国土地理院基盤地図情報・数値標高モデルのダウンロード，CSV ファイルへの変換

【概要】

国土地理院の基盤地図情報・数値標高モデル（DEM: Digital Elevation Model、地形の標高を格子状に記録したデータ）を Windows 上でダウンロードし、Python で GML 形式（地理情報を記述する XML の一種）から CSV ファイルへ変換し、標高を可視化する手順を示す。

【目次】

【関連する外部ページ】

基盤地図情報サイト: https://www.gsi.go.jp/kiban/

基盤地図情報ダウンロードサービス: https://service.gsi.go.jp/kiban/

【サイト内の関連情報】

地図データ

国土地理院の共通 ID，パスワードの発行を受ける

利用条件は、利用者自身で確認すること。基盤地図情報をダウンロードするには、ダウンロードページでのユーザ登録とログインが必要である（ダウンロードページの URL は令和7年4月1日に変更された）。

  1. 基盤地図情報サイトのページを開く

    https://www.gsi.go.jp/kiban/

  2. 「基盤地図情報のダウンロード」をクリックし、基盤地図情報ダウンロードサービス（https://service.gsi.go.jp/kiban/）へ移動する

  3. 画面右上の「ログイン」をクリックし、「新規登録」をクリック

  4. 利用条件を確認する。同意する場合は続行する。

  5. 所定の項目を記入して、「登録確認へ」をクリック

  6. 登録内容を確認して、「登録する」をクリック

  7. 電子メールで送られてきた指示に従って、本登録を行う

  8. 画面で登録完了を確認する

  9. 電子メールで ID とパスワードが通知されるので確認する

基盤地図情報のダウンロード

利用条件は、利用者自身で確認すること。

  1. 基盤地図情報サイトのページを開く

    https://www.gsi.go.jp/kiban/

  2. 「基盤地図情報のダウンロード」をクリックし、基盤地図情報ダウンロードサービスへ移動する

  3. 「ログイン」をクリック

  4. ログイン操作を行う
  5. アンケートへの回答（利用目的アンケート）

  6. 「ダウンロード」のところで、「数値標高モデル」の「ファイル選択へ」をクリック

  7. 検索条件を指定する

  8. データを選択する

  9. 選択リストを確認し、「ダウンロードファイル確認へ」をクリック

  10. ダウンロードしたいものを選び、ダウンロードする

  11. ファイルがダウンロードされるので、確認する

使用するソフトウェア

前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

[Windows での Python 3.12 のインストール手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 3.12 のインストール

以下のいずれかの方法でPython 3.12をインストールする。Pythonがインストール済みの場合、この手順は不要である。

方法 1：winget によるインストール

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして、コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

--scope machine を指定することで、システム全体（全ユーザー向け）にインストールされる。このオプションの実行には管理者権限が必要である。インストール完了後、コマンドプロンプトを再起動するとPATHが反映される。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

方法 2：インストーラーによるインストール

  1. Python公式サイト（https://www.python.org/downloads/）にアクセスし、「Download Python 3.x.x」ボタンからWindows用インストーラーをダウンロードする。
  2. ダウンロードしたインストーラーを実行する。
  3. 初期画面の下部に表示される「Add python.exe to PATH」にチェックを入れてから「Customize installation」を選択する。このチェックを入れ忘れると、コマンドプロンプトから python コマンドを実行できない。
  4. 「Install Python 3.xx for all users」にチェックを入れ、「Install」をクリックする。

インストールの確認

コマンドプロンプトで以下を実行する。

python --version

バージョン番号（例：Python 3.12.x）が表示されればインストール成功である。「'python' は、内部コマンドまたは外部コマンドとして認識されていません。」と表示される場合は、インストールが正常に完了していない。

Python の開発環境 Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定

Python の開発環境Visual Studio Code（プログラムを編集するソフトウェア。以下、VS Code）を整える。

[Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定手順

1. VS Code と拡張機能のインストール

以下のコマンドにより，既存の VS Code を削除し，全ユーザー共有の設定で再インストールしたうえで，拡張機能（VS Code に機能を追加するソフトウェア）をまとめて導入する．

【インストールコマンドの実行方法】

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windows キーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。そして，コマンド全体をコマンドプロンプトにコピー＆ペーストする。

インストールコマンド


REM ============================================================
REM Microsoft Visual Studio Code
REM ============================================================
winget uninstall -e --id Microsoft.VisualStudioCode --silent --disable-interactivity --accept-source-agreements
rmdir /s /q C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
rmdir /s /q "%APPDATA%\Code" 2>nul
rmdir /s /q "%USERPROFILE%\.vscode" 2>nul
rmdir /s /q "%LOCALAPPDATA%\Microsoft\vscode-update" 2>nul

REM VS Code をシステム領域に新規インストール
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudioCode -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM 全ユーザー共有の拡張機能フォルダ
mkdir C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
icacls "C:\ProgramData\vscode-extensions" /grant "Everyone:(OI)(CI)M" /T

REM スタートメニューのショートカットを --extensions-dir 付きで再作成
rmdir /s /q "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code" 2>nul
del "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk" 2>nul
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); $lnk.TargetPath='C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe'; $lnk.Arguments='--extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\"'; $lnk.Save()"
REM ショートカットの検証
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); Write-Host 'TargetPath:' $lnk.TargetPath; Write-Host 'Arguments:' $lnk.Arguments"

REM ファイル / フォルダ右クリックの「Code で開く」を登録
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\*\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\Background\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%V\"" /f

REM --extensions-dir 付きで起動する code.cmd ラッパを作成
REM （%* を echo で書くと対話的 cmd で失われるため、PowerShell で [char]37+'*' を書き出す）
powershell -NoProfile -Command "$pct=[char]37; $q=[char]34; $c='@echo off'+[char]13+[char]10+$q+'C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd'+$q+' --extensions-dir '+$q+'C:\ProgramData\vscode-extensions'+$q+' '+$pct+'*'+[char]13+[char]10; [IO.File]::WriteAllText('C:\ProgramData\vscode-extensions\vscode.cmd',$c,[Text.Encoding]::ASCII)"

REM 拡張機能のインストール
set "CODE=C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd"
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot-chat
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.python
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.vscode-pylance
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.debugpy
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension saoudrizwan.claude-dev
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension rust-lang.rust-analyzer
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension tamasfe.even-better-toml
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension anthropic.claude-code
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension almenon.arepl
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --list-extensions --show-versions
echo === セットアップ完了 ===

2. Python インタプリタの選択

同一マシンに複数の Python がインストールされている場合，VS Code で使用する Python 本体（インタプリタ：Python プログラムを解釈・実行するソフトウェア）を選択する必要がある．

  1. コマンドパレット（コマンド名で機能を呼び出す VS Code の入力欄）を開く（Ctrl+Shift+P）
  2. Python: Select Interpreter と入力する
  3. 表示される一覧から，使用する Python（例：C:\Program Files\Python312\python.exe）を選択する．

Python プログラム実行手順

[Windows での Python プログラム実行手順を見るには、ここをクリック]

Windows での Python 実行手順（Visual Studio Codeを使用）

プログラムファイルの作成と保存

  1. 左サイドバーの「エクスプローラー」アイコン（Ctrl+Shift+E）をクリックする
  2. 「NO FOLDER OPENED」（作業対象フォルダが未選択の状態）と表示される場合は，「Open Folder」をクリックし，プログラムを保存するフォルダを選択する

    続いて「フォルダを信用するか」を確認する画面（フォルダ内のコードを実行してよいか確認する VS Code の仕組み）が表示されるので，チェックして Yes を選択する

  3. フォルダ名の右側に表示される「新しいファイル」アイコンをクリックする
  4. ファイル名（例：aitask.py．ファイル名は何でも良い）を入力し Enter を押す．拡張子は .py（Python ファイルを示す拡張子）とする
  5. 実行したいコードを選択し，Ctrl+C でコピーする．VS Code のエディタ領域に Ctrl+V で貼り付ける
  6. Ctrl+S で保存する

プログラムの実行

  1. エディタ右上の三角形「▷」アイコン（Run Python File：現在開いている Python ファイルを実行するボタン）をクリックする．または，エディタ上で右クリックし「ターミナルで Python ファイルを実行」を選択する
  2. VS Code 下部のターミナル（コマンドの入出力を表示する画面）に，実行結果（print 関数の出力等）が表示される
  3. tkinter（Python 標準の GUI ライブラリ）のファイル選択ダイアログを使うプログラムを実行した場合は，ダイアログが開くので対象画像を選択する
  4. VS Code 下部のターミナルで実行結果を確認する．OpenCV ウィンドウ（OpenCV が画像を表示するために開く専用ウィンドウ）が開いた場合はそちらも確認する．OpenCV ウィンドウは，マウスクリックでウィンドウをアクティブ（操作対象の状態）にしてからキーを押すと終了する

ライブラリのインストール

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する（手順：Windows キーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）

そして，以下のコマンドを実行。 

pip install -U --no-user pandas matplotlib

FG GML DEM データ前処理（Python プログラム）

FG GML DEM データを CSV ファイルに変換する Python プログラム

ダウンロードした zip ファイルの展開、GML の XML ファイルからの標高値の取り出し、CSV ファイルへの変換を、すべて1つの Python プログラムで行う。GML の <gml:low>・<gml:high>（格子の範囲）と <gml:lowerCorner>・<gml:upperCorner>（四隅の座標）を読み取り、続いて <gml:tupleList> から </gml:tupleList> までに並ぶ標高値を、格子の位置（列 i、行 j）を添えて CSV 形式で出力する。標高が未計測の格子に入っている値（-9999.00）は、扱いやすい値（-0.9999）に置き換える。 

import zipfile
import glob
import os
import re

zipdir = r"C:\dem\download"
workingdir = r"C:\dem\work"

os.makedirs(workingdir, exist_ok=True)

# zip ファイルの展開
for path in glob.glob(os.path.join(zipdir, "*.zip")):
    with zipfile.ZipFile(path) as zf:
        zf.extractall(workingdir)

def convert_xml_to_csv(xml_path, csv_path):
    with open(xml_path, encoding="shift_jis") as f:
        text = f.read()

    low_x, low_y = map(int, re.search(r"\s*(\d+)\s+(\d+)\s*", text).groups())
    high_x, high_y = map(int, re.search(r"\s*(\d+)\s+(\d+)\s*", text).groups())

    tuple_text = re.search(r"(.*?)", text, re.DOTALL).group(1)
    lines = [line.strip() for line in tuple_text.strip().splitlines() if line.strip()]

    with open(csv_path, "w", encoding="utf-8", newline="") as out:
        i, j = 0, 0
        for line in lines:
            if j >= high_y:
                break
            value = line.split(",")[-1]
            value = value.replace("-9999.00", "-0.9999")
            out.write(f"{i},{j},{value}\n")
            i += 1
            if i > high_x:
                i = 0
                j += 1

for xml_path in glob.glob(os.path.join(workingdir, "*.xml")):
    csv_path = os.path.splitext(xml_path)[0] + ".csv"
    print(xml_path)
    convert_xml_to_csv(xml_path, csv_path)

Python を用いてプロット

変換した CSV ファイルを読み込み、格子の位置（列 i、行 j）ごとの標高を散布図で色分けして表示する。 

import pandas as pd
import matplotlib.pyplot as plt

T = pd.read_csv(r"C:\dem\work\FG-GML-5030-05-91-DEM5B-20110915.csv", header=None)
plt.scatter(T[0], T[1], c=T[2], cmap="terrain")
plt.colorbar(label="elevation")
plt.show()