DE102010025649A1 - Method for generating digital three-dimensional model for topographic terrain from digital map data for use by e.g. mobile telephone, for mountain route, involves determining height scale for generating model for selected topographic region - Google Patents

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Abstract

The method involves selecting a defined topographic region by a subset of digital map data, where the subset is defined by a cluster in a map database. A height scale is determined for the selected region based on a fluctuation level by using a data base, where the fluctuation level indicates height fluctuation for the selected region in a z-direction. A digital model is generated for a part of the selected region based on the determined height scale and a predetermined longitudinal dimension scale. The fluctuation level is computed in real time for determining the height scale. Independent claims are also included for the following: (1) a computer program product with program code portions for performing a method for generating a digital three-dimensional (3D) model for a topographic terrain from digital map data (2) a device for producing a digital 3D model for a topographic terrain from digital map data.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technik zum Ermitteln eines Höhenmaßstabs für ein topographisches Terrain aus digitalen Kartendaten, insbesondere zur Verwendung durch eine Navigationsvorrichtung.The present invention relates to a technique for determining a height scale for a topographical terrain from digital map data, in particular for use by a navigation device.

Stand der TechnikState of the art

Während die frühen Navigationsvorrichtungen lediglich in der Lage waren, digitale Kartendaten in zwei Dimensionen wiederzugeben, besitzen moderne Navigationsvorrichtungen häufig die Fähigkeit, aus den digitalen Kartendaten ein dreidimensionales Modell eines topographischen Terrains zu erstellen und anzuzeigen. Das dreidimensionale Modell vermittelt einem Benutzer der Navigationsvorrichtung einen realistischeren Eindruck des interessierenden Terrains.While the early navigation devices were only able to render digital map data in two dimensions, modern navigation devices often have the ability to create and display a three-dimensional model of topographical terrain from the digital map data. The three-dimensional model gives a user of the navigation device a more realistic impression of the terrain of interest.

Allerdings hat sich in der Praxis herausgestellt, dass eine dreidimensionale Wiedergabe des Terrains viele topographische Gegebenheiten nur unzureichend vermittelt. So sind in flachen Gegenden die wenigen Erhebungen häufig nicht ausreichend erkennbar, wenn das dreidimensionale Modell auf einer Anzeigeeinrichtung der Navigationsvorrichtung dargestellt wird. In stark bergigen Gegenden wiederum ist die Darstellung oft unübersichtlich, da beispielsweise Teile einer Route von Bergen verdeckt sein können.However, it has turned out in practice that a three-dimensional rendering of the terrain does not sufficiently convey many topographical facts. Thus, in flat areas, the few surveys are often not sufficiently recognizable when the three-dimensional model is displayed on a display device of the navigation device. In heavily mountainous areas, in turn, the representation is often confusing because, for example, parts of a route may be covered by mountains.

Es wurde erkannt, dass die Unzulänglichkeiten herkömmlicher Wiedergabetechniken jedenfalls teilweise darauf basieren, dass zur Erzeugung des dreidimensionalen Modells Höhenmaßstab und Längenmaßstab übereinstimmen.In any case, it has been recognized that the deficiencies of conventional rendering techniques are in part due to the fact that the height scale and length scale match to produce the three-dimensional model.

Kurzer AbrissShort outline

Die vorliegende Erfindung trachtet nach einer Lösung zumindest eines der vorstehend beschriebenen sowie nach Lösungen weiterer Probleme.The present invention seeks to solve at least one of the problems described above as well as solutions to further problems.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Erzeugen eines digitalen dreidimensionalen Modells für ein topographisches Terrain aus digitalen Kartendaten insbesondere für eine Navigationsvorrichtung vorgesehen, wobei für das Modell ein Längenmaßstab in x/y-Richtung und ein Höhenmaßstab in z-Richtung Verwendung findet und wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: Auswählen einer durch eine Untermenge der digitalen Kartendaten definierten topographischen Region; Ermitteln eines Höhenmaßstabs für die ausgewählte topographische Region auf der Grundlage eines Schwankungsmaßes, welches für die ausgewählte topographische Region eine Höhenschwankung in z-Richtung angibt; und Erzeugen eines digitalen Modells für zumindest einen Teil der ausgewählten topographischen Region auf der Grundlage des ermittelten Höhenmaßstabs und eines vorgegebenen Längenmaßstabs.According to the invention, a method is provided for generating a digital three-dimensional model for a topographical terrain from digital map data, in particular for a navigation device, wherein a length scale in the x / y direction and a height scale in the z direction are used for the model and wherein the method is the following Steps include: selecting a topographic region defined by a subset of the digital map data; Determining a height scale for the selected topographic region based on a measure of variance indicative of height variation in the z-direction for the selected topographic region; and generating a digital model for at least a portion of the selected topographic region based on the determined height scale and a predetermined length scale.

Die digitalen Kartendaten können beispielsweise Längen- und Höheninformationen für ganze Länder oder Kontinente umfassen. Da solche Kartendaten in herkömmlichen Navigationsvorrichtungen bereits seit langem Verwendung finden, werden ihre Struktur und ihr Format hier nicht näher erläutert.For example, the digital map data may include length and height information for entire countries or continents. Since such map data has been used for a long time in conventional navigation apparatuses, its structure and format will not be described here.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Höhenmaßstab unter Verwendung einer Datenbank ermittelt, die einer Mehrzahl vordefinierter topographischer Regionen jeweils einen Höhenmaßstab zuordnet, und wobei jeder Höhenmaßstab auf einem für die zugeordnete Region vorab berechneten Schwankungsmaß basiert. Dieser Ansatz kann z. B. das Problem unzureichender Echtzeit-Rechenkapazitäten lösen, da regionenindividuelle Schwankungsmaße offline berechnet und beispielsweise als zusätzliche Parameter in die digitalen Kartendaten, die ebenfalls in der Datenbank abgespeichert sein können, integriert werden können.According to one embodiment of the method according to the invention, the height scale is determined using a database which in each case assigns a height scale to a plurality of predefined topographical regions, and wherein each height scale is based on a fluctuation factor calculated in advance for the assigned region. This approach can, for. B. solving the problem of inadequate real-time computing capacity, since region-specific fluctuation measures calculated offline and, for example, as additional parameters in the digital map data, which can also be stored in the database, can be integrated.

Gemäß einer anderen Weiterbildung wird das Schwankungsmaß (beispielsweise durch eine Navigationsvorrichtung) zumindest teilweise in Echtzeit berechnet. Zusätzlich hierzu kann das Schwankungsmaß teilweise vorab berechnet werden. Das heißt, das Schwankungsmaß kann entweder vollständig vorab, vollständig in Echtzeit oder teilweise vorab und teilweise in Echtzeit berechnet werden. Im Falle einer teilweisen Berechnung in Echtzeit kann der Vorabanteil Schwankungsmaße pro Gebiet und/oder Rasterung angeben und kann der Echtzeitanteil eine Verfeinerung der vorab berechneten Schwankungsmaße für die (anzuzeigende) topographische Region ermöglichen. Ebenso im Falle einer teilweisen Berechnung in Echtzeit kann der Vorabanteil die Anzahl von Polygonen pro Gebiet und/oder Rasterung angeben und kann der Echtzeitanteil eine Verfeinerung der vorab berechneten Schwankungsmaße für die topographische Region ermöglichen.According to another development, the fluctuation amount (for example, by a navigation device) is calculated at least partially in real time. In addition, the fluctuation amount can be partially calculated in advance. That is, the level of fluctuation can be calculated either completely in advance, completely in real time, or partly in advance and partly in real time. In the case of a partial real-time calculation, the pre-share may indicate variations per area and / or screening, and the real-time part may allow refinement of the pre-calculated fluctuation measures for the topographical region (to be displayed). Also, in the case of partial real-time computation, the prebranch portion may indicate the number of polygons per region and / or rasterization, and the real-time component may allow for refinement of the pre-computed topographical region variability measures.

Basierend auf diesen Vorab- und Echtzeitanteilen kann ein Kompromiss zwischen Speicher- und Rechenlast je nach Ressourcenlage zum Beispiel für die Navigationsvorrichtung geschlossen werden. Gilt es, Speicherplatz zu sparen, kann eine rechenintensivere (bis hin zu einer rein echtzeitbasierten) Berechnung des Schwankungsmaßes gewählt werden; gilt es dagegen, die Rechenbelastung zu senken, so kann eine speicherintensivere (bis hin zu einer rein vorab durchgeführte) Berechnung durchgeführt werden.Based on these up-front and real-time shares, a compromise between memory and computational load can be deduced, depending on the resource situation, for example for the navigation device. If it is necessary to save storage space, a more computation-intensive (up to a purely real-time-based) calculation of the fluctuation measure can be selected; If, on the other hand, it is necessary to reduce the computational load, then a more memory-intensive computation (up to a purely preprocessed computation) can be carried out.

Außerdem kann die ausgewählte Untermenge der Kartendaten relativ zu einem wiederzugebenden (z. B. darzustellenden) Bereich der topografischen Region auf der Grundlage einer Maßzugabe zu dem wiederzugebenden Bereich definiert werden. Die Maßzugabe kann z. B. 25% des wiederzugebenden Bereichs betragen. Diese Weiterbildung kann geeignet sein, um z. B. das Problem einer Echtzeitanpassung des Höhenmaßstabs zu lösen. In addition, the selected subset of the map data may be defined relative to a region of the topographical region to be rendered (eg, to be displayed) based on a measure addition to the region to be rendered. The Maßzugabe can z. B. 25% of the area to be reproduced. This development may be suitable to z. B. solve the problem of a real-time adaptation of the height scale.

In einer Implementierung wird das Schwankungsmaß auf der Grundlage einer Mittelwertbildung ermittelt. Wenn hier und später von einem Mittelwert die Rede ist, können allgemein verschiedenste mathematische Methoden zur Mittelwertbildung verwendet werden.In one implementation, the variance is determined based on averaging. If an average value is mentioned here and later, generally a variety of mathematical methods can be used for averaging.

Beispielsweise kann der Schritt des Ermittelns des Höhenmaßstabs ferner umfassen: das Definieren eines Mittelwerts von Höhen in der z-Richtung aus N Höhenwerten für die Untermenge der topografischen Region, wobei N ≥ 2; das Definieren des Schwankungsmaßes auf der Grundlage des Mittelswerts (z. B. als ein Mittelwert von N Abweichungen der N Höhenwerte von dem Mittelwert in der z-Richtung für die Untermenge der Kartendaten); und das Anpassen, für die Untermenge, des Höhenmaßstabs in der z-Richtung der topografischen Region auf der Grundlage des Schwankungswerts. Alternativ kann der Schritt des Definierens des Mittelwerts ein Entnehmen von N Höhenwerten aus der Untermenge; Aufaddieren aller N Höhenwerte; und Teilen des Ergebnisses durch die Anzahl N umfassen.For example, the step of determining the height scale may further include: defining an average of elevations in the z-direction from N height values for the subset of the topographical region, where N ≥ 2; defining the amount of fluctuation based on the mean value (eg, as an average of N deviations of the N height values from the mean value in the z-direction for the subset of the map data); and adjusting, for the subset, the height scale in the z-direction of the topographical region based on the fluctuation value. Alternatively, the step of defining the mean value may include taking N height values from the subset; Adding up all N altitude values; and dividing the result by the number N.

Der Schritt des Definierens des Schwankungsmaßes kann das Berechnen einer Varianz als Quotient, dessen Dividend die Summe der Quadrate der Differenzen zwischen dem Mittelwert und den N Höhenwerten ist und dessen Divisor die Anzahl N ist; und das Berechnen des Schwankungsmaßes als Standardabweichung, die die Quadratwurzel der Varianz ist, umfassen. Ferner kann der Schritt des Definierens des Schwankungsmaßes ein Berechnen des Schwankungsmaßes als Quotient, dessen Dividend die Summe der Beträge der Differenzen zwischen dem Mittelwert und den N Höhenwerten ist und dessen Divisor die Anzahl N ist, umfassen. Zudem können die N Höhenwerte Werte über Normalnull oder Normalhöhennull sein. All diese Weiterbildungen können für sich genommen oder in einer beliebigen Kombination zu einer naturalistischen und zugleich übersichtlichen Darstellung der Untermenge geeignet sein.The step of defining the fluctuation measure may be calculating a variance as a quotient whose dividend is the sum of the squares of the differences between the mean and the N height values and whose divisor is the number N; and calculating the variance as the standard deviation, which is the square root of the variance. Further, the step of defining the fluctuation amount may include calculating the fluctuation amount as a quotient whose dividend is the sum of the amounts of the differences between the mean value and the N height values and whose divisor is the number N. In addition, the N altitude values may be values above sea level or normal altitude. All these further developments can be taken alone or in any combination suitable for a naturalistic and at the same time clear presentation of the subset.

Gemäß einer Variante wird die Untermenge durch einen Cluster in einer Kartendatenbank definiert. Unter einem Cluster wird im Zusammenhang mit digitalen Kartendaten ein Datensatz für eine vorbestimmte geographische Region verstanden.According to one variant, the subset is defined by a cluster in a map database. Under a cluster is understood in the context of digital map data, a record for a predetermined geographical region.

Die Region kann wiederholt (z. B. fortlaufend) auf der Grundlage eines Positionssignals neu ausgewählt bzw. bestimmt werden. Ferner kann das digitale Modell für die neu ausgewählte Region wiederholt (z. B. fortlaufend) neu erzeugt werden. Das Positionssignal kann von einem Positionssensor (z. B. einem GPS-Sensor) lokal erzeugt werden oder aber von einer externen Einheit (z. B. drahtlos) empfangen werden.The region may be repeatedly selected (eg, continuously) based on a position signal. Further, the digital model for the newly selected region may be repeatedly recreated (eg, contiguously). The position signal may be generated locally by a position sensor (eg, a GPS sensor) or received by an external device (eg, wirelessly).

Außerdem kann das Verfahren den Schritt des Anzeigens des erzeugten digitalen Modells auf einer Anzeigeeinrichtung umfassen. Die Anzeige kann zusammen (z. B. überlagert) mit einer von der Navigationsvorrichtung berechneten Route erfolgen.In addition, the method may include the step of displaying the generated digital model on a display device. The display can be performed together (eg superimposed) with a route calculated by the navigation device.

Gemäß einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Verfahren durch eine Navigationsvorrichtung ausgeführt. Die Navigationsvorrichtung kann portabel oder (z. B. in einem Fahrzeug) fest eingebaut sein. Ein portables Navigationsgerät kann beispielsweise die Gestalt eines Mobiltelefons, eines Notebooks, eines Musikwiedergabegeräts (MP3-Spieler), usw. haben.According to a development of the method according to the invention, the method is carried out by a navigation device. The navigation device may be portable or permanently installed (eg in a vehicle). For example, a portable navigation device may take the form of a mobile phone, a notebook, a music player (MP3 player), and so on.

Die Erfindung sieht ebenfalls ein Computerprogrammprodukt mit Programmcodeab schnitten zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer oder mehreren Computereinrichtungen ausgeführt wird. Das Computerprogrammprodukt kann auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet sein.The invention also provides a computer program product with program code sections for performing the method according to the invention when the computer program product is executed on one or more computer devices. The computer program product may be recorded on a computer readable recording medium.

Weiterhin sieht die Erfindung eine Vorrichtung zum Erzeugen eines digitalen dreidimensionalen Modells für ein topographisches Terrain aus digitalen Kartendaten für eine Navigationsvorrichtung vor, wobei für das Modell ein Längenmaßstab in x/y-Richtung und ein Höhenmaßstab in z-Richtung Verwendung findet und wobei die Vorrichtung umfasst: eine Auswahleinrichtung, die eingerichtet ist, um eine durch eine Untermenge der digitalen Kartendaten definierte topographische Region auszuwählen; eine Ermittlungseinrichtung, die eingerichtet ist, um einen Höhenmaßstab für die ausgewählte topographische Region auf der Grundlage eines Schwankungsmaßes zu ermitteln, welches für die ausgewählte topographische Region eine Höhenschwankung in z-Richtung angibt; und eine Erzeugungseinrichtung, die eingerichtet ist, um ein digitales Modell für zumindest einen Teil der ausgewählten topographischen Region auf der Grundlage des ermittelten Höhenmaßstabs und eines vorgegebenen Längenmaßstabs zu erzeugen.Furthermore, the invention provides an apparatus for generating a digital three-dimensional model for a topographical terrain from digital map data for a navigation device, wherein the model uses a length scale in the x / y direction and a height scale in the z direction and wherein the device comprises a selection means arranged to select a topographic region defined by a subset of the digital map data; determining means arranged to determine a height scale for the selected topographical region based on a fluctuation measure indicative of height variation in the z-direction for the selected topographical region; and generating means arranged to generate a digital model for at least a portion of the selected topographic region based on the determined height scale and a predetermined length scale.

Die Vorrichtung kann weiterhin eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen des erzeugten digitalen Modells und/oder einen Positionssensor umfassen. Weiterhin kann die Vorrichtung in eine Navigationsvorrichtung integriert sein.The device may further comprise a display device for displaying the generated digital model and / or a position sensor. Furthermore, the device can be integrated in a navigation device.

Kurzbeschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die beiliegenden Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der Erfindung, auf die die vorliegende Erfindung jedoch in keiner Weise einzuschränken ist. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen dieselben oder ähnliche Funktionsblöcke bzw. -schritte. Es sei darauf hingewiesen, dass die Darstellung von einzelnen Funktionsblöcken oder -schritten nicht die Möglichkeit ausschließt, dass die jeweilige zu Grunde liegende Funktionalität auf mehreren Einrichtungen bzw. in mehreren Schritten zu implementieren ist. Es zeigen:The accompanying drawings show embodiments of the invention, to which, however, the present invention is in no way limited. In the drawings, like reference numerals designate the same or similar functional blocks or steps. It should be noted that the presentation of individual functional blocks or steps does not preclude the possibility that the respective underlying functionality may be implemented on multiple devices or in multiple steps. Show it:

1 eine Navigationsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; 1 a navigation device according to an embodiment of the present invention;

2 ein Verfahren gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und 2 a method according to an embodiment of the present invention; and

3 eine Isohöhenliniendarstellung mit beispielhaften qualitativen Höhenmaßstäben bzw. Schwankungsmaßen. 3 an Isohöhenlinardarstellung with exemplary qualitative height scales or fluctuation.

Detaillierte BeschreibungDetailed description

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 101 in Gestalt eines Navigationsgeräts. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, dass die Vorrichtung 101 auch als herkömmlicher Rechner implementiert sein kann. 1 shows an embodiment of a device according to the invention 101 in the form of a navigation device. It should be noted, however, that the device 101 can also be implemented as a conventional computer.

Die Vorrichtung 101 umfasst eine Kernfunktionalität 1011, die z. B. als zumindest eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit, „central processing unit”) oder Mikroprozessor, als dedizierte Schaltung (z. B. als ASIC „application specific integrated circuit” oder FPGA „field programmable array logic” in jedweder Implementierung) oder als Softwaremodul implementiert sein kann. Ferner umfasst die Vorrichtung 101 einen Speicher 1012, einen optionalen Sender 1013 und einen optionalen Empfänger 1014, die zur Kommunikation der Vorrichtung 101 mit einer anderen (nicht gezeigten) Vorrichtung oder mit dem Benutzer dienen können. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung 101 eine Auswahleinrichtung 1015, eine Ermittlungseinrichtung 1016, eine Erzeugungseinrichtung 1017 sowie, in ihrer Ausgestaltung als Navigationsvorrichtung, eine Anzeigeeinrichtung 1018 und einen GPS-Sensor 1020.The device 101 includes a core functionality 1011 that z. At least one CPU (central processing unit) or microprocessor, as a dedicated circuit (eg, as an application specific integrated circuit (FPGA) or field programmable array logic (FPGA) in any implementation) or as a software module can be implemented. Furthermore, the device comprises 101 a memory 1012 , an optional transmitter 1013 and an optional receiver 1014 for the communication of the device 101 with another device (not shown) or with the user. Furthermore, the device comprises 101 a selection device 1015 , a determination device 1016 , a generating device 1017 and, in its embodiment as a navigation device, a display device 1018 and a GPS sensor 1020 ,

Im Speicher 1012 sind in einer Datenbank kartographische Daten in einem herkömmlichen Format gespeichert. Optional kann die Datenbank ferner einer Mehrzahl vordefinierter topographischer Regionen (die jeweils durch eine Untermenge, z. B. einen Cluster, der kartographischen Daten definiert sind) jeweils einen geeigneten und vorab berechneten Höhenmaßstab zuordnen.In the storage room 1012 Cartographic data are stored in a database in a conventional format. Optionally, the database may further assign a suitable and pre-calculated height scale to each of a plurality of predefined topographic regions (each being defined by a subset, eg, a cluster, of the cartographic data).

Wie durch die gestrichelte Erweiterung der Kernfunktionalität 1011 angedeutet ist, können alle der vorstehend genannten Einrichtungen, die innerhalb der gestrichelten Linien dargestellt sind, sowohl als eigenständige Einrichtungen als auch als Unterfunktionalitäten der Kernfunktionalität implementiert sein. Alle der vorstehend genannten Einrichtungen, die den gestrichelten Bereich überlappen, können durch die Kernfunktionalität 101 angesteuert werden bzw. können der Kernfunktionalität 101 Informationen bereitstellen.Like the dashed extension of the core functionality 1011 is indicated, all of the above-mentioned devices, which are shown within the dashed lines, can be implemented both as stand-alone devices and as sub-functionalities of the core functionality. All of the above devices that overlap the dashed area may be affected by the core functionality 101 can be controlled or the core functionality 101 Provide information.

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren, das sich ganz oder teilweise der vorstehend genannten Vorrichtung 101 bzw. deren Einrichtungen bedienen kann. Wie in 2 gezeigt ist, umfasst eine Kommunikationsumgebung 102, in der das Verfahren durchgeführt wird, die vorstehend beschriebene (Navigations-)Vorrichtung 101. 2 shows a method according to the invention, which is fully or partially the above-mentioned device 101 or their facilities can serve. As in 2 shown includes a communication environment 102 in which the method is performed, the (navigation) device described above 101 ,

In Schritt S1 wählt z. B. die Auswahleinrichtung 1015 eine durch eine Untermenge der digitalen Kartendaten definierte topographische Region aus. Diese Auswahl kann z. B. in Echtzeit auf eine Eingabe durch den Benutzer oder auf ein Signal des Positionssensors 1020 hin geschehen. Alternativ hierzu kann die Auswahl auch offline geschehen, z. B. bei der Erzeugung oder Aktualisierung der Datenbank im Speicher 1012.In step S1, z. B. the selection device 1015 a topographic region defined by a subset of the digital map data. This selection can z. In real-time to an input by the user or to a signal from the position sensor 1020 happen. Alternatively, the selection can also be done offline, z. When creating or updating the database in memory 1012 ,

In Schritt S2 ermittelt die Ermittlungseinrichtung 1016 einen Höhenmaßstab für die ausgewählte topographische Region auf der Grundlage eines Schwankungsmaßes, welches für die ausgewählte topographische Region eine Höhenschwankung in z-Richtung angibt. Es sei darauf hingewiesen, dass der in Schritt S2 ermittelte Höhenmaßstab sowohl direkt dem nachfolgenden Schritt S3 (bzw. der Erzeugungseinrichtung 1017) bereitgestellt werden kann als auch zur späteren Verwendung z. B. in der Datenbank im Speicher 1012 gespeichert werden kann. Im letzteren Fall kann die Untermenge durch einen Cluster in den Kartendaten definiert werden.In step S2, the determination device determines 1016 a height scale for the selected topographic region based on a measure of variance indicative of height variation in the z-direction for the selected topographic region. It should be noted that the height scale determined in step S2 both directly to the subsequent step S3 (or the generation device 1017 ) can be provided as well as for later use z. In the database in memory 1012 can be stored. In the latter case, the subset can be defined by a cluster in the map data.

Zur Ermittlung des Höhenmaßstabs wird in Schritt S2 ein Mittelwert (μ) über N Höhenwerte (N ≥ 2) aus der Untermenge der Kartendaten gebildet, wobei die N Höhenwerte z. B. aus einem Koordinatennetz der Untermenge mit einer Schrittweite von z. B. 10–4 Grad Längengrad und 10–4 Grad Breitengrad entnommen werden können. Der so gewonnene Mittelwert kann als Grundlage für die Bestimmung einer statischen Standardabweichung (als Quadratwurzel der Varianz) dienen, oder kann zu einem weniger rechenintensiven Schwankungswert verarbeitet werden: Schwankungswert = (Σ|μ(N Höhenwerte) – HWN|)/N für alle Höhenwerte HW.In order to determine the height scale, an average value (μ) of N height values (N ≥ 2) from the subset of the map data is formed in step S2, the N altitude values z. B. from a coordinate network of the subset with a step size of z. B. 10 -4 degrees longitude and 10 -4 degrees latitude can be removed. The mean obtained in this way can serve as the basis for determining a static standard deviation (as the square root of the variance), or it can be processed to a less compute-intensive fluctuation value: Fluctuation value = (Σ | μ (N height values) - HW N |) / N for all altitude values HW.

Der aus dem Schwankungsmaß (z. B. aus der Standardabweichung) resultierende Höhenmaßstab kann Werte z. B. von 0,5 bis 5 annehmen, wobei die Werte sich auf das Verhältnis zum Längenmaßstab beziehen. Ein Höhenmaßstab von 2 ist damit doppelt so gewählt wie ein vorgegebener Längenmaßstab. Stellt die Untermenge z. B. einen Ausschnitt eines Gebirges (z. B. der Alpen) dar, dann führt ein mit 1 skalierter Höhenmaßstab zu einer realistischen Darstellung. Ein mit 3 skalierter Höhenmaßstab führt z. B. zu einer verstärkten Sichtbarkeit von kleineren Erhebungen in einer allgemein flachen Gegend, die bei einer Skalierung mit 1 kaum sichtbar wären. Zum Beispiel erscheint so ein Hügel von 100 m relativer Höhe, der sich auf einem Hochplateau von 5000 m Höhe befindet in ähnlicher Weise wie ein Hügel, der sich auf einer absoluten Höhe von 20 m befindet.The height scale resulting from the fluctuation amount (eg from the standard deviation) may be values z. From 0.5 to 5, the values relating to the ratio to the linear scale. A height scale of 2 is thus twice as chosen as a given length scale. Represents the subset z. If, for example, it is a section of a mountain (eg the Alps), then a scaled scale of 1 results in a realistic representation. For example, a 3-scale elevation scale results in For example, to increase the visibility of smaller bumps in a generally flat area that would be barely visible at a 1 scale. For example, a hill of 100 m relative height, which is located on a high plateau 5000 m high, appears in a similar way to a hill, which is at an absolute height of 20 m.

In Schritt S3 erzeugt z. B. die Erzeugungseinrichtung 1017 ein digitales Modell für zumindest einen Teil der ausgewählten topographischen Region auf der Grundlage des ermittelten Höhenmaßstabs und des vorgegebenen Längenmaßstabs.In step S3 generates z. B. the generating device 1017 a digital model for at least a portion of the selected topographic region based on the determined height scale and the predetermined length scale.

Schließlich, in einem optionalen Schritt S4, zeigt die Anzeigeeinrichtung 1018 das so erzeugte digitale Modell an. Die Anzeige kann zusammen (z. B. überlagert) mit einer von der Navigationsvorrichtung 101 in herkömmlicher Wiese berechneten Route erfolgen. Die Region kann fortlaufend auf der Grundlage eines aktualisierten Positionssignals des GPS-Sensors 1020 neu ausgewählt und das digitale Modell für die neu ausgewählte Region fortlaufend neu erzeugt und angezeigt werden.Finally, in an optional step S4, the display device shows 1018 the digital model created in this way. The display may be combined (eg superimposed) with one from the navigation device 101 Route calculated in conventional way. The region can be continuously updated based on an updated GPS sensor position signal 1020 newly selected and continuously recreating and displaying the digital model for the newly selected region.

3 zeigt eine Isohöhenliniendarstellung mit beispielhaften qualitativen Höhenmaßstäben bzw. Schwankungsmaßen. Wie in 3 gezeigt ist, wird durch dynamisches Anpassen des Höhenmaßstabs in Relation zum Schwankungsmaß die Darstellung im Ergebnis unabhängig von der absoluten Höhe. In einem Bereich 301 mit eher niedriger absoluter Höhe aber höherem Schwankungsmaß kann ein kleinerer Höhenmaßstab verwendet werden. Demgegenüber wird in einem Bereich mit einer großen absoluten Höhe aber einem niedrigen Schwankungsmaß ein größerer Höhenmaßstab erzeugt. 3 shows an iso-height line representation with exemplary qualitative height scales or fluctuation measures. As in 3 is shown, by dynamically adjusting the height scale in relation to the fluctuation amount, the representation as a result becomes independent of the absolute height. In one area 301 with a rather low absolute height but higher fluctuation, a smaller height scale can be used. On the other hand, in a region having a large absolute height but a low fluctuation amount, a larger height scale is generated.

Das dargestellte Terrain, das auf die beschriebene Weise betont wird, kommt ferner der subjektiven Wahrnehmung des Benutzers entgegen: Einerseits wird vermieden, dass einige Bereiche überhaupt nicht sichtbar sind, andererseits wird vermieden, dass das dargestellte Terrain übermäßig betont wird oder aber eine angezeigte Route überdeckt.The presented terrain, which is emphasized in the manner described, also counteracts the subjective perception of the user: on the one hand it avoids that some areas are not visible at all, on the other hand it avoids that the displayed terrain is over-emphasized or covers a displayed route ,

Claims (20)

Verfahren zum Erzeugen eines digitalen dreidimensionalen Modells für ein topographisches Terrain aus digitalen Kartendaten insbesondere für eine Navigationsvorrichtung, wobei für das Modell ein Längenmaßstab in x/y-Richtung und ein Höhenmaßstab in z-Richtung Verwendung findet, umfassend die Schritte: Auswählen (S1) einer durch eine Untermenge der digitalen Kartendaten definierten topographischen Region; Ermitteln (S2) eines Höhenmaßstabs für die ausgewählte topographische Region auf der Grundlage eines Schwankungsmaßes, welches für die ausgewählte topographische Region eine Höhenschwankung in z-Richtung angibt; und Erzeugen (S3) eines digitalen Modells für zumindest einen Teil der ausgewählten topographischen Region auf der Grundlage des ermittelten Höhenmaßstabs und eines vorgegebenen Längenmaßstabs.A method for generating a digital three-dimensional model for a topographical terrain from digital map data, in particular for a navigation device, wherein the model uses a linear scale in the x / y direction and a z-direction vertical scale, comprising the steps: Selecting (S1) a topographic region defined by a subset of the digital map data; Determining (S2) a height scale for the selected topographical region based on a measure of variance indicative of height variation in the z-direction for the selected topographic region; and Generating (S3) a digital model for at least a portion of the selected topographic region based on the determined height scale and a predetermined length scale. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Höhenmaßstab unter Verwendung einer Datenbank ermittelt wird, die einer Mehrzahl vordefinierter topographischer Regionen jeweils einen Höhenmaßstab zuordnet, und wobei jeder Höhenmaßstab auf einem für die zugeordnete Region vorab berechneten Schwankungsmaß basiert.The method of claim 1, wherein the height scale is determined using a database that assigns a height scale to each of a plurality of predefined topographic regions, and wherein each height scale is based on an amount of variance pre-calculated for the associated region. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei zum Ermitteln des Höhenmaßstabes das Schwankungsmaß in Echtzeit berechnet wird.The method of claim 1, wherein for determining the height scale, the fluctuation amount is calculated in real time. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zum Ermitteln des Höhenmaßstabs das Schwankungsmaß vorab berechnet wird.A method according to claim 1 or 2, wherein for determining the height scale, the fluctuation amount is calculated in advance. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zum Ermitteln des Höhenmaßstabs das Schwankungsmaß zu einem ersten Anteil vorab berechnet und zu einem verbleibenden zweiten Anteil in Echtzeit berechnet wird.Method according to one of the preceding claims, wherein for determining the height scale, the fluctuation amount to a first portion is calculated in advance and calculated to a remaining second portion in real time. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der erste Anteil ein Schwankungsmaß pro Gebiet und/oder Rasterung angibt und der zweite Anteil eine Verfeinerung der vorab berechneten Schwankungsmaße für eine aktuelle topographische Region angibt.The method of claim 5, wherein the first portion indicates a variation measure per region and / or rasterization, and the second component indicates a refinement of the pre-calculated fluctuation measures for a current topographic region. Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei der erste Anteil die Anzahl von Polygonen pro zumindest eines aus Gebiet und Rasterung ist und der zweite Anteil eine Verfeinerung der vorab berechneten Schwankungsmaße für die topographische Region ist.The method of claim 5, wherein the first fraction is the number of polygons per at least one of region and rasterization, and the second fraction is a refinement of the pre-computed variability measures for the topographic region. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schritt des Ermitteln des Höhenmaßstabs umfasst: Definieren eines Mittelwerts von Höhen in der z-Richtung aus N Höhenwerten für die Untermenge der digitalen Kartendaten, wobei N ≥ 2; Definieren des Schwankungsmaßes auf der Grundlage des Mittelwerts; und Wählen, für die Untermenge, des Höhenmaßstabs in der z-Richtung der topografischen Region auf der Grundlage des Schwankungswerts. The method of claim 1, wherein the step of determining the height scale comprises: defining an average of elevations in the z-direction from N height values for the subset of the digital map data, where N ≥ 2; Defining the amount of fluctuation based on the mean; and selecting, for the subset, the height scale in the z-direction of the topographical region based on the fluctuation value. Verfahren gemäß Anspruch 8, wobei das Schwankungsmaßes als ein Mittelwert von N Abweichungen der N Höhenwerte von dem Mittelwert in der z-Richtung definiert wird.The method according to claim 8, wherein the fluctuation amount is defined as an average of N deviations of the N height values from the mean value in the z-direction. Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, wobei die N Höhenwerte Werte über Normalnull oder Normalhöhennull sind.A method according to claim 8 or 9, wherein the N height values are values above normal zero or normal altitude. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei der Schritt des Definierens des Schwankungsmaßes umfasst: Berechnen des Schwankungsmaßes als Quotient, dessen Dividend die Summe der Beträge der Differenzen zwischen dem Mittelwert und den N Höhenwerten ist und dessen Divisor die Anzahl N ist.A method according to any one of claims 8 to 10, wherein the step of defining the fluctuation measure comprises: Calculating the fluctuation measure as a quotient whose dividend is the sum of the amounts of the differences between the mean and the N elevation values and whose divisor is the number N. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Untermenge durch einen Cluster in einer Kartendatenbank definiert wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the subset is defined by a cluster in a map database. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend den Schritt des Anzeigens (S4) des erzeugten digitalen Modells auf einer Anzeige-Einrichtung.A method according to any one of the preceding claims, further comprising the step of displaying (S4) the generated digital model on a display device. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Region auf der Grundlage eines Positionssignals wiederholt neu ausgewählt und das digitale Modell für die neu ausgewählte Region wiederholt neu erzeugt wird.The method of any one of the preceding claims, wherein the region is repeatedly reselected based on a position signal and the digital model is repeatedly recreated for the newly selected region. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, ausgeführt auf einer Navigationsvorrichtung.Method according to one of the preceding claims, carried out on a navigation device. Computerprogrammprodukt mit Programmcodeabschnitten zum Durchführen des Verfahrens gemäß zumindest einem der vorangehenden Verfahrensansprüche, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer oder mehreren Computereinrichtungen ausgeführt wird.A computer program product having program code portions for carrying out the method according to at least one of the preceding method claims, when the computer program product is executed on one or more computer devices. Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 16, das auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet ist.The computer program product of claim 16 recorded on a computer readable recording medium. Vorrichtung (101) zum Erzeugen eines digitalen dreidimensionalen Modells für ein topographisches Terrain aus digitalen Kartendaten insbesondere für eine Navigationsvorrichtung, wobei für das Modell ein Längenmaßstab in x/y-Richtung und ein Höhenmaßstab in z-Richtung Verwendung findet, umfassend: eine Auswahleinrichtung (1015), die eingerichtet ist, um eine durch eine Untermenge der digitalen Kartendaten definierte topographische Region auszuwählen; eine Ermittlungseinrichtung (1016), die eingerichtet ist, um einen Höhenmaßstab für die ausgewählte topographische Region auf der Grundlage eines Schwankungsmaßes zu ermitteln, welches für die ausgewählte topographische Region eine Höhenschwankung in z-Richtung angibt; und eine Erzeugungseinrichtung (1017), die eingerichtet ist, um ein digitales Modell für zumindest einen Teil der ausgewählten topographischen Region auf der Grundlage des ermittelten Höhenmaßstabs und eines vorgegebenen Längenmaßstabs zu erzeugen.Contraption ( 101 ) for generating a digital three-dimensional model for a topographical terrain from digital map data, in particular for a navigation device, wherein the model is used for a length scale in the x / y direction and a height scale in the z direction, comprising: a selection device ( 1015 ) configured to select a topographic region defined by a subset of the digital map data; a determination device ( 1016 ) arranged to determine a height scale for the selected topographical region based on a fluctuation amount indicative of height variation in the z-direction for the selected topographical region; and a generating device ( 1017 ) arranged to generate a digital model for at least a portion of the selected topographic region based on the determined height scale and a predetermined length scale. Vorrichtung gemäß Anspruch 18, ferner umfassend eine Anzeigeeinrichtung (1018) zum Anzeigen (S4) des erzeugten digitalen Modells.Apparatus according to claim 18, further comprising a display device ( 1018 ) for displaying (S4) the generated digital model. Navigationsvorrichtung, umfassend die Vorrichtung gemäß Anspruch 18 oder 19 und einen Positionssensor (1020).Navigation device comprising the device according to claim 18 or 19 and a position sensor ( 1020 ).
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