CN103793452A - 地图浏览器和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于显示三维地理地图的三维地图视图的技术。将定义所述三维地理地图的数据呈包括数据层(110a、110b、110c)的分层层级结构存储数据库(101)中，可为所述三维地图视图单独地绘制所述数据层。所述数据库(101)包括对地形表面进行建模的数字地形模型的数据层(110a)和包括三维道路元素的三维道路网的数据层(110b)。处理器被配置为响应所述三维地图视图(200)的分辨率设置来选择所述数据库(101)的特定数据层(110a、110b、110c)，并使用所述选择的特定数据层(110a、110b、110c)绘制所述三维地图视图。

Description

地图浏览器和方法
技术领域
各种实施方案涉及地图浏览器和相应方法。尤其是，各种实施方案涉及显示三维地图视图的方法和生成存储定义三维地理地图（其可被绘制以获得三维地图视图）的数据的数据库的方法。
背景技术
近几年，车内使用的地图浏览器已日益普及。例如，为了与导航单元结合使用，在光输出装置（比如，显示器）上将地理地图显示为地图视图是一种常见应用。
典型的地图视图是道路网的二维(2d)或三维(3d)表示。在此类应用中，通常通过由顶点和边缘组成的图形对道路网进行建模。在地图视图中，道路被图示为线，例如具有一定厚度，且从图形的边缘和顶点得出。
有时，需要更高程度的细节。在道路网包括复杂结构（比如，多车道交叉口、隧道、高架桥、桥梁等）的城市地区尤其如此。此外，环境可以建筑物、植被和具有高识别值的受关注点(POI)为特征。为了容易定向，或许希望在地图视图中显示此类特征的更详细的图形表示。
本领域，已知了被称为3d地图视图或常常被称为三维城市地图视图的解决方案。三维地图视图通常由景观（即，地形、建筑物、POI）的单个三维模型组成，包括道路网和三维元素的相应纹理。其可允许三维地图视图的高识别值，因此可帮助导航。
然而，此类解决方案面临某些限制。例如，由于三维地图视图是从单个三维模型获得的，因此会很难根据用户的偏好和/或可视化需求使三维地图视图与各用户相适。这可引起问题，尤其是在三维模型的边界上，在此处从三维模型到使用道路网的图形表示的二维地图视图的平滑连续过渡是不可能的或仅在某种程度上才可能。此外，对于传统三维模型而言，存储资源对于给定的细节等级会特别高。
因此，需要提供允许高级三维地图视图的技术。尤其是，需要提供这样的技术，其允许使具有高细节等级的三维地图视图相适并个性化的可能性，同时减少存储和计算资源。
发明内容
独立权利要求的特征满足所述需要。从属权利要求定义实施方案。
根据方面，提供了用于显示三维(3d)地理地图的三维地图视图的地图浏览器。地图浏览器包括存储定义三维地理地图的数据的数据库。数据呈包括数据层的分层层级结构存储在数据库中（可为三维地图视图将其单独绘制）。数据库包括数字地形模型（其对地形表面进行建模）的至少一个数据层和包括三维道路元素的三维道路网的数据层。地图浏览器还包括用于绘制三维地图视图的处理器，其中处理器耦合至数据库。处理器被配置为响应三维地图视图的分辨率设置来选择数据库的特定数据层，并使用数据库的选择的特定数据层绘制三维地图视图。地图浏览器还包括光输出装置，其被配置为显示绘制的三维地图视图。
三维地理地图可涉及三维城市地图或另一个三维地形地图。三维地理地图可提供相对较高的细节等级，示出三维道路网和地形的细节。三维地图视图可相对较详细，为用户提供高识别值。例如，复杂环境（比如，多车道交叉点或交叉口或连接处、停车场、道路高架桥、受关注点（比如，地标或加油站）等）可包括在三维地图视图中。
例如，数据库可包括存储单元。例如，存储单元可包括存储器，比如光盘(CD)、蓝光光盘、硬盘驱动器(HDD)、闪速存储器等。数字地形模型和三维道路网可涉及可用于绘制三维地图视图的原始数据。例如，此类用于绘制三维地图视图的原始数据可包括可允许使用绘制技术的三维元素或三维多边形或三维线框（网格），技术人员通常已知这些绘制技术，因此下文无需详细解释。
数据库的分层层级结构能够使三维地图视图的细节等级或粒度等级明确，这是因为每一个层可被单独绘制，即分开且独立地绘制。不同的绘制层（例如，以像素图像的形式出现）可彼此覆盖或叠加以形成三维地图视图。例如，有可能仅选择单个数据层用于绘制，在这样的情况下，仅与所选择的单个数据层有关的三维元素在三维地图视图中可见。这可分别允许低细节等级，高层级结构层级。这种情况对于，例如三维地图视图的特定分辨率设置或许是理想的。当然，有可能选择任意数量的数据层用于绘制；例如，所有数据层或部分数据层。
绘制可涉及计算数据层的原始数据的图形表示；原始数据有时被称为场景。绘制可将从以下组中选择的元素考虑在内：虚拟摄像机位置、三维元素和/或数字地形模型；三维元素和/或数字地形模型的面的纹理；照明。
详细而言，绘制可基于许多影响因素：例如，可相对于地图浏览器用户的当前位置限定虚拟摄像机位置，例如如由车辆导航单元所确定的那样。如此，三维地图视图涉及，例如其内设置有地图浏览器的车辆的鸟瞰图是可能的。三维地图视图可跟踪车辆。
例如，各数据层的三维元素可能包含，例如分配给整个三维元素和/或其各个面的附加属性或指示符。然后，选择的特定数据层有可能仅部分地或全部用于绘制。例如，基于分别分配的属性和/或指示符，绘制有可能排除或包括某些三维元素和/或数字地形模型和/或三维道路元素的面。
例如，处理器可被配置为，例如使用预定义的刷新率反复绘制三维地图视图。同样地，处理器可被配置为反复选择特定数据层。在简单的情况中，处理器可将所有选择的层的三维元素结合并在单次运行中，并将其绘制在一起。
处理器也有可能被配置为单独绘制选择的特定数据层的数据，并随后覆盖单独绘制的数据以获得三维地图视图。
即，处理器可被配置为绘制选择的特定数据层的三维元素（一次一个），并随后覆盖以，例如选择的特定数据层的像素图像形式出现的被单独地绘制的三维元素以获得三维地图视图。
例如，处理器可被配置为当绘制三维地图视图时，依次执行以下步骤：基于数字地形模型的数据层选择性地绘制数字地形模型的图形表示，即如果选择了所述数据层的话；基于三维道路网的数据层选择性地绘制三维道路网的图形表示，即如果选择了所述数据层的话；并选择性地将绘制的三维道路网的图形表示覆盖到绘制的数字地形模型的图形表示上。
例如，如此，可减小绘制的计算工作量。可有意地从绘制中排除一些层以减小所需的计算资源。此外，如果与整个三维地理地图存储在单个层（其被整体绘制）的解决方案相比，对于给定的细节等级同样如此。此外，除了绘制的灵活性增大之外，对计算资源的需求也可放宽。
数字地形模型(DTM)可，例如明确某些地理位置超过基准高度（例如，如在WGS84系统中所限定的）的升高。换句话说，DTM可为某些区域限定地理表面。技术人员已知了用于将DTM存储为数据库的相应数据层的不同数据格式。因此，文中无需对细节进行讨论。
三维道路元素可涉及，例如由线框模型限定的传统三维元素。此类线框模型可限定三维道路元素的边缘。换句话说，从三维道路元素已在所有三个空间维度（高度、宽度、深度）上限定了延伸的意义上讲，三维道路元素可以是完全三维的物体。尤其是，这可与传统的将道路网表示为由顶点和边缘组成的图形不同，即这种使用二维图形的表示可不将三维尺寸分配至单独的道路路段。而是，图形表示可以是平坦的，且只包含宽度。可不显示或仅有限地显示复杂结构，比如连接点或桥梁。
三维地图视图的分辨率设置可涉及和/或取决于各种参数。这种参数可从包括以下内容的组中选择：当前的放大率设置、当前位置、其内设置有地图浏览器的车辆当前所行驶的道路路段和预定义规则。例如，根据例如其内设置有地图浏览器的车辆的当前位置，可确定特定的分辨率设置（例如，通过查阅表和/或使用预配置规则和/或通过阈值比较）。上述情况也适用于当前道路路段。在下文中，呈现了各种实例性方案，然而不应将其解释为限制性的。例如，如果当前位置或当前道路路段位于隧道内，则三维地图视图的特定分辨率设置可适用；例如，在这种情况中，只可选择三维道路网的数据层，且可从绘制中排除数字地形模型的数据层。此外，其它数据层，例如植被等的数据层，也可从绘制中排除。这样，有可能获得有关，例如位于当前位置的车辆模型的清楚自由的视图。尤其是，作为被排除的数据层的一部分的三维元素不会遮蔽视图。这可允许更容易地定向，从而实现安全导航和三维地图视图的高识别值。进一步的情况将是基于接收的三维地图视图的当前放大率设置确定分辨率设置。例如，大（小）放大率可涉及选择的用于绘制三维地图视图的较大数量（较小数量）的数据层。如此，当地图浏览器的用户缩小三维地图视图时，由于包括在三维地图视图中的细节等级较低，有可能选择性地从绘制中例如逐步排除特定数据层，从而提供更好的定向和概观。例如，如果使用低放大率绘制三维地图视图，则有可能仅选择并使用数字地形模型的数据层用于绘制。尤其是，有可能从绘制中排除三维道路网的数据层。在再另一种情况中，分辨率设置有可能与预配置规则相关。例如，预配置规则可明确某些数据层总是被选择并用于绘制，而其它数据层总是从绘制中被排除。如此，有可能将例如地图浏览器用户或制造商的设计选择考虑在内。换句话说，这可允许地图浏览器在很大程度上个性化。从以上可以看出，分辨率设置可涉及各种参数，且可不被特别限制。
光输出装置可以是显示器、平视显示器、投影仪等。其可与处理器耦合。例如，如果地图浏览器位于车辆内，则显示器可以是车辆头部单元的一部分。
例如，数据还可包括从包括以下内容的组中选择的分离的数据层：通过三维模型建模的建筑物和/或地标的数据层；交通信号灯和/或交通标志的数据层；公共交通的数据层；和植被的数据层。
有可能包括分离的数据层，其包括这些不同元素或不同分组的组合。有可能包括大量或较小数量的数据层。
三维道路网的数据层的三维道路元素可对道路表面以及道路表面与数字地形模型的地形表面之间的高度差进行建模。
换句话说，三维道路元素可以是位于地形表面顶部上的位置的三维元素。与三维道路元素的定位无关，可选择数字地形的数据层用于绘制，或可将其从绘制中排除。
通过对道路表面（即，车辆可在其上移动）与地形表面之间的高度差进行建模，可很好地对道路进行建模。
例如，三维道路元素可对道路表面进行建模，使得道路表面具有更平滑的高度变化（如果与数字地形模型的下伏地形表面相比）。
换句话说，与位于相同位置（例如，在相应地形表面之上或之下的位置）的道路表面相比，地形表面对位置的依赖性更强。如此，有可能使道路表面（其可以特别逼真的方式对真实世界的道路进行建模）平坦或平滑。此外，三维道路网的图形表示可以是简化，并使用户少分心。此外，可发生更少的图形误差，比如剪裁。
三维道路网的数据层可包括指示三维道路元素的与道路表面对应的面的指示符。处理器可进一步被配置为基于指示符使用用于道路表面的预定义纹理绘制三维地图视图。
例如，指示三维道路元素的面（其与道路表面对应）的指示符可涉及分配给三维原始数据（比如，线框模型）的相应面的属性。有时，由于这种数据可相应地用于配置和/或优化对三维地图视图的绘制，因此这种数据可被称为元数据。例如，当相应指示符等于“真”值时，可选择用于道路表面的预定义纹理。道路表面纹理可使驾驶车道、交叉口、交叉点、转弯车道等可视化。当然，有可能例如通过允许两种以上的状态，在指示符中包括相应量的信息。
三维道路元素还可包括从包括以下内容的组中选择的元素：将升高超过数字地形模型的地形表面的特定三维道路元素的道路表面与数字地形模型的地形表面连接的坡道；桥梁；街道人行道。
例如，指示符可识别并参考这种元素。进一步可能的是并非所有三维道路元素或仅部分三维道路元素包括指示道路表面的指示符。例如，仅为这种涉及允许机动车辆在其上行驶的道路表面的面包括指示符。例如，在这种情况中，街道人行道或行人桥可不包括相应的指示符，或可包括指示无道路表面的相应指示符。另一方面，例如连接道路表面与地形表面的坡道可包括指示道路表面的指示符。
换句话说，坡道可用作地形表面与道路表面之间的连接元素。例如，坡道可使三维地图视图的三维道路网与传统的基于图形的二维道路网之间能够平滑过渡，如上所述。当三维道路网已限制了地理范围时，这种情况可发生。通常，仅为某些人口更密集或特别重要的区域提供分别与三维道路网和三维地理地图相关的高细节等级。这可能是由于由环境的这种三维表示所要求的大量存储以及制备这种三维地理地图必需的大量努力和成本所施加的限制。然后，尤其是在三维地理地图与传统的基于图形的环境表示之间的过渡存在（即，在三维地理地图的边缘处）的情况下，可期望连续或平滑的过渡。在道路元素对道路表面与地形表面之间的高度差进行建模的情况下，可使用坡道以使三维道路元素与基于图形的二维道路元素之间道路表面能够平滑过渡。
处理器可被配置为绘制三维地图视图，使得其包括从导航单元获得的计划路线的图形表示，计划路线的图形表示针对道路元素的道路表面而指示。
例如，导航单元可以是地图浏览器的一部分，或可以是耦合至地图浏览器的独立单元。可使用合适的图形表示（例如，包括箭头、线和/或特性颜色等）指示计划路线。为了提供计划路线的直观图形表示，理想的是仅为三维道路元素的面（其为道路表面）指示计划路线。其可被相应的指示符识别，如上所述。
尤其是，通过提供上述坡道以及平滑的道路表面和指示道路表面的指示符，可在三维地图视图中避免计划路线的图形表示的不连续，例如高度跳跃、急剧的弯曲或扭折。
数据可进一步包括至少用于数字地形模型的数据层和三维道路网的二维(2d)纹理。处理器可被配置为根据操作模式选择用于地形表面和/或三维道路元素的特定二维纹理，并使用用于相应地形表面和/或相应三维道路元素的选择的二维纹理绘制三维地图视图。
例如，操作模式可由地图浏览器用户或制造商预定义，或可基于三维地图视图的当前性能（例如，放大率、当前位置、当前道路路段、虚拟摄像机位置和/或分辨率设置等）确定。也有可能基于其它参数（比如，一天的时间和/或环境亮度）确定操作模式。例如，有可能提供允许地图浏览器用户选择明确分别使用的二维纹理的操作模式的用户界面。例如，操作模式可涉及着色方案。
纹理可涉及被平铺到三维元素表面上的二维图形。通过包括用于DTM和/或三维道路网的面的特定二维纹理，有可能将三维地图视图与无可用三维地理地图数据的周围区域融合。如上所指示，三维地理地图通常仅可用于有限范围的地理区域。通过分开提供二维纹理并将其用于绘制，有可能使用于三维地图视图和周围区域的纹理匹配。例如，同一纹理可用于景观表面或河和湖等。
数字地形模型可进一步包括道路隧道。道路隧道可指包括或容纳道路的地下结构。例如，通过将用于道路隧道的原始数据包括在DTM的数据层，而非包括在三维道路网的数据层中，有可能有利地执行绘制。例如，有可能在绘制中选择并完全使用三维道路网的数据层，且仅部分地包括相应DTM的面。也有可能不选择DTM数据层并将其用于绘制。这可实现关于位于隧道内部的道路的无障碍视图。其它变化是有可能的。
数字地形模型的数据层可包括指示从包括以下内容的组中选择的数字地形模型的面的指示符：隧道侧壁、隧道顶、位于隧道顶之上的地形表面、隧道口。三维道路网数据层的三维道路元素可位于隧道地面上。
如以上就指示三维道路网的数据层中的道路表面的指示符所陈述的那样，DTM数据层的指示符也可被称为元数据。当绘制相应DTM数据层时，基于这些指示符，某些面可包括在绘制中或从绘制中被排除。处理器可进一步被配置为基于指示符选择数字地形模型的特定面，并从三维地图视图的绘制中排除选择的特定面。
例如，以下情况可发生：其内设置有地图浏览器的车辆移动穿过隧道。三维地图视图是通过选择并使用DTM的数据层和三维道路网的数据层而绘制的。三维道路网的数据层的所有面被绘制，因此在原理上，其在三维地图视图中可见。然而，为了提供相应道路的无障碍视图，仅DTM的一部分面用于绘制。例如，处理器可被配置为选择隧道的地面和左侧壁用于绘制，而从绘制中排除隧道的顶部、右侧隧道和位于隧道顶部之上的地形表面。如果用于绘制的虚拟摄像机位置位于车辆后方和上方，则有可能通过从绘制中排除上述DTM的面提供关于车辆的无障碍视图。详述本实例仅为了说明，不应将其解释为限制性的。
根据另一方面，提供了显示三维地理地图的三维地图视图的方法。所述方法包括从数据库中检索定义三维地理地图的数据，其中检索的数据呈分层层级结构存储在数据库中，可为三维地图视图将其单独绘制。检索的数据包括数字地面模型（其对地形表面进行建模）的至少一个数据层和包括三维道路元素的三维道路网的数据层。所述方法还包括，在处理器中响应三维地图视图的分辨率设置来选择检索的数据的特定数据层，并使用检索数据的选择的特定数据层绘制三维地图视图。所述方法还包括在显示器上显示绘制的三维地图视图。
对于这种显示三维地理地图的方法，可获得效果，所述效果可与根据另一方面的地图浏览器可获得的效果相较。
根据另一方面，提供了生成存储定义三维地理地图的数据的数据库的方法。所述方法包括接收数字地图数据，其中数字地图数据包括对地形表面进行建模的数字地形模型和包括三维道路元素的三维道路网。所述方法还包括将数字地形模型的数据存储在数据库的第一数据层中。所述方法还包括将三维道路网的数据存储在数据库的第二数据层中。数据层可被单独绘制在三维地图视图中。
例如，使用根据目前讨论的方面生成数据库的方法生成的数据库可用于执行根据另一方面显示三维地理地图视图的方法。
应理解，在不脱离本发明范围的情况下，以上提到的特征和下文中将要解释的那些不仅可以所指示的相应组合使用，而且可以其它组合使用或单独使用。例如，有可能使用以上结合地图浏览器以及相对于显示三维地理地图的方法的另一方面所解释的特征。相应特征可用于生成存储定义三维地理地图的数据的数据库的方法的另一方面。
附图说明
在下文中，将结合附图中图示的实施方案进一步详细解释本发明。
图1是根据各种实施方案的包括将定义三维地理地图的数据呈分层层级结构存储在数据库中的地图浏览器的示意图。
图2进一步详细图示了图1中的数据库的分层层级结构。
图3是显示三维地理地图的三维地图视图的方法的流程图。
图4是更详细地图示图3中的步骤的流程图。
图5示出了三维地图视图，其中三维地图视图包括地形模型、三维道路网以及建筑物和植被的图形表示。
图6示出图5中的三维地图视图，哪里建筑物和植被的数据层从绘制中被排除。
图7示出图6中的三维地图视图，其中三维道路网的道路表面被突出显示。
图8示出图5中的三维地图视图，其中还已包括了纹理。
图9A示出隧道的三维地图视图。
图9B是图9A中的隧道的三维地图视图，其中数字地形模型的一些面已从绘制中被排除。
图10示意性地以侧视图的形式进一步详细图示了图9A中的隧道的三维地图视图。
图11A示意性地以前视图进一步详细图示了图9A中的隧道的三维地图视图。
图11B示意性地以透视图进一步详细图示了图9A中的隧道的三维地图视图。
图11C以透视图图示了两个隧道的三维地图视图。
图12示意性地图示了三维道路网的道路表面与地形表面之间的高度差，此外还图示了道路表面的平滑（在与地形表面相比的情况下）。
图13示出了三维地图视图，其中仅三维道路网的一个数据层已被选择用于绘制。
图14是生成存储定义三维地理地图的数据的数据库的方法的流程图。
具体实施方式
当结合附图研读时，通过以下详细描述，本发明的前述以及附加特征和效果将变得很明显，其中相同附图标记指代相同元素。
在图中，说明了用于显示三维地图视图的技术。尤其是，三维地图视图使完全三维的地图可视化，因此所述三维地图视图仅包括或很大程度上包括三维元素，比如DTM和三维道路网。尤其是，三维地图视图与传统地图视图的不同之处在于道路是全尺寸三维元素，其在所有三个空间维度延伸，即具有相关的高度、宽度和深度。相比之下，在传统地图视图中，道路可从由顶点和边缘组成的二维图形中获得。例如根据道路层级结构类型（比如，地方道路、公路、高速公路），道路网的图形表示可包括每一个道路的宽度，然而道路通常只覆盖在DTM的地形表面上，且不包括高度和深度尺寸。虽然道路网的这种二维图形可在计算优化路线和摄影机清晰度低的地图视图方面具有特别应用，但是其或许不太适合用图形表示更复杂的路基路面结构，例如桥梁、多车道连接点等。
图1是用于显示三维地理地图的地图浏览器100的示意图。例如，地图浏览器100可用于并定位在机动车辆中。地图浏览器100包括存储定义三维地理地图的数据的数据库101。数据库101耦合至处理器102，处理器102被配置为从数据库接收数据，并基于数据绘制作为三维地理地图的图形表示的三维地图视图。处理器102耦合至显示器103，使得绘制的三维地图视图可被显示在显示器103上。例如，绘制可使用给定的刷新率发生。此外，地图浏览器100包括导航单元104，其被配置为针对某些限制（比如，最短行驶距离、最短行驶时间和/或最低能量耗损）计算最佳路线。此外，导航单元104可提供安装有地图浏览器100的车辆的当前位置。当前位置可与纬度和经度地理坐标对应，和/或与当前道路路段匹配。此外，地图浏览器100包括用户界面105（其可包括按钮等）、语音接口和/或手势识别系统。虽然在图1中导航单元104和用户界面105显示为地图浏览器100的一部分，但是应理解，这些单元104、105还可以是分离的单元，且地图浏览器100可包括用于与这种单元通信的专用接口。
图1中的元素可作为分离的物理部件实施，或可作在处理器上执行的软件代码实施。结合硬件和软件解决方案是可能的。
在下文中，解释了数据库101的细节。将定义三维地理地图的数据呈包括数据层的分层层级结构存储在数据库101中。尤其是，包含在各种数据层中的数据可被处理器单独绘制。图2进一步更详细地图示了所述分层层级结构，图2是数据库101的示意图。尤其是，如图2中可见，数据库101包括三个数据层110a、110b、110c，其分别与用于数据层110a的数字地形模型(DTM)、用于数据层110b的三维道路网和用于数据层110c的建筑物和/或地标对应。当生成数据库101时，数字地图数据120经过这些层110a、110b、110c被接收和分布。由于每一个层110a、110b、110c包括足够的数据来单独地，即独立地绘制包含的数据，因此处理器102有可能单独地绘制每一个层110a、110b、110c或层110a、110b、110c的一小部分的数据，并随后覆盖独立绘制的数据以获得三维地图视图。
在图3中，以流程图图示了显示三维地理地图的三维地图视图的相应方法。
方法从步骤S1开始，在步骤S2，选择了特定数据层110a、110b、110c或数据库101。在步骤S3，检验是否确实需要所选择的数据层110a、110b、110c。步骤S3中的决定是基于三维地图视图的分辨率设置。例如，分辨率设置可涉及三维地图视图当前的放大等级、预配置规则和/或虚拟摄像机位置。这种以及进一步的参数可影响用于三维地图视图的所期望的分辨率等级。通常，较高（较低）的分辨率等级可与选择用于图3步骤S3中的绘制的较大（较小）数量的数据层对应，然而其它依赖性是可能的。
例如，如果在步骤S2选择了DTM数据层110a（参见图2），则在步骤S3可确定需要所述特定数据层。然后，在步骤S4，例如通过合适的有线或无线数据连接从数据库101接收特定以及当前选择的数据层的层数据。
接下来，在步骤S5，接收的层数据被处理器102绘制。在步骤S6，检验是否存在其它层。如果存在，则重新执行步骤S2至S5。否则，所有之前绘制的层数据（即，来步骤S5的自多个执行的层数据）被覆盖以获得三维地图视图（步骤S7）。绘制的层数据可与像素图像对应，其中一些像素的透明度被分配，使得当覆盖绘制的像素图像时，下部像素图像部分可见。在步骤S8，所述三维地图视图被显示在例如显示器103上，且方法在步骤S9结束。
图4的流程图进一步图示了对各层数据的单独或独立绘制（即，步骤S5的多个执行）。从图4中可看到，例如DTM首先被选择性地绘制。选择性的绘制与图3步骤S3中的决定对应，如以上解释的那样。随后，在图4的步骤T2选择性地绘制数据库101的数据层110b的三维道路网。随后，在步骤T3选择性地绘制其它层，例如与建筑物和/或POI对应的数据层110c。从步骤T1至T3的每一个步骤可获得二维像素图像，其适合显示器103上的光输出。在图3的步骤S7，这些二维像素图像可被覆盖以获得最终的三维地图视图。
应理解，图3的步骤S5的绘制和数据库101可分别包括较大或较小量的数据层110a、110b、110c。例如，数据库101有可能包括包括分离的通过三维模型建模的建筑物和/或地标的数据层、交通信号灯和/或交通标志的数据层、公共交通（比如，铁路、铁路交叉口、铁路轨道等）的数据层和/或植被（比如，树等）的数据层。应理解，所述列表并非穷举，其它数据层是有可能，尤其是根据细节等级和可从数据库101获得的存储量。
在图5中，描绘了三维地图视图200。三维地图视图200以图形表示了三维道路网220、DTM210、植被240以及房屋、建筑物和POI230。
例如，关于数字地形模型210的数据可从对数据库101的DTM数据层110a的绘制中获得。相应地，三维道路网220的图形表示可从对数据库101的相应数据层110b的绘制中获得。相应地，建筑物和/或POI230的图形表示可从对数据库101的数据层110c的绘制中获得。
如上所述，有可能选择并使用特定数据层110a、110b、110c用于绘制。例如，在图6中，示出了这样的情况，其中对于三维地图视图200的绘制而言，未选择建筑物和/或POI230的数据层110c以及植被240的数据层用于绘制。因此，在图6中的三维地图视图200中，看不到相应元素。这还可以从图5与图6的对比中看出。
转至图7，结合三维地图视图200讨论了数据库101的数据层110b的三维道路网的细节。
在图7中，使用虚线突出显示了三维道路网220的道路表面222。从图7可看出，道路表面222与地形表面之间存在高度差。在图7中，所述高度差以三维道路网220的三维道路元素的网状结构或网格图示。道路表面222与地形表面之间的高度差因沿三维道路网的各种位置改变。尤其是，如果与数字地形模型200的下伏地形表面相比，所述高度差可用以使道路表面222平滑。
三维道路网220可包括坡道221，其将特定三维道路元素的升高至地形表面之上的道路表面222与数字地形模型的地形表面连接。从图7可看出，坡道221提供地形表面与相应三维道路元素的道路表面222之间的连续连接。这种连续连接在三维地理地图的外边界（在此处可期望三维道路元素与从由顶点和边缘组成的二维图形得出的传统二维道路元素之间的过渡）可以是特别有用的。由于这种从二维图形得出的二维道路元素通常不包括相对于下伏地形表面的升高或高度差，因此可使用坡道221以确保平滑过渡。
转至图8，描绘了与前述图5至图7中相似的情况。此外，道路表面222设置有纹理250。例如，为了为道路表面222提供纹理，数据库101的数据层110b有可能包括指示三维道路元素的与道路表面222对应的面的指示符。于是，有可能具体地使三维道路元素的与道路表面222对应的面纹理化。然而，应理解，一般而言有可能基于这些除纹理之外的指示符执行任何具体的绘制操作；例如有可能选择性地包括或从绘制中排除与道路表面222对应的面。
在图8中，进一步为建筑物/POI230提供纹理250。此外，在图8中，计划路线251的图形指示（如从地图浏览器100的导航单元104获得的）以图形的方式被指示。尤其是，计划路线251的图形指示被布置在三维道路网220的道路表面222上。如上所述，道路表面222具有相对平滑的高度变化，这是因为其包括相对于DTM210的地形表面的高度差。这确保计划路线251的图形指示在三维地图视图200中具有连续不间断因而逼真的外观。对于布置在坡道221的道路表面222上的区段尤其如此。
此外，图8图示了隧道300。对于隧道300，可发生三维道路元素的道路表面222在DTM210的地形表面下方的情况。下面参考图9A、图9B、图10、图11A讨论了有关三维地图视图200中的隧道300的不同技术。首先，转至图9A，进一步详细图示了隧道300。隧道300包括隧道口或入口310、隧道顶320、左壁321、右壁322和底部324。布置在隧道300的底部324上的是三维道路网220的三维道路元素。
通过将隧道300的各种元素310、320、321、322、324存储为DTM数据层110a的一部分，可很容易地例如仅选择三维道路网220的数据层110b用于绘制，从而提供不太复杂且清楚的三维地图视图200（隧道300的图形表示未使其复杂）。尤其是，从而可避免有关三维道路网220的视图被DTM210遮蔽。然而，应理解，也有可能选择并将相应数据层110a的DTM210用于绘制。在这种情况中，DTM210的数据层110a可包括区分并指示数字地形模型210的不同面（其与隧道321、322的侧壁、隧道320的顶、隧道324的地面以及位于隧道的顶之上的地形表面对应）的指示符。基于这种指示符，处理器201可选择DTM210的特定面，并从绘制中排除选择的特定面。图9B对此进行了图示，其中示出的图9A的隧道300排除了（即，未绘制）左侧隧道壁321、隧道顶320、隧道口310和位于隧道顶320之上的地形表面。换句话说，仅通过以图形表示隧道内部的部分对隧道进行建模。通过排除DTM210的面（其包括相应的参考指示符），有可能获得有关穿过隧道300的三维道路网220的无障碍视图。
图10描绘了图9A和图9B中图示的情况的侧视图。图10图示了隧道顶320之上的地形表面212，此外还图示了数据库101的相应数据层的植被240。例如，处理器102可被配置为当导航单元104发出当前位置或当前道路路段位于隧道300内的信号时，只选择三维道路网220的数据层110b。在另一个情况中，处理器有可能选择DTM210的数据层110a、110b和三维道路网220并将其用于绘制，而将植被240的数据层从绘制中排除。在后一种情况下，如结合图9B所示，数字地形模型210的某些面有可能从绘制中被排除。
图11A是图9A和图9B的情况的进一步的视图。在图11A中，示出了隧道300的前视图。此外，图11A图示了地形表面211、212。尤其是，对未位于隧道顶320之上的地形表面211与位于隧道顶320之上的地形表面212进行了区分。相应的指示符可包括在数字地形模型210的相应数据层110a的数据中。虽然图11A示出指示符仅指示将直接位于隧道顶320之上的相对有限区域的相应地形表面212，但是有可能设置指示符，使得地形表面212的较大区域可被指示。当具有地图浏览器的车辆行驶穿过隧道300时，这可允许获得被较少遮蔽的视图。
在图11B中，绘制的三维地图视图200中示出了可对比的隧道300的透视图。在图11B中，隧道300具有圆形顶320例如，有可能将整个隧道顶建模成左侧隧道壁321或右侧322的一部分并使用相应的指示符。
如可从图11B进一步所见，DTM210未被绘制。仅隧道的一些部分，例如右侧壁322和天花板320的一半被绘制。
如从图11C可看出，这种方法对于三维地图视图200出现两个交叉隧道300的情况同样很适用。
如在图11C示例性地图示的那样，有可能基于从面到虚拟摄像机位置的距离的阈值比较选择性地从绘制中排除某些面；例如，如果所述距离大于阈值，则绘制中有可能包括相应的面。在图11C中，可看到对于至虚拟摄像机位置的较大距离，绘制中还包括了左侧隧道壁。
例如，基于指示符选择性地从绘制中排除特定面可在使用所谓的背面技术的OpenGL框架中实施。
在图12中，示意性地图示了道路表面222更平滑的高度变化（如果与地形表面211、212相比）。此外，尤其是指示了道路表面与地形表面211、212之间的高度差223。对于隧道300，这个高度差223也可变成负值。可看出，道路表面222升高的空间依赖性小于地形表面211、212升高的空间依赖性：这可指的是平滑道路表面222。这允许通过数据库101的相应数据层110b的三维道路网220更真实地对实际的道路网进行建模。
接下来，转至图13，示出了三维地图视图200，仅三维道路网220的数据库101的数据层110b已被选择并用于绘制。可看出，在三维地图视图200中仅道路结构是可见的。尤其是，在图13中下伏的DTM210不可见。此外，其它特征在三维地图视图200中不可见。
在图14中，描绘了生成数据库101的方法的流程图。方法从步骤U1开始。
在步骤U2，数字地图数据被接收。数字地图数据包括各种三维元素，比如房屋和POI230、植被240、三维道路网220以及DTM210。
在步骤U3，DTM210被存储在第一数据层110a中。
接下来，在步骤U4，三维道路网220的数据被存储在第二数据层110b中。
数据库101从步骤U3、U4获得。
方法在步骤U5结束。
尽管已结合某些优选的实施方案示出并描述了本发明，但是本领域的其它技术人员在阅读和理解本说明书之后将会想到等同物和变型。本发明包括所有这种等同物和变型，且仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (15)

1.一种用于显示三维(3d)地理地图的三维地图视图的地图浏览器(100)，所述地图浏览器(100)包括：
-数据库(101)，其存储定义所述三维地理地图的数据，
其中将所述数据以包括数据层(110a、110b、110c)的分层层级结构存储在所述数据库(101)中，可为所述三维地图视图(200)单独绘制所述数据层，
其中所述数据库(101)包括至少以下数据层(110a、110b、110c)：
-对地形表面(211、212)进行建模的数字地形模型(210)的数据层(110a)；和
-包括三维道路元素的三维道路网(220)的数据层(110b)；
-处理器(102)，其用于绘制所述三维地图视图(200)并耦合至所述数据库(101)，所述处理器(102)被配置为：
-响应所述三维地图视图(200)的分辨率设置来选择所述数据库(101)的特定数据层(110a、110b、110c)，
-使用所述数据库(101)的所选择的特定数据层(110a、110b、110c)绘制所述三维地图视图(200)，
-光输出装置(103)，其被配置为显示所述绘制的三维地图视图(200)。
2.根据权利要求1所述的地图浏览器(100)，
其中所述处理器(102)被配置为单独地绘制所述选择的特定数据层(110a、110b、110c)的数据，并随后覆盖所述被单独绘制的数据以获得所述三维地图视图(200)。
3.根据权利要求1或2所述的地图浏览器(100)，
其中所述三维道路网(220)的所述数据层的所述三维道路元素对道路表面(222)以及所述道路表面(222)与所述数字地形模型(210)的所述地形表面(211、212)之间的高度差(223)进行建模。
4.根据权利要求3所述的地图浏览器(100)，
其中所述三维道路元素对所述道路表面(222)进行建模，使得在与所述数字地形模型(210)的下伏地形表面(211、212)相比的情况下，所述道路表面(222)具有更平滑的高度变化。
5.根据权利要求3或4所述的地图浏览器(100)，
其中所述三维道路网(220)的所述数据层包括指示所述三维道路元素的与所述道路表面(222)对应的面的指示符，
其中所述处理器(102)进一步被配置为基于所述指示符使用用于所述道路表面(222)的预定义纹理(250)绘制所述三维地图视图(200)。
6.根据权利要求3至5所述的地图浏览器(100)，
其中所述三维道路元素还包括从包括以下内容的组中选择的元素：
-坡道，其将升高超过所述数字地形模型(210)的所述地形表面(211、212)的特定三维道路元素的所述道路表面(222)与所述数字地形模型(210)的所述地形表面(211、212)连接；
-桥梁；
-街道人行道。
7.根据权利要求3至6所述的地图浏览器(100)，
其中所述处理器(102)被配置为绘制所述三维地图视图(200)，使得其包括从导航单元(104)获得的计划路线(251)的图形表示，所述计划路线(251)的所述图形表示针对所述道路元素的所述道路表面(222)而指示。
8.根据前述权利要求中任一项所述的地图浏览器(100)，
其中所述数据还包括至少用于所述数字地形模型(210)和所述三维道路网(220)的所述数据层(110a、110b)的二维（2d）纹理(250)，
其中所述处理器(102)被配置为根据操作模式选择用于所述地形表面(211、212)和/或所述三维道路元素的特定二维纹理(250)，并使用用于所述相应地形表面(211、212)和/或所述相应三维道路元素的所述选择的二维纹理(250)绘制所述三维地图视图(200)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的地图浏览器(100)，
其中所述数字地形模型(210)还包括道路隧道(300)。
10.根据权利要求9所述的地图浏览器(100)，
其中所述数字地形模型(210)的所述数据层包括指示从包括以下内容的组中选择的所述数字地形模型(210)的面的指示符：
-所述隧道(300)的侧壁(321、322)；
-所述隧道(300)的顶(320)；
-所述隧道(300)的地面(324)；
-位于所述隧道(300)的所述顶之上的地形表面(212)；
-隧道口(310)；
其中所述三维道路网(220)数据层(110b)的三维道路元素位于所述隧道(300)的所述地面上。
11.根据权利要求10所述的地图浏览器(100)，
其中所述处理器(102)进一步被配置为基于所述指示符选择所述数字地形模型(210)的特定面，并将所述选择的特定面从所述三维地图视图(200)的绘制中排除。
12.根据前述权利要求中任一项所述的地图浏览器(100)，
其中所述数据还包括从包括以下内容的组中选择的单独的数据层(110a、110b、110c)：
-通过三维模型建模的建筑物和/或地标(230)的数据层(110c)；
-交通信号灯和/或交通标志的数据层；
-公共交通的数据层；和
-植被(240)的数据层。
13.一种用于显示三维(3d)地理地图的三维地图视图(200)的方法，所述方法包括：
-从数据库(101)中检索定义所述三维地理地图的数据，
其中所述检索数据以包括数据层(110a、110b、110c)的分层层级结构被存储在所述数据库(101)中，可为所述三维地图视图(200)单独绘制所述数据层，
其中所述检索数据包括至少以下数据层(110a、110b、110c)：
-对地形表面(211、212)进行建模的数字地形模型(210)的数据层(110a)；和
-包括三维道路元素的三维道路网(220)的数据层(110b)；
-在处理器(102)中响应所述三维地图视图(200)的分辨率设置来选择所述检索的数据的特定数据层(110a、110b、110c)，
-在所述处理器(102)中使用所述检索的数据的所述选择的特定数据层(110a、110b、110c)绘制所述三维地图视图(200)，
-在光输出装置(103)上显示所述绘制的三维地图视图(200)。
14.一种生成存储定义三维（3d）地理地图的数据的数据库(101)的方法，所述方法包括：
-接收数字地图数据(120)，所述数字地图数据(120)包括对地形表面(211、212)和包括三维道路元素的三维道路网(220)进行建模的数字地形模型(210)，
-将所述数字地形模型(210)的数据存储在所述数据库(101)的第一数据层(110a)中；
-将所述三维道路网(220)的数据存储在所述数据库(101)的第二数据层(110b)中；
其中所述数据层(110a、110b、110c)可被单独地绘制在三维地图视图(200)中。
15.生成数据库(101)的所述方法，
其中所述生成的数据库(101)被用于执行根据权利要求13所述的显示三维地理地图的方法。
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