マップタイルとデータ量について

　本記事では、マップタイルの概念と、そのデータ量についてまとめます。

マップタイルについて

　マップタイルの概念は Google によって提案され、2005 年の Google Map サービス開始以来、多くのマップサービスで利用されてきました。マップタイルとは、広域を表示するときは荒くて面積が広い画像を読み込み、詳細を表示するときは緻密で面積の狭い画像を読み込むことで、オンラインマップの表示の高速化を図っています。

　まず、もっとも広域を表示する場合、すなわちズームレベル０の場合は、殆ど世界全体が収まる正方形の画像を読み込みます。このとき、正方形の一辺は 256 ピクセルとなっています。
　

　次に、ズームレベル１の場合、ズームレベル０の画像を縦横２等分した画像を読み込みます。このとき、各正方形の１辺は 256 ピクセルのままであり、赤道上は 256 × 2 = 512 ピクセルを使って表示することができます。

　ズームレベル２の場合は、ズームレベル１の画像を更に縦横２等分した画像を読み込みます。このようにすると、赤道上は 256 × 4 = 1024 ピクセルを使って表示できます。

　つまりズームレベルを上げていけば、ドンドン詳細なマップを表現できるようになります。ズームレベル17 で１ピクセルあたりの長さが１m 程度となり、ズームレベル 24 で 1 cm 以下となります。

図4.赤道における１ピクセルあたりの長さ

　マップ上に各タイルのズームレベルとタイル座標を表示するようにしてみました。
　

Leaflet

図5.各マップタイルのズームレベルと座標

マップタイルとデータ量

　マップタイルを使うとき、ズームレベルを大きくすると詳細な表現が可能になりますが、一方で必要なタイル数も急速に大きくなります。図6 はズームレベルと必要なタイル数の関係を示していますが、全世界でズームレベル０～１８をカバーしようとすると 916 億枚ものタイルが必要になることが分かります。

図.最大ズームレベルと必要なタイル数

　ズームレベル０のタイルを参考にして、１枚あたりのタイルのデータ量を 8 kB とすると、単純計算で 8 kB × 916 億 = 732 TB ものストレージが必要ということになります。もちろん、海の部分などはデータ量が少なくなるものの、TB オーダのストレージが必要なのは間違いなさそうです。

　OpenStreetMapの利用者ガイド (p.105) によると、要求される PC スペックは以下の通りです。

• 小規模なエリア用：10-20GB のストレージ、4GB のメモリ
• 都市などの地域用：ストレージ 300GB 、メモリ 24GB のデュアルコアプロセッサ
• 全世界用：クアッドコアプロセッサ

　データ量が大きくなるほど、高速なやりとりが要求されるわけで、一般的な PC （メモリ 4GB）だと数十 GB ぶんのマップタイルを扱うのが限界みたいです。おそらくストレージそのものよりも、実際にはメモリや CPU のスペックの方がボトルネックになってくるかと思います。

　なお、１枚あたりのタイルのデータ量を 8 kB とすると、10 GB ではズームレベル 10 までしかカバーすることができません。つまりそれと比較すると、 OSM 財団は超ハイスペックなサーバーを保有していて、おかげで僕らは地図を無償で利用できている、という事らしいです。
　

図. ズームレベル10のマップ