Recentering OpenSky Traffic: Arbitrary-Center, Multi-Projection Visualization on a Single GPU
14th OpenSky Symposium(2026 年 10 月 29–30 日・マドリード)ポスター発表。
短報(Short Paper)は Journal of Open Aviation Science に投稿済み。
このページはその日本語ダイジェストである。English version →
航空交通における基本的な問いは「この空港から見て、どの方向に、どれだけ離れているか」である。 一般的なメルカトル図法は局所的な角度を正しく保つが、距離も方位も保たない。 一方、正距方位図法は、中心に据えた一点からの距離と方位をそのまま正確に読み取れる。 だからこそ地図の中心を空港に置くことに実用上の意味がある。 AAE は地球上の任意の地点を中心にとり、20 種類の図法を同じデータから描き分ける。

同心円は 2,000 km ごとの等距離円。空港から見た方位と距離がそのまま読める。外周が地球の裏側(対蹠点・約 20,000 km)。

同じ 4 路線。等角航路(破線)は直線になるが、高緯度ほど引き伸ばされ、距離の比率が崩れる。
路線は MAD–DXB・DXB–HND・MAD–HND・MAD–JFK の 4 本。実線が大圏航路(最短経路)、破線が等角航路(進行方位が一定)。 シンポジウムの発表図版では、この上にスペイン国籍の航空機 44 機の位置(2026 年 9 月 23 日 23:27 UTC 時点・OpenSky Network)を重ねている。 海岸線: GSHHG / 空港の位置: Natural Earth
空港は IATA の 3 レターコード(MAD・DXB・HND・JFK)で指定する。座標は Natural Earth の空港データ 880 件から引く。
| 線 | 意味 | 直線(真円)になる図法 |
|---|---|---|
| 大圏航路geodesic | 2 空港間の球面上の最短経路 | 心射図法。正距方位図法では中心を通る路線のみ |
| 等角航路rhumb line | 方位角を一定に保って進む経路 | メルカトル図法(通常の中心設定時) |
| 等距離円range ring | 1 つの空港からの等距離を示す円 | 正距方位図法において中心に置いた空港の円のみが真円 |
正距方位図法の中心をある空港に置けば、その空港を発着する路線は直線になる。 しかし、その空港を経由しない路線は曲線のままである。 たとえばマドリード中心の正距方位図法では、マドリードを通らないドバイ–羽田線(全長 9,240 km)は曲線になり、 地図上の直線(弦)から最大 1,050 km(全長の約 11%)も外側に膨らむ。 特定の中心や単一の図法は万能の解ではない。問いが変われば、中心も図法も変える必要がある。
| 問い | 図法 | 何を保つか | 代償 |
|---|---|---|---|
| ここからの距離と方位 | 正距方位 | 中心からの距離・方位 | 中心から離れるほど大陸の形が歪む |
| 最短経路は直線か | 心射 | すべての大圏航路が直線になる | 中心から半径 60° の範囲までしか描けない |
| どの地域が広いか | イコールアース | 面積の比率 | 角度や局所的な形を保たない |
| 一定方位の航路は | メルカトル | 角度(等角航路が直線になる) | 距離も面積の比率も保たない |

面積の比率を保つ。路線は曲線になり、等距離円は楕円に歪むが、地域や空域の広さの比較が正しくなる。
各種の観測データは 1 つの共通レコード型に正規化され、球面回転 R を経て各出力(図法・画像・動画)へと送られる。
図法の違いは、どの縮尺で見るかで大きさが変わる。EU が公式に定める 2 つの図法(ETRS89-LCC / ETRS89-LAEA)と比較用の円錐 2 つを、同じ中心(マドリード)・同じ縮尺で海岸線だけ色違いに重ねた。 差は中心から離れるほど開き、ローマで 56 km、ワルシャワで 87 km、テヘランで 163 km になる。一方スペインの幅では海岸線は 1 本に重なり、1,000 km の距離円で 40 px 開くだけである。 円錐 3 つは標準緯線(2 本の緯線)で歪みを帯状に抑えるのに対し、ランベルト正積方位は接点(中心)1 つで抑える。

イベリアでは 4 本が 1 本に見え、東地中海・黒海・紅海で色が分かれる。距離円 1,000 km × 3 も図法ごとに半径が違う。

海岸線は 1 本に重なる。距離円 200 km × 5 は外側ほどわずかに分かれるが、1,000 km で 40 px にとどまる。この縮尺では図法を選んでも絵は変わらない。
正距方位図法の中心をマドリードから東京へ連続して動かす 40 秒の映像。地球上では同じ円である等距離円が、地図の上では中心の移動にともなって形を変える。 2 本目は同じ動きの上に、航空機・船舶・地上局のある時点の観測位置を重ねたもの(無音・日本語字幕つき)。
中心を動かすたびに陸地ポリゴンを最初から投影し直す方式(順投影)は、中心の移動にともなって日付変更線や極のまたぎ方が毎回変化するため、6 回作り直しても描画が安定しなかった。 そこで AAE では、地形データを最初に一度だけ正距円筒図法の 1 枚の中間画像に焼き込み、出力画面の各画素から「中間画像のどこを参照するか」を対応表(LUT)で逆引きする方式を採った。 地図の中心を動かす操作は、対応表を計算する前の「球面回転行列 R」を更新するだけで完結する。 一方、移動体の点と航路の線は同じ回転 R を適用して平面へ順投影する。詳しくは仕組みにある。
| 項目 | 値 | 条件 |
|---|---|---|
| 中心変更から表示まで | 16.4 ms(中央値) | うち対応表(LUT)の生成 6.0 ms。解像度 1920 × 1080 |
| 10 万点の同時描画 | 3.1 ms | 1920 × 1080・20 フレームの中央値 |
| 実装済みの投影法 | 20 種類 | 描画エンジン側に図法ごとの条件分岐なし。属性定義で処理を振り分ける |
| 使用 GPU | RTX 4000 SFF Ada(1 枚) | CuPy + 自作 CUDA カーネル(塗りつぶし・サンプリング・合成)。グラフィックス API は不使用 |
| 項目 | 内容 |
|---|---|
| 会議 | 14th OpenSky Symposium, Madrid(CRIDA), 29–30 October 2026 |
| 形式 | ポスター発表(Poster Session, 29 October 16:20–17:20) |
| 短報 | Journal of Open Aviation Science に投稿済み(4 頁)。掲載後にリンクを追記予定 |
| 著者 | Independent Researcher, Tokyo |
| キーワード | ADS-B visualization / OpenSky Network API / map projection / GPU-accelerated visualization / azimuthal equidistant |
| データ | 提供元 | 扱い |
|---|---|---|
| 航空機の位置(ADS-B) | The OpenSky Network | 非商用研究の条件で利用。取得した元のレコードは再配布しない |
| 空港の位置 | Natural Earth 10m airports v5.0.0 | パブリックドメイン |
| 海岸線 | GSHHG / Natural Earth 110m coastlines | LGPL / パブリックドメイン |