【VB.net】構造体，配列を使った座標データの取り扱いについて

Question

前提・実現したいこと

お世話になっております。
VB.netで座標データを格納したcsvファイルのデータ数を平均化して削減したいと考えています。

csvファイルにはX座標、Y座標、Z座標が入っており、値はバラバラです。
この座標データに任意の大きさの格子点（X,Y）を設定し、Z値はその平均値を採用したいです。
下の図がイメージ画像になります。

現在、格子点（X,Y）を設定までは出来ているのですが
各Zの値をどのように与えてあげたら、格子内のZの値や個数が明らかとなるのか分かっていません。
説明がわかりづらくて申し訳ありませんが、ヒントでもよろしいので教えていただけたら幸いです。

発生している問題

格子内のZ値の取り方

該当のソースコード

Public Class Form1

    '構造体の定義(点群データ)
    Public Structure PointData
        Dim Xpoint As Double  'X座標
        Dim Ypoint As Double　'Y座標
        Dim Zpoint As Double　'Z座標
    End Structure

    '構造体の定義(グリッドデータ)
    Public Structure NewPointData
        Dim NewXpoint As Double  'X座標
        Dim NewYpoint As Double　'Y座標
        Dim NewZpoint As Double　'Z座標
    End Structure

    'メンバ変数
    Dim PD() As PointData 　               '配列
    Dim NewPD() As NewPointData　　　　　　'新しい配列
    Dim PDCount As Double                  'データの要素数
    Dim GridSelect As Double               'グリッドの間隔
    Dim X_Min As Double = Double.MaxValue　'X座標の最小値
    Dim Y_Min As Double = Double.MaxValue  'Y座標の最小値
    Dim X_Max As Double = Double.MinValue　'X座標の最大値
    Dim Y_Max As Double = Double.MinValue  'Y座標の最大値
    Dim Xi As Double                       'Xのデータの個数
    Dim Yi As Double                       'Yのデータの個数
    Dim GridX() As Double                  'グリッドデータ化したX座標
    Dim GridY() As Double                  'グリッドデータ化したY座標
    Dim GridZ() As Double                  'グリッドデータ化したZ座標
    Dim Grid(,) As Double                  '2次元配列
    Dim sum As Double = 0　　　　　　　　　'Z座標の合計
    Dim average As Double　　　　　　　　  'Z座標の平均
    Dim SD As Double 　　　　　　　　　　　'Z座標の標準偏差

    'フォームの初期化
    Private Sub Form1_Load(sender As Object, e As EventArgs) Handles MyBase.Load
        'TextBoxの設定
        OpenFileText.Enabled = False
        SaveFileText.Enabled = False
        TotalDataText.Enabled = False
        XminText.Enabled = False
        YminText.Enabled = False
        XmaxText.Enabled = False
        YmaxText.Enabled = False
    End Sub

    'グリッド間隔の設定 (5桁まで入力可能）
    Private Sub GridSelectText_KeyPress(ByVal sender As System.Object, ByVal e As KeyPressEventArgs) _
    Handles GridSelectText.KeyPress
        If (e.KeyChar < "0"c Or e.KeyChar > "9"c) _
         And e.KeyChar <> vbBack And e.KeyChar <> "." Then
            e.Handled = True
        End If
    End Sub

    'アプリケーションの終了
    Private Sub ExitButton_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles ExitButton.Click
        Application.Exit()
    End Sub

    'ファイルを開く
    Private Sub OpenButton_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles OpenButton.Click
        With OpenFileDialog1
            '選択ダイアログを開く
            .Title = "点群ファイルの読み込み"
            .FileName = ""
            .Filter = "点群ファイル(*.csv)|*.csv|すべてのファイル(*.*)|*.*"
            .DefaultExt = ".csv"

            'ファイル名の表示
            Dim result As DialogResult
            result = OpenFileDialog1.ShowDialog
            If result = Windows.Forms.DialogResult.OK Then
                OpenFileText.Text = .FileName
                MessageBox.Show(.FileName & "を読み込みました。", My.Application.Info.Title, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning)

                'ファイルの読み込み
                Try
                    Dim ReadItems() As String  'CSVの各項目を表す配列                  

                    'ファイルを開く。
                    Dim sr As New IO.StreamReader(.FileName, System.Text.Encoding.GetEncoding("Shift-JIS"))

                    'ファイルの最後までループ
                    Do Until sr.Peek() = -1
                        ReDim Preserve PD(PDCount)
                        ReadItems = Split(sr.ReadLine(), ",")

                        PD(PDCount).Xpoint = CDbl(ReadItems(0))
                        PD(PDCount).Ypoint = CDbl(ReadItems(1))
                        PD(PDCount).Zpoint = CDbl(ReadItems(2))

                        'データ確認
                        Console.WriteLine(PD(PDCount).Xpoint & vbTab & PD(PDCount).Ypoint & vbTab & PD(PDCount).Zpoint)
                        PDCount += 1
                    Loop

                Catch ex As Exception
                    MessageBox.Show(ex.Message)
                End Try

            Else
                MessageBox.Show(.FileName & "ファイルの読み込みに失敗しました。",
                                    My.Application.Info.Title, MessageBoxButtons.OK, MessageBoxIcon.Warning)
            End If
        End With
    End Sub

    'データ確認
    Private Sub CheckButton_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles CheckButton.Click
        Try
            'データの総数
            TotalDataText.Text = PDCount

            '最小値確認
            'X座標の最小値
            For i As Integer = 0 To PDCount - 1
                If X_Min > PD(i).Xpoint Then
                    X_Min = PD(i).Xpoint
                End If
            Next

            'Y座標の最小値
            For j As Integer = 0 To PDCount - 1
                If Y_Min > PD(j).Ypoint Then
                    Y_Min = PD(j).Ypoint
                End If
            Next
            XminText.Text = X_Min
            YminText.Text = Y_Min

            '最大値確認
            'X座標の最大値
            For i As Integer = 0 To PDCount - 1
                If X_Max < PD(i).Xpoint Then
                    X_Max = PD(i).Xpoint
                End If
            Next

            'Y座標の最大値
            For j As Integer = 0 To PDCount - 1
                If Y_Max < PD(j).Ypoint Then
                    Y_Max = PD(j).Ypoint
                End If
            Next
            XmaxText.Text = X_Max
            YmaxText.Text = Y_Max

        Catch ex As Exception
            MessageBox.Show("ファイルを読み込んでください。")
        End Try
    End Sub

    '配列処理
    Private Sub GridButton_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles GridButton.Click
        Try
            GridSelect = CDbl(GridSelectText.Text)
            Xi = ((X_Max - X_Min) / GridSelect)
            Yi = ((Y_Max - Y_Min) / GridSelect)

            ReDim GridX(Xi)
            ReDim GridY(Yi)
            ReDim Grid(Xi, Yi)
            '格子点の設定
            For i As Integer = 0 To Xi
                For j As Integer = 0 To Yi
                    GridX(i) = X_Min + GridSelect * i
                    GridY(j) = Y_Min + GridSelect * j
                    Grid(i, j) = ""
                    Console.WriteLine(GridX(i) & "," & GridY(j))
                Next
            Next
        Catch ex As Exception
            MessageBox.Show("グリッド間隔を設定して下さい。")
        End Try
    End Sub

試したこと

Z値の計算方法については確認済みです。

Private Sub GridPointButton_Click(sender As Object, e As EventArgs) Handles GridPointButton.Click
Dim MeshZ(PDCount - 1) As Double
For i As Integer = 0 To UBound(MeshZ)
sum += MeshZ(i)
Next
average = sum / MeshZ.Length
End sub

補足情報（FW/ツールのバージョンなど）

ここにより詳細な情報を記載してください。

Comments

[YAmaGNZ]

(0,0,10)
(2,2,9)
(3,3,8)
(4,4,7)
(5,5,6)
(6,1,5)
(7,2,4)
(8,3,3)
(9,1,2)
(10,2,1)
と点のデータがあった時に、グリッド分割が2の場合
|_____| 0～5 ｜ 5～10
-----------------------
0～2.5|　A 　 |
-----------------------
2.5～5|　　　 |
-----------------------
のグリッドとなり、Aの部分は
(0,0,1)
(2,2,2)
の2点となり、
最終的な座標データとして、XとYはそのグリッドの中央、Zは平均の(10+9)/2=9.5とし
(2.5,1.25,9.5)とするということでしょうか？

[mah1107]

はい、その通りです。
最終的な座標データとして、XとYの範囲に当てはまるZの値の求め方が分からない状況です。
Zの値はどのように定義すればよいのでしょうか？
申し訳ございませんが、ヒントや考え方など教えていただけたら幸いです。

Answer 1

一つのグリッドマスについてまず考えます。
一つのグリッドマスに含まれる座標をピックアップするには
X座標の範囲、Y座標の範囲が必要になってきます。
これが求められたら、今度は全座標データからこの条件にあてはまる座標をピックアップします。
ロジックは下記のような感じになるかと思います。

Dim points As New List(Of PointData)

'x1をグリッドの開始座標X、x2をグリッドの終了座標x
'y1をグリッドの開始座標y、y2をグリッドの終了座標y

For i = 0 To PDCount
    If (x1 <= PD(i).Xpoint) And (PD(i).Xpoint < x2) And (y1 <= PD(i).Ypoint) And (PD(i).Ypoint < y2) Then
        points.Add(PD(i))
    End If
Next 

これで、そのグリッドに含まれる座標がピックアップできましたので、
これらの座標のZの平均を求めることができるかと思います。

これで、そのグリッドの中点とZの値が求まったので、これを新しい座標としてNewPDに入れていけばいいのではないかと思います。

上記が１つのグリッドマスに対しての処理になりますから、これをグリッド分行えば最終的な出力を得られるかと思います。

Comments

[mah1107]

andですべてを満たす条件を回しながら探すということですね。
ありがとうございます。
この考え方を基にチャレンジしたいと思います。

Answer 2

zの求め方が解らないということなのでしょうか？
サクッと見た限りでは、Ｚのｘ、ｙを求めたいとの質問だとおもうのですが
格子内のｚのｘ座標＝格子内の格子内の点のＸの総和／格子内の点の数
格子内のｚのｙ座標＝格子内の格子内の点のＹの総和／格子内の点の数
でいいような気がするのでが、回答の内容がずれていたらごめんなさい。

Comments

[mah1107]

回答ありがとうございます。
格子点を設定した場合のその範囲の中に当てはまるZ値が分からないといった質問です。
最終的に出したい値は、格子内のZの値＝標高値になります。
お手数おかけしますが、ヒントや考え方など教えていただけたら幸いです。