう線分せんぶん析せき、 多た言げん語案内ないアプリ
公衆衛生こうしゅうえいせい	感染かんせん症しょうの流りゅう行こうマップ、 ワクチン配布はいふ計画けいかく

GPS (GNSS) と GIS の関かん係けい

スマホやカーナビの 「現げん在ざい地ち」 表示ひょうじは、 GPS (Global Positioning System、 アメリカの衛えい星せい測そく位いシステム) や、 それを含ふくむ総そう称しょう GNSS (Global Navigation Satellite System、 全ぜん球きゅう測位そくい衛星えいせいシステム) の信しん号ごうを使つかって緯度いど・経度けいどを計けい算さんしています。

システム	運うん用よう国こく	衛えい星せい数 (約やく)
GPS	アメリカ	30 機き
GLONASS	ロシア	24 機き
Galileo	EU	30 機き
BeiDou (北ほく斗と)	中ちゅう国ごく	30 機き以上いじょう
みちびき	日本ほん (準じゅん天てん頂ちょう衛星えいせい)	4 機き (将しょう来らい 7 機体きたい制せい)

みちびきは日本にほんの真ま上うえ付ふ近きんを通とおる軌き道どうで、 GPS の精せい度どを補ほ強きょうし、 都と市し部ぶのビル谷間たにまや山間さんかん部ぶでも数かず cm 精度せいどの測位そくいを可か能のうにします。

ポイント: 「GPS で取とった現在地げんざいち を GIS の地図ちず上じょうに重かさねて表示ひょうじ」 するのが、 スマホ地図ちずアプリの基本きほん構こう造ぞう。 GPS は 「位置いちを測はかる」、 GIS は 「位置いちとデータを重かさねて分析ぶんせきする」 と役やく割わりが違ちがいます。

6. オープンデータと地理ちり院いん地図ちず

高校こうこう地理ちり総合そうごうでは、 自分じぶんで 公こう式しきのオープンデータ を取とって来きて、 地図ちず化か・分析ぶんせきする活動かつどうが重じゅう視しされます。

主おもな無む料りょうデータソース

名めい称しょう	提てい供きょう元もと	主おもな内容ないよう
地理ちり院いん地図ちず	国土こくど地ち理り院いん	地形ちけい図ず・空中くうちゅう写真しゃしん・標ひょう高こう・断だん層そう・浸しん水すい想定そうてい等とう。 ブラウザで重ね合あわせ可能かのう
e-Stat (政せい府ふ統計とうけいポータル)	総そう務む省統計けい局きょく	国こく勢せい調ちょう査さ・経けい済ざいセンサス等とう全ぜん統計とうけいを CSV / API で
j-SHIS	防ぼう災さい科学かがく技ぎ術じゅつ研究所けんきゅうじょ	全国ぜんこくの地じ震しん動予測そく地図ちず
OpenStreetMap (OSM)	国こく際さい的ボランティア	世界せかいの道どう路ろ・建物たてものを自じ由ゆう利用りよう
G-Spatial 情じょう報ほうセンター	国土こくど交こう通つう省しょう系けい	土と地ち利用りよう・交通こうつう量りょう等とう

GIS で課か題だいを解とく流ながれ

1. 問いといを立たてる (例れい: わが市しで高こう齢れい化が進すすむ地区ちくと病院びょういんの配はい置ちはつり合あっているか)
2. データを集あつめる (国こく勢せい調ちょう査さでメッシュごとの 65 歳とし以上いじょう比ひ率りつ、 地理ちり院いん地図ちずで病院びょういん位い置ち)
3. 重ね合あわせる (GIS ソフトQGISや地理ちり院いん地図ちずでレイヤ化か)
4. 分析ぶんせきする (ヒートマップ・バッファ距きょ離り分析ぶんせき等とう)
5. 解かい釈しゃくと提案ていあん (地区ちく A は高こう齢れい化 + 病院びょういん遠とおい → 移動いどう支し援えん提案ていあん)

大事だいじ: 地理ちり総合そうごうでは 「地ち域いき調査ちょうさ」 が必ひっ修しゅうテーマ。 GIS を使つかったフィールドワークふぃーるどわーく (現地げんち調査ちょうさと地図ちず化か) を経けい験けんすることが求もとめられています。

7. ふりかえりと安全あんぜん配はい慮りょ

学まなんだこと

• 緯度いど・経度けいど で位置いちを数すう値ち表ひょう現げんできる、 本初子午線ほんしょしごせんと赤道せきどうが通とおる主おもな国くにを言いえる
• 時差じさ = 経度けいど差さ ÷ 15 で計けい算さんできる、 日本にほんの標準時ひょうじゅんじは 東経とうけい 135 度ど (明石あかし)
• メルカトル / モルワイデ / 正せい距方位ほうい の使つかい分わけが分わかる、 それぞれの 「正ただしい量りょう」 を言いえる
• 地形ちけい図ず の等高線とうこうせん (1:25,000 = 10 m おき) と主おもな地図ちず記号きごうを読よめる
• GIS と GPS (GNSS) の役やく割わりの違ちがいを説せつ明めいできる
• [ ]地理院地図ちりいんちずやe-Statなどのオープンデータで自分じぶんの地ち域いきを調しらべる流ながれを言いえる

この章しょうの 安全あんぜん配はい慮りょ — GIS データの出しゅっ典てんと著ちょ作さく権けん

GIS で教きょう材ざいやレポートをつくるとき、 データの出しゅっ典てんと著ちょ作さく権けん には必かならず気きをつけましょう。

• 国こく土ど地ち理り院いん地図ちず は利用りよう規き約やくの範はん囲いで自じ由ゆうに利用りよう可能かのうだが、 出しゅっ典てん 「国土こくど地ち理り院いん」 の表記ひょうきが必ひつ要よう (改かい変へんすると 「国土こくど地ち理り院いんの地図ちずを加か工こう」 と明記めいき)
• OpenStreetMap (OSM) は 「© OpenStreetMap contributors」 のクレジット表記ひょうきとライセンス (ODbL) の継けい承しょうが必ひつ要よう
• Google マップ のスクリーンショット利り用ようは教育きょういく目もく的てきでも 利用りよう規き約やくの確かく認にん必須ひっす。 商しょう用ようやロゴ改変かいへんは不ふ可か
• ハザードマップ は 更こう新しん日ひ を必かならず確かく認にん。 古ふるいデータで 「自じ宅たくは安あん全ぜん」 と判はん断だんするのは危き険けん
• 個こ人じんの位い置ち情じょう報ほう (S N S 投とう稿こうの GPS タグ等とう) を集あつめて公こう開かいするのは プライバシー侵しん害がい のリスク。 個こ人じんが特とく定ていできる形かたちでの公こう表ひょうはしない

次じの章しょう: 第だい 2 章しょうでは、 6 大陸たいりく 3 大洋たいようとプレートテクトニクス、 標準時ひょうじゅんじ、 そして大地形だいちけい・小しょう地ち形けいを学まなび、 「球面きゅうめん上じょうの世界せかい」 を立りっ体たい的に把は握あくします。