【地理総合】地図と GIS を図解で総まとめ—地図の種類・図法・地形図の読み方・GIS の活用｜武蔵野個別指導塾

地図の縮尺計算、等高線の読み取り、GISによる候補地の比較を例題で学べます。図法の違いを示す緯線の図から、地図が正しく表すものを見極める力を育てましょう。

よくあるのは、塾の玄関の傘立ての前で雨が弱まるのを待ちながら、スマートフォンの地図にある近道を見て、「短そうなのに、なぜ歩くと時間がかかるのだろう」と止まる場面です。画面ではすぐ隣に見える2地点の間に、坂や川、横断できない道路があるかもしれません。地図上の近さと、実際の移動のしやすさは、同じことではありません。

地図は地表を小さく写しただけの絵ではなく、目的に合わせて情報を選び、一定の約束に従って表した資料です。世界全体を見る地図と、近所の坂道を調べる地図では、確かめるべき約束も違います。縮尺や等高線が読めると、距離や高低差の根拠を示せます。さらにGISを使う考え方が身につくと、複数の地図を重ねて「どこが、どの条件に当てはまるか」を検討できます。地図から読み取れることと、追加の情報が必要なことを分けながら、順に学びましょう。

この単元で身につけること

• 一般図と主題図を区別します。さまざまな地物を示す地図なのか、人口や土地利用など特定のテーマを示す地図なのかによって、読み取りの出発点が変わります。
• 図法を目的と結びつけます。球面を平面にするとき、面積、角度、距離などのすべてを同時に正しく表せないことを理解し、何を比較するための地図かを確かめます。
• 緯度・経度と縮尺を使います。場所を数値で表す方法と、地図上の長さを実際の水平距離へ換算する方法を区別して扱います。
• 地形図を立体的に読みます。等高線の値と間隔から高さや傾斜を考え、地図記号と合わせて地表の様子を説明します。
• GISで情報を組み合わせます。同じ場所について異なる種類の情報を重ね、条件に合う場所を探すとともに、資料の時点や精度も点検します。

中学校で学んだ方位、地図記号、比例の計算が土台になります。高校では、読み取った答えに加え、「その地図の性質から、そこまで判断してよい理由」も言葉にすることが求められます。

基本の考え方

地図の種類と、場所を表す約束

一般図は、道路、河川、集落、地形など、さまざまな情報をまとめた地図です。地形図はその代表で、地表の高さや地物の位置を一定の約束で表します。一方、主題図は特定の主題を取り出した地図です。人口密度の分布図、土地利用図、観光案内図などが当てはまります。同じ地域でも、目的が変われば適した地図も変わります。

地図を開いたら、まず題名、対象地域、凡例、縮尺、方位、作成時点を見ます。凡例は色や記号が何を意味するかを説明するものです。赤い色が常に高温や危険を示すとは限らず、土地利用の種類を表す場合もあります。凡例を見ずに色の印象で意味を決めると、地図を読む前提が崩れてしまいます。

位置を地球全体で共通に表す基本が、緯度と経度です。緯度は赤道を0°として北と南へそれぞれ90°まで、経度は本初子午線を0°として東と西へそれぞれ180°まで示します。北緯と南緯、東経と西経を付けるのは、同じ数字でも場所が違うためです。緯線は同じ緯度の地点を結ぶ線、経線は同じ経度の地点を結ぶ線です。

緯度・経度は角度であって、メートルで表す距離ではありません。球面では、同じ経度差であっても、高緯度ほど緯線に沿った距離は短くなります。したがって「経度が1°違うから、どこでも同じ距離」とは扱えません。また、通常の地形図は北が上ですが、画面を回転させた地図では上が北とは限りません。位置の説明では、画面の左右と東西を混同しないようにします。

球面を平面にする図法には得意分野がある

球面を切れ目や伸び縮みなしに平面へ広げることはできません。地図の図法とは、その移し方の約束です。ある性質を正しく保つと、別の性質にひずみが生じます。そのため、「最も正しい世界地図」を1つ選ぶより、比べたいものに合う図法を選ぶと考えるほうが適切です。

正角図法は、地図上のごく狭い範囲で角度を正しく表します。代表的なメルカトル図法では、経線と緯線が直交し、緯線の間隔は高緯度ほど広がります。方位角が一定の航路である等角航路を直線で表せる一方、高緯度の地域ほど面積が拡大されます。大陸や国の面積を、その見かけの大きさだけで比較する用途には注意が必要です。

正積図法は面積の比を正しく表す図法で、分布や地域の広がりを比べるときに役立ちます。ただし、形や角度まで正しいとは限りません。図1では、仕組みが比較しやすい正積円筒図法の一例とメルカトル図法を並べています。同じ経緯度の範囲を同じ横幅で示し、赤道上の縮尺をそろえていますが、緯線の上下の間隔が違います。

図1のように、メルカトル図法では赤道から離れるにつれて緯線間隔が広がり、この正積円筒図法では狭まります。どちらも緯線は30°刻みですから、紙の上での間隔が同じでないことが図法の性質を表しています。なお、図は北緯60°から南緯60°までを描いており、極は含みません。メルカトル図法では極を有限の位置に表せない点にも注意します。

正距方位図法は、中心から各地点までの距離と方位を正しく表します。大圏航路は球面上の2地点を結ぶ最短経路に沿う航路で、地図の中心から出発する大圏航路は、この図法で直線になります。ただし、中心以外の任意の2地点間の距離まで正しいわけではありません。「距離が正しい」と覚えるときは、「どこからの距離か」まで含めて覚えます。

縮尺・等高線・GISをつなぐ

縮尺は、実際の水平距離に対する地図上の距離の比です。縮尺1：25,000なら、地図上の1cmは実際の25,000cm、つまり250mに当たります。1：25,000は1：50,000より大縮尺で、同じ大きさの紙なら狭い範囲を詳しく表します。分母の大きさと縮尺そのものの大きさを逆にしないことが重要です。

等高線は、標高が同じ地点を結んだ線です。同じ等高線間隔なら、水平距離に対する高さの変化が大きい急斜面では線が密になり、緩斜面では疎らになります。ただし、違う地図の線の密度を比べるときは、縮尺と等高線が何m刻みかをそろえる必要があります。線の色や太さだけでなく、書かれた標高の数値を読みます。

地図記号は、建物や施設、植生などの種類を限られたスペースで示す約束です。記号の大きさが、その施設の実際の広さをそのまま表すとは限りません。地形を読む線、道路を示す線、境界を示す線を区別し、記号の意味は凡例と照合します。写真のように見える衛星画像も、撮影時点や影、雲などの影響があるため、それだけですべてを判定できる資料ではありません。

GISは地理情報システムのことで、位置に結びついた情報を蓄積し、表示し、検索や分析に利用するしくみです。道路、施設、標高、人口などを別々の層であるレイヤーとして扱い、同じ場所に重ねます。たとえば施設を表す点に、名称、収容人数、利用時間などの属性情報を結びつければ、「どこにあるか」と「どのような施設か」を一緒に調べられます。

位置を知るしくみと、位置情報を使って分析するしくみは区別します。GPSは人工衛星を利用した測位システムの1つで、こうした衛星測位システムの総称がGNSSです。測位で得た現在地をGISの地図上に示すことはできますが、GISそのものがGPSなのではありません。建物などによって測位に誤差が生じる場合もあり、画面の点を現実の位置と完全に一致するものとして扱わない姿勢も必要です。

例題で解き方を確かめる

例題1　縮尺から水平距離を求める

縮尺1：25,000の地形図で、P地点とQ地点を結ぶ直線の長さは4.8cmでした。2地点間の実際の水平距離を、mとkmで求めましょう。印刷や画面表示による拡大・縮小はないものとします。

1. 縮尺の意味を「地図上の1cmは実際の25,000cm」と書きます。最初からmだと思い込む誤りを防ぐため、同じ単位同士の比に戻します。
2. 4.8 × 25,000 = 120,000として、実際の長さをcmで求めます。地図上の長さが4.8倍なら、対応する実際の長さも4.8倍だからです。
3. 120,000cm ÷ 100 = 1,200m、1,200m ÷ 1,000 = 1.2kmと換算します。答えに求められた単位へ最後にそろえると、計算の途中で単位が混ざりません。

この値は地図上の直線に対応する水平距離です。曲がった道路を歩く距離や、坂道の斜面に沿った距離とは一致しません。道路に沿う距離を求めたい場合は、道路の線を区間に分けるなどして長さを測ります。目的の距離が何なのかを、計算前に確認することが大切です。

答え：水平距離は1,200m、すなわち1.2kmです。

例題2　等高線から標高差と傾斜を読む

図2は、同じ間隔で標高が変化する斜面の等高線を示した模式図です。外側から100m、120m、140m、160mで、Aは100mの線上、Bは160mの線上にあります。図の縮尺バーを使うと、ABの水平距離は300mです。AからBへ進むと上りか下りか、標高差はいくらか、平均勾配は何％かを求めましょう。ここで平均勾配は、標高差 ÷ 水平距離 × 100で表します。

図2のように、地点が等高線上にあるときは、その線の標高を直接使えます。閉じた等高線だから高いと決めるのではなく、内側に向かって100、120、140、160と値が増えることを根拠に読みます。図では、ABの線分と300mの縮尺バーを同じ長さで描いています。

1. Aの標高100mとBの標高160mを読み、進む向きに並べます。出発点と到着点を固定すると、上り下りを逆にしません。
2. 160 − 100 = 60mとして標高差を求めます。線は4本ありますが、隣り合う線の間は3区間なので、20 × 3でも同じ値になります。
3. 60 ÷ 300 × 100 = 20として平均勾配を求めます。高さと水平距離の単位をmにそろえ、比を百分率に直しています。

平均勾配20％は、水平に100m進むことに対して高さが平均20m変わる割合です。斜面の角度が20°という意味ではありません。また、最も内側の160mの線より中心側の最高点の標高は、この線だけからは確定しません。山頂の標高を答えるには、標高点やさらに詳しい資料が必要です。

答え：AからBへは上りで、標高差は60m、平均勾配は20％です。

例題3　目的に合う図法を選ぶ

次の3つの目的に対して、メルカトル図法、正積図法、正距方位図法のうち、適するものを選び、理由を説明しましょう。目的は、①大陸間の面積比を見比べる、②ある都市を中心に世界各地への距離と方位を見る、③方位角が一定の航路を直線で表す、の3つです。

1. それぞれの目的から「面積比」「中心からの距離と方位」「一定の方位角」を取り出します。図法の名前を先に探すより、守りたい性質をはっきりさせると判断しやすくなります。
2. ①には面積比を保つ正積図法、②にはその都市を中心とする正距方位図法、③にはメルカトル図法を対応させます。それぞれの図法の特徴と、求められる条件が一致するためです。
3. 条件の範囲を点検します。②で中心の指定を忘れたり、③を最短経路と書いたりすると、正しい性質を別の場面へ広げすぎた答えになります。

同じ航路の話でも、方位角が一定であることと、球面上で距離が最短であることは別です。等角航路と大圏航路は一般には一致せず、地図に引かれた直線も、図法を確認しなければ航路の性質を判断できません。問題文の「一定」「中心」「面積比」といった条件を読み落とさないようにします。

答え：①正積図法、②その都市を中心とする正距方位図法、③メルカトル図法です。

例題4　GISで条件を重ねて候補を絞る

地域の集会施設の候補を、GISで一次比較することにしました。条件は「基準地点からの直線距離が300m以内」かつ「想定浸水区域の外」です。次の教材用のデータから、両条件を満たす候補を選び、現地で追加確認することを1つ挙げましょう。区域の境界上にある候補はないものとします。

1. 距離の条件だけで調べると、AとBが残ります。1つずつ条件を処理するのは、どの条件で候補が外れたかを説明できるようにするためです。
2. 区域外の条件だけで調べると、BとCが残ります。「かつ」なので、2つの結果の共通部分を選ぶ必要があります。
3. 両方に残るBを一次比較の候補とし、道のつながりや坂、出入口などを追加で調べます。直線距離だけでは歩く経路や施設の使いやすさが決まらないからです。

GISでは、基準地点の周囲に一定距離の範囲を作るバッファーという操作が、このような比較に役立ちます。ただし、世界地図の画面上に見た目で円を描けば正しい300mの範囲になるわけではありません。距離計算に適した座標の扱いを用い、分析の条件を確かめます。また、想定区域外であることは、あらゆる災害の危険がないことを保証しません。ここでの結果は、示された2条件による絞り込みです。

答え：候補はBで、追加確認の例は基準地点からBへ実際に歩ける経路があるかどうかです。

つまずきやすいところと直し方

誤り1　縮尺の分母が大きいほど詳しいと思う

誤った書き方は「1：50,000は1：25,000より大縮尺なので詳しい」です。違うのは、縮尺が分母の数そのものではなく、地図上の長さと実際の長さの比である点です。1 ÷ 25,000のほうが1 ÷ 50,000より大きく、同じ実際の距離が地図上で長く描かれます。

正しい書き方は「1：25,000のほうが大縮尺で、同じ紙面ではより狭い範囲を詳しく表す」です。画面の拡大にも注意します。元の地図を2倍の長さに拡大すれば、表示上の縮尺は変わりますが、元の資料になかった細部が増えるわけではありません。画像と一緒に拡大される縮尺バーがあれば、その長さとの比で距離を読み取れます。

誤り2　等高線が閉じているだけで山頂と決める

誤った書き方は「丸く閉じた等高線の中心は必ず山頂で、いちばん内側の線の値が山頂の標高です」です。違うのは、閉じた線の形だけでは、内側が高いか低いかを決められない点です。標高の値や、くぼ地を示す表現を確かめる必要があります。内側が高くても、山頂は線より高いところにある場合があります。

正しい書き方は「内側へ標高が増えていれば高まりを表すが、最高点の値は標高点などで確かめる」です。また、谷では等高線が上流側、つまり高い側へ入り込む形になることが多く、尾根では低い側へ張り出します。形だけを暗記するより、線の標高、川の位置、水が低いほうへ流れることを組み合わせて考えると判断が安定します。

誤り3　重ねて見えたことを、そのまま結論にする

誤った書き方は「施設が想定区域外に見えるので、条件を調べずに利用先に決められます」です。違うのは、地図の重なりが示すのは、用いたデータと条件の範囲での位置関係だという点です。施設の情報が古い場合や、別々の座標の約束で作られた資料を正しく変換せずに重ねた場合には、判断の前提がずれます。

図3のように、同じ範囲の施設の層と想定区域の層を重ねると、Aは区域内、Bは区域外だと読めます。これは例題4の区域との位置関係を説明する模式図で、距離の条件や候補Cは描いていません。施設の層だけでは区域との関係がわからず、区域の層だけでは施設がどこにあるかわかりません。位置を共通の手がかりにして情報を結びつけることがGISの強みです。

正しい書き方は「作成時点、位置の基準、境界の精度を確かめたうえで区域との関係を読み、経路や利用条件を追加して判断します」です。GISには、点・線・面で施設や道路、区域を表すベクタデータと、格子状のセルで標高や画像などを表すラスタデータがあります。粗い格子の資料を拡大しても、細かな境界の位置が確定するわけではありません。分析できる細かさは、元の情報の細かさに左右されます。

練習問題

練習1　単位をそろえる

縮尺1：50,000の地形図で、2地点間の直線は3.6cmです。実際の水平距離をkmで求めましょう。また、同じ2地点間を縮尺1：25,000の地形図に表すと、地図上の長さは何cmになるでしょうか。どちらの地図も拡大・縮小されていないものとします。

練習2　線の本数と区間数を区別する

標高80m、90m、100m、110m、120mの等高線が順に並ぶ斜面があります。80mの線上のPから120mの線上のQまでの水平距離は200mです。標高差と平均勾配を求めましょう。さらに、同じ標高差が100mの水平距離で生じる別の斜面と比べ、どちらの平均勾配が大きいかを説明しましょう。

練習3　正しく保たれる範囲を説明する

「正距方位図法なら、地図上のどの2地点間でも距離を正しく測れる」という説明を直しましょう。また、メルカトル図法の世界地図で高緯度の地域が大きく見えることを、その地域の実際の面積が大きい証拠にしてよいか、理由を付けて答えましょう。

練習4　GISの条件を区別する

例題4と同じA、B、Cのデータを使います。条件を「直線距離300m以内、または想定浸水区域外」に変えると、どの候補が残るでしょうか。ここで「または」は、少なくとも一方を満たす意味です。さらに、GISとGPSの違いを、それぞれの役割に触れて説明しましょう。

答えと解説

練習1の答えは1.8km、7.2cmです。3.6 × 50,000 = 180,000cm = 1.8kmとなります。次は実際の距離を固定して、180,000 ÷ 25,000 = 7.2cmと求めます。縮尺の分母が半分になると、同じ距離の地図上の長さは2倍です。

練習2の答えは標高差40m、平均勾配20％で、別の斜面のほうが大きくなります。等高線は5本でも高さの変化は4区間なので、120 − 80 = 40mです。40 ÷ 200 × 100 = 20％に対して、別の斜面は40 ÷ 100 × 100 = 40％です。同じだけ高くなるのに必要な水平距離が短いほど、平均勾配は大きくなります。

練習3では「中心から各地点までの距離と方位を正しく表す」と直します。中心以外の任意の2地点間には、その性質を当てはめられません。後半は「証拠にしてはいけない」が答えです。メルカトル図法は高緯度ほど面積の拡大が大きくなるため、見かけの広さから実際の面積比を直接判断できません。

練習4の答えはA、B、Cすべてです。Aは距離条件、Cは区域外の条件、Bは両方を満たすため、「または」なら全候補が残ります。GISは位置に結びつく情報を蓄積・表示・分析するしくみ、GPSは人工衛星を利用して位置を求める測位システムの1つです。「GISは分析にも使う」「GPSは測位に使う」という役割の違いを説明できれば、用語を混同していません。

次の単元へのつながりと家庭での確かめ方

地図を読む力は、地形と気候、産業の分布、都市、防災、生活圏の調査へつながります。たとえば、工場の位置だけでなく道路や港との関係を見るときには、情報を重ねるGISの発想が役立ちます。人口の多い地域を比べるときも、人口の総数なのか、面積当たりの人口密度なのかを凡例で確かめる必要があります。地図にある色や点を、説明したい問いへ結びつけていきます。

家庭では、1つ目に、手元の地図の縮尺バーを使い、身近な2地点間の水平距離を5分で見積もってみます。そのあと、なぜ徒歩経路の距離と違う可能性があるかを言葉にします。2つ目に、教科書の主題図を1枚選び、題名、凡例、資料の時点を5分で確認します。「この図で答えられる問い」と「この図だけでは答えられない問い」を1つずつ作ると、読み取りの限界まで練習できます。

個別指導で縮尺計算に迷う場合は、cmとmの換算や比例まで戻って確かめます。図の読み取りで止まる場合は、先に凡例の1項目や等高線2本だけを取り出し、何を根拠に判断したかを言葉にしてから全体へ広げます。

まとめ

傘立ての前で見た近道を調べ直すなら、距離を測り、坂や川を読み、歩ける経路を確かめるという順序が生まれます。地図を詳しく見るとは、記号をたくさん見つけることだけではなく、自分の問いに必要な情報を選び、その情報から言える範囲を見極めることです。

答えが食い違ったときにも、縮尺、図法、凡例、情報の時点に戻れば、違いが生じた理由を探せます。地図の一色や一本の線を根拠のある言葉へ変えるところから、地域を自分で判断する力が育ちます。