CN102779148B - 产生数据库的方法、导航装置和确定高度信息的方法 - Google Patents

Abstract

在一种产生数据库(10)以用于导航装置的方法中，在第一数据结构(11)中产生分别与拼图的一个图块相关的条目(13‑18)。基于各自图块上的三维地形与至少一个预定义图块图案的比较，将用于预定义图块图案的标识符(19)或描述各自图块上的地形的数据存储于所述条目中。还提供一种使用数据库(10)确定高度坐标的方法和一种包括所述数据库(10)的导航装置。

Description

产生数据库的方法、导航装置和确定高度信息的方法

技术领域

本发明的实施方案涉及与在导航装置中使用高度信息相关的方法和装置。本发明的实施方案尤其涉及一种产生用于导航装置的数据库的方法、涉及一种导航装置且涉及一种确定用于地形的高度信息的方法。本发明的实施方案尤其涉及这种可用于输出地形的三维表示的方法和装置。

背景技术

用于地形的高度信息正越来越广泛地用于导航装置中。可使用这种高度信息的一个示范性领域是输出三维地图。可使用光学输出装置来输出电子地图。由于电子地图可在小型和/或便携式装置的屏幕上显示，故而电子地图具有通用和精简的优点。由于三维(3D)地图-即透视表示的高识别质量，其对用户可尤为有价值。即，和常规二维表示相比较，当输出三维地图时可促进环境区域，诸如街道十字路口的识别。

可使用高度信息的另一示范性领域包括导航应用或驾驶员辅助。出于说明，路线搜索中使用的各种成本功能，诸如燃料消耗成本可取决于将要覆盖的高度差。高度信息容许确定横越路线后覆盖的高度差。可考虑高程差对燃料消耗，或对其它驾驶员辅助功能的影响。

为了利用这种高度信息，必须将表面几何上的信息存储于导航装置中。必需考虑到各种约束。一方面，存储空间需求应当保持适中。另一方面，表示三维地形的数据应当具有容许产生透视图的格式，其中在导航装置中可容易取得计算资源和时间。为此，表面结构可存储为数字高程模型(DEM)数据。DEM数据可包括分别是TIN的三角形面片。这容许在运行时使用DEM数据而有效产生地形表示。

用于地形的高性能可视化的各种技术要求DEM数据无缝地覆盖扩展地区。即，不应当存在无法取得DEM数据的孔或间隙。在常规做法中，这种需求可能导致大量存储空间被用于不具有任何高度变化的地区。这尤其应用在运行时使用拼图来增强性能之处。

发明内容

因此，需要容许减小DEM数据的存储空间需求的方法和导航装置。尤其需要这种使用拼图来组织数据，且容许减小DEM数据的存储空间需求的方法和装置。

这个需要由如独立权利要求中叙述的方法和导航装置来解决。附属权利要求定义了实施方案。

根据一个方面，提供一种产生用于导航装置的数据库的方法。检索定义三维地形的数据。基于所检索的数据，使用包括多个图块的拼图产生第一数据结构。对于所述拼图的每个图块，分别在该第一数据结构中产生条目。为了产生用于图块的条目，将各自图块中含有的三维地形的一部分与第二数据结构中包括的至少一个预定义图块图案相比较。基于比较的结果，选择定义该三维地形的部分的数据或用于该第二数据结构中包括的预定义图块图案的标识符中的一个，以存储在条目中。该第一数据结构和该第二数据结构存储于数据库中。

在所述方法中，并不总是要求将各自图块中定义三维地形的部分的整组DEM数据存储于数据库中。如果用于图块的地形与预定义图块图案或与多个预定义图块图案的比较示出在相对于彼此的顶点的至少横向位置中具有一致性，那么可足以存储至各自预定义图块图案的指针，而不是包括所有顶点的坐标3元组的全部信息。这容许节省频繁出现的图块图案的存储空间。出于说明，其中地形并不展示任何显著高度变化的图块可由至定义平坦地形的图块图案的指针表示。虽然拼图仍用于组织数据，因此保存相关的性能优点，但是可减小存储空间需求。在多个不同图块中发现的预定义图块图案，诸如平坦地形或仅具有少量平面的地形仅需存储一次。

存储于条目中的“定义三维地形的部分的数据”是在没有从将要与其组合的第二数据结构要求信息的情况下，由其自身提供三维表面的完全描述的数据。

定义三维地形的表面网格的顶点坐标可从定义三维地形的数据检索，或可基于定义三维地形的数据而产生。每一个顶点分别具有一对横坐标和一个高度坐标，所以可取得三维信息。对于拼图的每个图块，如果位于图块上的表面网格的所有顶点的横坐标对应于各自预定义图块图案中的顶点的横坐标，那么可分别在第一数据结构中产生条目使得其包括用于预定义图块图案的标识符。如果具有多个预定义图块图案，那么可将识别符存储用于特定某个预定义图块图案，对其而言，表面网格的顶点的横坐标对应于该预定义图块图案的坐标。如本文中所使用，横坐标是正交于重力矢量的两个方向上的坐标。如本文中所使用，如果所有对顶点之间的距离矢量的相对位置，即，x坐标和y坐标对于图块上的表面网格和预定义图块图案两者而言是相同的，那么该图块上的顶点的相对横坐标“对应于”预定义图块图案中的顶点的横坐标。

因此，可存储预定义图块图案的标识符以描述各自图块的拓扑。表面网格的拓扑(即，其在x-y平面内的投影)与预定义图块图案之间的匹配，容许通过将标识符存储到包括拓扑信息的预定义图块图案而减小存储空间。这容许这些标识符用于更多量的图块。

对于拼图的图块，可基于表面网格的拓扑作出是否存储定义三维地形的部分的数据或用于预定义图块图案的标识符的决定。该拓扑是由各自图块中的表面网格的顶点的横坐标定义。该拓扑可为表面网格在x-y平面中的投影。可基于图块中的表面网格拓扑是否与预定义图块图案匹配而作出是否存储定义三维地形的部分的数据或用于预定义图块图案的标识符的决定。这容许甚至在具有相同拓扑的图块在高度方向上彼此偏离时以有效且精简的方式存储关于表面网格的信息。

如果位于图块上的表面网格的所有顶点的横坐标并不对应于任何一个预定义图块图案的顶点的横坐标，那么在各自图块上定义三维地形的部分的数据可存储于第一数据结构的条目中。这个数据可包括用于各自图块的全部DEM数据。这个数据可包括一个或多个不规则三角网络(TIN)。该数据可包括用于以粗糙分辨率水平为图块定义表面网格的两个TIN，和以较精细分辨率水平为图块定义表面网格的四个附加TIN。这容许将正方形图块细分成两个三角形(粗糙分辨率水平)或四个三角形(精细分辨率水平)，其中一个TIN被定义用于每一个三角形。

基于位于图块上的顶点的高度坐标，可确定除了用于预定义图块图案的标识符之外，位于该图块上的至少一个顶点的高度坐标是否被存储于第一数据结构中。这容许仅当要求时选择性存储高度坐标，导致进一步减小存储空间需求。

如果位于图块上的任何对顶点的高度坐标彼此不同达不大于预定阈值，那么可在第一数据结构中的条目中存储位于该图块上的所有顶点的高度坐标。可将该阈值设为等于零。即，除非位于该图块上的所有顶点具有相同高度，否则可将所有顶点的高度坐标存储于对应于该图块的第一数据结构的条目中。借此，可获得高程数据的可靠表示。

如果位于图块上的所有顶点的高度坐标彼此不同达至多预定阈值，那么可在该第一数据结构中的条目中存储至多一个高度位移值。可将该阈值设为等于零。即，如果位于该图块上的所有顶点具有相同高度，那么可存储至多一个高度位移值用于该图块。借此，可进一步减小存储空间需求。

如果所有顶点的高度坐标不同于默认高度值，那么可在该第一数据结构中的条目中存储一个高度位移值。如果位于图块上的所有顶点的高度坐标均等于该默认高度值，那么可不在该第一数据结构中的条目中存储高度位移值。该默认高度值可为零高程。借此，完全不需要存储高度坐标用于表示在海平面下的平坦地形的图块。与用于适当图块图案的标识符组合的一个高度位移值足以描述表示偏离海平面的平坦地形的图块。

可分别产生第一数据结构中的条目使得其包括用于各自图块的唯一图块标识符。使用该图块标识符后，该唯一图块标识符可使得可确定图块的特征点的坐标，诸如其中心或角落。

如果位于图块上的所有顶点位于该图块的边界上，尤其位于角落上，那么可选择用于预定义图块图案的标识符以存储于第一数据结构中。借此，可使用用于预定义图块图案的标识符表示至少表示平坦地形的图块。

第二数据结构中包括的每个预定义图块图案可具有一个数据格式，其定义为对应于当无法参考图块图案时用于描述第一数据结构中的图块的数据格式。出于说明，每个预定义图块图案可分别包括多个顶点的横坐标和描述三角形面的索引数组，其中每个三角形面分别使三个顶点作为角落。描述所述面的索引数组可包括至顶点数组中的条目的指针。

第二数据结构中的预定义图块图案可为用户定义的。出于说明，可预定义仅仅一个仅在图块角落上具有顶点的预定义图块图案。或者，可通过分析多个不同图块的表面网格而自动产生一个或若干个预定义图块图案。如果顶点的给定拓扑出现多于预定次数，那么可自动定义对应的图块图案且将其存储于第二数据结构中。

根据另一方面，提供表示三维地形的数据库。该数据库包括具有多个条目的第一数据结构，每一个条目包括用于拼图的图块的唯一图块标识符，和定义至少一个预定义图块图案的第二数据结构。该第一数据结构中的每一个条目包括至该第二数据结构中的预定义图块图案的指针或者直接描述各自图块中的地形的数据中的一个。直接描述地形的数据可包括多个顶点的顶点坐标3元组的数组。直接描述地形的数据还可以包括定义各自图块的多个三角形面的顶点索引数组。

数据库的第一数据结构中的每个条目可分别与一个图块相关。

包括至预定义图块图案的指针的第一数据结构中的每个条目可选择性不包括高度坐标、包括一个高度坐标或多于一个高度坐标。该第一数据结构中的各自条目可使得其不包括各自图块上的表面网格的顶点的任何横坐标。

根据另一方面，提供一种导航装置。该导航装置具有数据库，该数据库表示三维地形且包括第一数据结构和第二数据结构。该第一数据结构具有多个条目，每一个条目包括用于拼图的图块的唯一图块标识符。该第二数据结构定义至少一个预定义图块图案。该导航装置具有耦合到该数据库的处理装置。该处理装置被构造来使用用于图块的唯一标识符访问第一数据结构的条目，且被构造来确定所访问的条目是否包括用于存储于该第二数据结构中的预定义图块图案的图案标识符。该处理装置被构造来在该条目包括图案标识符时，接着从该第二数据结构选择性检索关于预定义图块图案的信息。该处理装置被构造来基于第一数据结构的访问的条目，且在该条目包括图案标识符时，基于第二数据结构中包括的预定义图块图案而确定一个或多个位置的高度坐标。

在这个导航装置中，第一数据结构中用于图块的条目可选择性包括至图块图案的指针或直接描述各自图块上的DEM数据中的一个。不要求为每个图块存储完整的DEM数据。出于说明，在其内部中不包括表面网格的任何顶点的图块可在第一数据结构中分别具有包括至第二数据结构的指针的条目。可借此减小存储空间需求。

该导航装置可包括光学输出装置。该处理装置可被构造来控制该光学输出装置，以显示位于给定图块上的DEM的一部分。如果该第一数据结构中的条目包括用于预定义图块图案的标识符，该处理装置可使用用于各自图块的第一数据结构中的条目中包括的数据和这个条目指向的图块图案的定义两者来控制该光学输出装置。如果该条目不包括用于预定义图块图案的标识符，那么该处理装置可仅使用该第一数据结构中的条目中包括的数据来控制该光学输出装置。

包括至预定义图块图案的指针的第一数据结构中的每个条目可选择性不包括高度坐标，包括一个高度坐标或多于一个高度坐标。

该处理装置可被构造使得在条目包括图案标识符时，其分别基于所检索的关于预定义图块图案的信息而确定表面网格的多个顶点的一对横坐标，且其基于第一数据结构的条目确定顶点的高度坐标。借此，预定义图块图案可用于确定顶点拓扑，同时可从该第一数据结构中的对应条目检索高度信息。借此增强通用性。

该处理装置可被构造来在该第一数据结构的条目包括图案标识符和至多一个高度坐标时，将表面网格的顶点的高度坐标设为相同值。因此，对于平坦图块，至多需要将一个高度坐标存储于该第一数据结构中的条目中。

该处理装置可被构造来在该第一数据结构的条目包括图案标识符和多个高度坐标时确定顶点的不同高度坐标。

不包括用于预定义图块图案的标识符的数据库的条目可分别包括关于表面网格的顶点的坐标3元组的信息。这些条目还可以包括定义表面网格的三角形面的顶点索引的数组。

该数据库可为使用一种产生任一方面或实施方案的数据库的方法而产生的数据库。

根据另一方面，提供一种在导航装置中确定高度信息的方法。该导航装置具有数据库，该数据库包括具有多个条目的第一数据结构，每一个条目包括用于拼图的图块的唯一图块标识符，和定义至少一个预定义图块图案的第二数据结构。为了确定一个或多个位置的高度信息，使用用于图块的唯一标识符访问该第一数据结构的条目。确定该条目是否包括用于存储于该第二数据结构中的预定义图块图案的图案标识符。如果该条目包括图案标识符，那么从该第二数据结构检索关于预定义图块图案的信息。可基于第一数据结构的访问的条目，且在该条目包括图案标识符时基于该第二数据结构中包括的预定义图块图案来确定一个或多个位置的高度坐标。

在该方法中，第二数据结构中的预定义图块图案可由第一数据结构中用于图块的条目参考。不要求为包括用于预定义图块图案的标识符单独存储完整的DEM数据。出于说明，在其内部中不包括表面网格的任何顶点的图块可在第一数据结构中分别具有包括至第二数据结构的指针的条目。可借此减小存储空间需求。

第二数据结构中的预定义图块图案可定义表面网格的顶点的拓扑。即，该预定义图块图案可包括关于各自图块上的顶点的相对横坐标的信息。如果要求，可将关于顶点高度坐标的信息单独存储于第一数据结构中的每个条目中。出于说明，如果图块中的地形是平坦的，但偏离默认高度(诸如海平面)，那么可将一个高度坐标存储于用于各自图块的第一数据结构中的各自条目中。如果该图块在其内部中不包括任何顶点，但角落处的顶点是在不同高度下，那么可将四个高度坐标存储于第一数据结构中的各自条目中。

出于各种目的，诸如三维地形的可视化、横越路线后所致成本的计算、路线搜索或类似目的，可使用一个或多个位置的确定高度坐标。

应当理解，上文提及的特征和下文将解释的特征不仅可用于所指示的各自组合中，而且还可以用于其它组合中或单独使用。

附图说明

当结合附图阅读时，从实施方案的以下详细描述中，前文和实施方案的其它特征将变得更加显而易知。在图示中，相同参考数字指相同元件。

图1是导航装置的示意方框图。

图2是数据库的示意表示。

图3是具有叠加拼图的地形的平面图。

图4是图示使用数据库重构三维地形的透视图。

图5是示出图块的顶点的平面图。

图6是产生数据库的方法的流程图。

图7图示条目用于产生可以在图6的方法中使用的数据中的条目的程序。

图8是图示图块图案的另一示范性拓扑的平面图。

具体实施方式

图1示意性图示了根据实施方案的导航装置1。该导航装置1包括控制导航装置1的操作的处理装置2。该处理装置2可包括例如一个或多个微处理器、数字信号处理器或专用集成电路形式的中央处理单元。该处理装置2还可以包括图形处理器。该导航装置1还包括存储于存储装置3中的数据库10。该存储装置3可包括各种类型存储器的任一个或任何组合，诸如随机访问存储器、闪速存储器或硬盘，而且还包括抽换式存储器，诸如光盘(CD)、DVD、存储卡或类似物。该导航装置1还包括光学输出装置4。该导航装置1可包括附加组件，诸如位置传感器和/或无线接收器和/或输入界面5。

存储装置3存储定义三维地形的数据库10。该数据库10中的数据可由处理装置2使用以产生三维地图，即，使地形可视化，以确定与路线相关的燃料消耗或其它成本，或类似物。

如将在下文中更详细解释，数据库10中的数据是根据拼图来组织。该数据库10包括第一数据结构和第二数据结构。该第一数据结构具有多个条目，每个与拼图的一个图块相关。第一数据结构中的每个条目具有唯一图块标识符。另外，第一数据结构中的每个条目还包括在各自图块中直接定义数字高程模型(DEM)的数据，或者用于预定义图块图案的标识符。如果包括用于预定义图块图案的这种标识符，那么除非与第二数据结构中的信息组合，否则单独在第一数据结构的条目中的信息不容许重构表面用于图块。该第二数据结构包括关于由第一数据结构中的条目参考的预定义图块图案的信息。

如果第一数据结构中的条目包括直接描述各自图块中的DEM的数据，那么该条目可包括顶点的坐标3元组的数组。该条目还可以包括用于顶点的另一索引数组，其定义了不规则三角网络(TIN)的三角形面。可定义多于一个TIN用于一个图块。出于说明，可使用两个TIN在较粗糙分辨率上定义图块中的地形，且可使用四个TIN在较精细分辨率上定义图块中的地形。如果无法通过参考预定义图块图案来定义图块中的表面网格的拓扑，那么可在第一数据结构中包括所有这种数据。

如果第一数据结构中的条目包括用于预定义图块图案的标识符，那么其并不包括关于各自图块中的表面网格的拓扑的任何信息。即，可从唯一图块标识符导出该图块的一个特征点(诸如中心或给定角落)的横向位置。接着可使用在条目中对其作出参考的预定义图块图案而导出表面网格的顶点的横向位置。

如果第一数据结构中的条目包括用于预定义图块图案的标识符，那么其仍然可以包括一个或多个高度坐标。第一条目中包括的(多个)高度坐标可以与由第一数据结构中的条目参考的预定义图块图案定义的表面网格拓扑组合，以确定位于该图块上的所有顶点的坐标3元组。

可适当选择预定义图块图案的数目和类型用于预期应用。在一些实施中，仅仅可使用一个预定义图块图案，其表示在图块角落具有表面网格的顶点，但在图块内部不具有顶点的图块。这种预定义图块图案描述了平坦地形上的表面网格的拓扑。这种预定义图块图案还以较粗糙分辨率水平描述了许多图块的表面网格的拓扑。出于说明，许多导航装置数据库使用多量分辨率水平，诸如十个或更多个分辨率水平。至少在最粗糙的(多个)水平中，分辨率使得可仅由位于图块角落上的顶点适当地定义地形。

虽然将在下文中图示使用一个预定义图块图案的实施，但是在其它实施中可使用更多量的预定义图块图案。

图2是数据库10的示意图。该数据库10可用于导航装置1中。该数据库10表示三维地形。如果希望提供多个不同分辨率水平，那么可对每一个分辨率水平提供如下文中解释的数据结构。或者，可对多个不同分辨率水平提供单独的第一数据结构11，同时一个第二数据结构12可用于多个不同分辨率水平。

数据库10具有第一数据结构11和第二数据结构12。在该第一数据结构11中存储有多个条目13-18。每个条目13-18分别与拼图的一个图块相关。该第二数据结构12包括定义预定义图块图案的数据。第二数据结构12中的数据可具有对应于用于第一数据结构的条目中的DEM数据的数据格式，但省略高度信息的数据格式。

每个条目13-18包括唯一图块标识符。指示为Tile_ID_1、Tile_ID_2等等的唯一图块标识符使得其容许确定图块的一个特征点(例如，中心或角落)的x坐标和y坐标。

第一数据结构中的条目13、15和18的子集分别包括直接定义关于各自图块的DEM的部分的数据。可以使用各种数据格式。在多个实施中，条目13、15和18中的DEM数据可分别定义一个或多个TIN。对于每个TIN，DEM数据可包括顶点坐标的3元组数组和顶点索引数组，所述顶点索引数组定义了顶点数组的哪些顶点分别形成表面网格的三角形面。DEM数据可包括附加信息，诸如三角形面的法向矢量数组。

为了确定在由条目13、15或18表示的图块之一上的一个或多个位置的高度，访问各自条目13、15或18。可从DEM数据中且独立于第二数据结构12确定一个或多个位置的高度。

第一数据结构中的条目14、16和17的另一子集分别包括对于存储于第二数据结构12中的预定图块图案指示为“Pattern1”的标识符19。这些条目14、16和17并不包括用于DEM的各个顶点的顶点坐标的3元组。所述条目14、16和17并不包括关于各自图块内的表面网格的拓扑的信息。即，不需要在条目14、16和17中存储关于相对于彼此的表面网格的顶点的x坐标和y坐标的信息条目。

包括用于预定义图块图案的标识符19的一些条目，诸如条目14可能并不包括任何高度坐标。这指示由各自预定义图块图案定义的表面网格的所有顶点位于默认高度。该默认高度可为海平面。

包括用于预定义图块图案的标识符19的一些条目，诸如条目16可能仅仅包括一个高度坐标。这指示由各自预定义图块图案定义的表面网格的所有顶点位于偏离默认高度的相同高度。借此，可以仅仅使用单个高度位移值来表示偏离默认高度的平坦地形。

包括用于预定义图块图案的标识符19的一些条目，诸如条目17可包括多于一个高度坐标。可将各自预定义图块图案的每个顶点的一个高度坐标存储在相关条目17中。当由各自预定义图块图案定义的表面网格的顶点并非全部都位于各自图块上的相同高度时，可使用这种数据结构。借此，倘若所述顶点的拓扑(即，相对的x位置和y位置)与预定义图块图案之一匹配，那么可表示不平坦地形。

第二数据结构12包括关于预定义图块图案的信息。这种信息一般可类似于第一数据结构中存储用于条目13、15和18的DEM数据的格式。然而，如果预定义图块图案仅仅包括关于表面网格拓扑的信息，那么第二数据结构12可不存在高度信息。出于说明，第二数据结构12可包括定义每个预定义图块图案的横向顶点坐标的2元组的数组。所述横向顶点坐标是相对于图块的预定义位置而测量，诸如图块中心或多个角落之一。该第二数据结构12还可以包括定义哪些顶点形成TIN的三角形面的顶点索引数组。如果图块图案对应于仅仅在图块的角落具有顶点的图案，那么顶点索引的索引数组可以定义组合地覆盖整个图块的两个三角形面。

为了确定由条目14、16或17表示的图块之一上的一个或多个位置的高度，访问各自条目14、16或17。使用用于预定义图块图案的标识符19，从第二数据结构12检索定义图块图案的对应数据。使用唯一图块标识符后，可确定图块特征点的绝对x位置和y位置。对参考的图块图案使用关于第二数据结构中包括的顶点的相对横向位置的信息后，可确定各自图块上的表面网格的所有顶点的x坐标和y坐标。基于第一数据结构中的对应条目是否具有一个或多个高度坐标，可确定所述顶点的高度坐标。出于说明，如果第一数据结构中的条目没有高度坐标，那么所有顶点的z值被设为默认高度(例如，海平面)。如果第一数据结构中的条目具有一个高度坐标，那么所有顶点的z值被设为这个值。如果第一数据结构中的条目具有一个高度坐标，那么各个顶点的z值被设为各自条目17中包括的各个值。在这个情况中，第一数据结构11中的条目17中的高度值的序列可对应于在第二数据结构12中的顶点数组中列出顶点的序列。

可出于各种目的使用使用第一数据结构11中的条目的DEM数据，或与第二数据结构12组合使用第一数据结构11中的条目而因此确定的高度信息。出于说明，可以产生地形的三维可视化。可考虑高程差计算与不同路线相关的成本，诸如燃料消耗。

图3是地形的平面图。拼图20被至叠加该地形上。该地形包括平坦的区域，诸如湖或海21。该地形可包括附加的平坦区域，诸如河22。

在用于存储DEM数据的常规做法中，将为每个图块存储表面网格。这将要求甚至在图块是平坦，且完全被海21或河22覆盖时为图块角落上的顶点存储坐标3元组。

通过使用(多个)预定义图块图案，可减小存储空间。使用在图块内部没有顶点的预定义图块图案后，可通过参考图块图案来定义在图块内为平坦的地形的拓扑。

在图3中示出的地形中，产生用于第一数据结构中的图块23-25的数据条目可以包括用于仅在其角落具有顶点的预定义图块图案的标识符。在图块23-25位于海平面下，并不要求在第一数据结构的各自条目中存储任何高度坐标。

类似地，用于在第一数据结构中产生的图块26的数据条目可包括用于仅在其角落具有顶点的预定义图块图案的标识符。如果该图块26位于海平面上方或下方，那么可将单个高度坐标存储于第一数据结构的各自条目中。

使用一个或多个预定义图块图案的技术可在产生数据库和在从该数据库重构地形两者时使用。

图4是用于图示当参考图1和图2所述般构造数据库时，从该数据库重构地形的示意透视图。

图示了多个图块31-34的表面网格。数据库的第一数据结构中每个图块31-34的条目可包括至仅在图块角落具有顶点的图块图案的指针。

位于图块31上的顶点41-44的绝对x坐标和y坐标可通过将可从唯一图块标识符导出的图块31的特征点(诸如中心)的位置，与存储在第二数据结构中的顶点的相对位置组合而确定。顶点41-44的z坐标可再次基于第一数据结构中的图块31的条目来确定。如果该条目没有任何z坐标，那么将所有顶点41-44的高程设为默认高度。该默认高度可为海平面。

类似地，第一数据结构中用于图块32的条目可能并不包括任何z坐标值。图块32角落处的顶点43-46的高程被对应地设为默认高度，例如海平面。

第一数据结构中用于图块33的条目可包括四个z坐标。位于图块33上的顶点41、42、47和50的x坐标和y坐标可通过将可从唯一图块标识符导出的图块33的特征点(诸如中心)的位置，与存储在第二数据结构中用于各自图块图案的顶点的相对位置组合而确定。顶点41、42、47和50的z坐标被设为用于第一数据结构中的图块33的条目中给出的值。借此，也可表示不平行于地平面，但在图块内部没有任何顶点的表面网格的一部分。

第一数据结构中用于图块34的条目可仅仅包括一个z坐标值。对应地，图块34角落处的所有顶点47-50的高程被对应地设为存储在第一数据结构中用于图块34的条目中的z坐标值。

对于其中相对于彼此的顶点排列具有对应于预定义图块图案的拓扑的图块而言，可因此通过将由预定义图块图案定义的拓扑与第一数据结构的条目中存储的高度坐标(如有)组合而重构各自图块上的表面网格。

反之亦然，以图4中图示的一个TIN或若干TIN的形式的表面网格开始，可产生第一数据结构中的条目。可分别将各自图块上的表面网格的顶点拓扑与(多个)预定义图块图案相比较。

第二数据结构中的预定义图块图案的定义可包括定义三角形面，诸如面51和52的索引数组。使用来自第二数据结构的数据后，可在各个图块上获得对应于图块可用的数据的的表面网格的表示，DEM数据被直接存储在第一数据结构中用于所述图块。

图5以平面图图示了具有中心54且在其角落具有顶点55-58的图块。

第一数据结构11可使得图块的中心54或另一特征点的位置可从唯一图块标识符导出。第二数据结构包括相对于该特征点而测量的顶点55-58的横坐标。因此可如上文所述确定顶点的绝对横向(x和y)坐标。

图6是产生数据库的方法60的流程图。该方法60由电子处理装置，诸如计算机执行。该方法60可在数据库被配置到导航装置之前执行。

在61，检索定义三维地形的数据。所述数据可包括表面网格。所述数据可定义一个或多个TIN。TIN可定义于拼图上。在其它实施中，所述数据可例如为尚未成为表面网格形式的卫星图像中的高度值。在这个情况中，可确定一个或多个TIN以便表示三维地形。还可以定义对应的拼图。

在62，选择拼图的图块。该方法60可经由拼图的多个图块而重做。在这个情况中，在62处选择的图块在第一次重做中可为拼图的角落处的图块。

在63，将各自图块上的TIN的表面网格与一个或多个预定义图块图案相比较。各自图块上的(多个)TIN包括多个顶点。在比较步骤中，可确定各自图块上的(多个)TIN的顶点的相对横坐标。随后，可将定义各自图块上的表面网格拓扑的顶点的相对横坐标与一个或多个预定义图块图案相比较。确定各自图块上的(多个)TIN的顶点的拓扑是否与(多个)预定义图块图案之一匹配。

出于说明，如果仅仅使用仅在图块角落处具有顶点的一个预定义图块图案，那么仅在该图块内部没有顶点，且所有顶点位于该图块的角落时，该图块上的(多个)TIN的顶点拓扑匹配该预定义图块图案。

如果图块中的顶点拓扑不匹配预定义图块图案，那么方法进行到64。在64，描述图块上的(多个)TIN的部分的DEM数据被存储在数据库的第一数据结构中的条目中。该DEM数据可包括用于所有顶点且具有顶点坐标的坐标3元组的顶点数组，和描述哪些顶点分别形成各个三角形面的索引数组。第一数据结构中的条目还包括用于各自图块的唯一标识符。

如果图块中的顶点拓扑匹配预定义图块图案，那么方法进行到65。在65，在第一数据结构中产生用于各自图块的条目。该条目包括指向匹配各自图块上的(多个)TIN的顶点拓扑的图块图案的标识符。该条目不包括各个顶点的横坐标。第一数据结构中的条目还包括用于各自图块的唯一标识符。取决于图块上顶点的高度坐标，可产生条目使得如果所有顶点位于默认高度，那么其不包括高度坐标。可产生条目使得如果所有顶点位于不同于默认高度的相同高度，那么其包括一个高度坐标。可产生条目使得如果所述顶点并非都位于相同高度，那么其包括用于每个顶点的一个高度坐标。

在66，确定是否已经为每个图块产生条目。如果还有图块，那么方法返回到62。

如果已经分别为每个图块产生第一数据结构中的条目，那么在67存储第一数据结构和第二数据结构以因此产生数据库。

图7是用于进一步解释图6的方法的程序70的流程图。如果仅仅存在仅在图块角落处具有顶点的一个预定义图块图案，那么图7的程序可用于实施图6的方法中的步骤64-65。

在71，确定各自图块上的表面网格的所有顶点是否位于图块的角落。

如果存在不位于图块的角落的至少一个顶点，那么方法进行到72。在72，产生条目用于包括唯一图块标识符和定义一个或多个TIN的数据的图块条目。所述TIN可包括一个或多个顶点数组和定义各种三角形面的索引数组。该方法60可接着在66继续。

如果所有顶点位于图块的角落处，那么程序进行到73。在73，产生用于条目用于包括唯一图块标识符和用于预定义图块图案的标识符的图块条目。

在74，确定所有顶点的高度坐标是否相同。

如果所有顶点的高度坐标并不相同，那么程序进行到75。在75，将位于图块上的所有顶点的高度坐标存储在第一数据结构中的条目中。

如果所有顶点的高度坐标相同，那么程序进行到76。在76，确定所有顶点的高度坐标是否对应于默认值。该默认值可为海平面。

如果位于图块上的所有顶点的高度坐标并不等于该默认值，那么程序进行到77。在77，将对应于所有顶点的(相同)高度坐标的一个高度值存储于第一数据结构中的条目中。该方法60可接着在66继续。

如果位于图块上的所有顶点的高度坐标并不等于该默认值，那么程序进行到78。在78，各自图块的条目保留未经修改，即，完全没有高度坐标被写入条目中。方法60可接着在66继续。

虽然已在一些实施方案中图示了使用仅在图块角落具有顶点的图块图案，但是可使用更多量的图块图案。所述图块图案可定义用于各自图块上的表面网格的顶点的各种拓扑。

图8图示了具有另一示范性拓扑的图块图案80。可以使用多种预定义图块图案。出于说明，如图8中所指示，预定义图块图案可具有在其中正方形图块被二分成两个三角形的拓扑。每一个所得三角形可在要求适应地形表面中的高程变化之处再次以对称方式二分。预定义图块图案可分别选自其中图块仅被组合覆盖正方形图块的矩形等腰三角形完全覆盖的一组拓扑。

虽然已经详细描述根据实施方案的方法和装置，但是在其它实施方案中可实施修改。出于说明，虽然已在一些实施方案的上下文中说明了使用一个预定义图块图案，但是可使用更多量预定义图块图案。

出于进一步说明，虽然已经描述仅描述表面网格拓扑的预定义图块图案，但是也可以使用包括一些高度信息的预定义图块图案。

在没有就此限制的情况下，本发明的实施方案可用于产生用于导航装置的数据库。在没有就此限制的情况下，这些数据库可例如经由导航装置的光学输出装置而用于将三维地形可视化，用于路线搜索或其它驾驶员辅助应用。

Claims (10)

1.一种产生用于导航装置(1)的数据库(10)的方法，所述数据库(10)表示三维地形，且包括具有多个条目(13-18)的第一数据结构(11)和定义至少一个预定义图块图案的第二数据结构(12)；所述方法包括：

检索定义三维地形的数据；

基于所述检索数据，使用包括多个图块(23-26；31-34)的拼图(20)产生所述第一数据结构(11)，其中在所述第一数据结构(11)中分别产生用于所述拼图(20)的每个图块(23-26；31-34)的条目(13-18)，其中产生所述条目分别包括：

将所述图块(23-26；31-34)中含有的所述三维地形的一部分与所述第二数据结构(12)中包括的至少一个预定义图块图案相比较，和

基于所述比较的结果，选择定义所述三维地形的所述部分的数据或所述第二数据结构(12)中包括的预定义图块图案的标识符(19)中的一个，以存储于所述条目中；和

将所述第一数据结构(11)和所述第二数据结构(12)存储于所述数据库(10)中，

其中，存储于条目中的所述定义所述三维地形的所述部分的数据是在没有从将要与其组合的所述第二数据结构要求信息的情况下，由其自身提供三维表面的完全描述的数据。

2.根据权利要求1所述的方法，

其中定义所述三维地形的表面网格的顶点(41-50)的坐标，是从定义所述三维地形的所述数据中检索，或者是基于定义所述三维地形的所述数据而产生，每一个所述顶点(41-50)分别具有一对横坐标和一个高度坐标，且

其中对于所述拼图(20)中的每个图块(23-26；31-34)而言，如果位于所述图块(23-26；31-34)上的所有顶点(41-50)的相对横坐标对应于所述预定义图块图案中的顶点(55-58)的横坐标，则分别产生所述条目(14、16、17)，以包括用于所述第二数据结构(12)中包括的预定义图块图案的标识符(19)。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述方法还包括：

基于位于所述图块(23-26；31-34)上的所述顶点(41-50)的高度坐标确定除了用于所述预定义图块图案的所述标识符(19)之外，位于所述图块(23-26；31-34)上的至少一个顶点(41-50)的高度坐标是否被存储于所述第一数据结构(11)中。

4.根据权利要求3所述的方法，

其中如果位于所述图块(31)上的任何对所述顶点(41、46、47、50)的高度坐标之差大于预定阈值，则在所述第一数据结构(11)中的所述条目(17)中存储位于所述图块(33)上的所有顶点(41、46、47、50)的高度坐标。

5.根据权利要求3所述的方法，

其中如果位于所述图块(31、32、34)上的所有顶点(41-50)的高度坐标之差不大于预定阈值，则在所述第一数据结构(11)中的所述条目(14、16)中存储位于所述图块(31、32、34)上的所有顶点(41-50)的至多一个高度位移值。

6.根据权利要求5所述的方法，

其中如果所有顶点(47-50)的所述高度坐标不同于默认高度值，则在所述第一数据结构(11)的所述条目(16)中存储一个高度位移值，如果所有顶点(41-46)的所述高度坐标等于所述默认高度值，则不在所述第一数据结构(11)的所述条目(14)中存储高度位移值。

7.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，

其中独立于位于所述图块(23-26；31-34)上的所有顶点(41-50)的高度坐标，选择定义所述三维地形的所述部分的数据或所述标识符(19)中所述一个。

8.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，

其中如果位于所述图块(23-26；31-34)上的所有顶点(41-50)位于所述图块(23-26；31-34)的边界上，则选择预定义图块图案的所述标识符(19)以存储于所述第一数据结构(11)中。

9.根据权利要求2至6中任一项所述的方法，

其中如果位于所述图块(23-26；31-34)上的所有顶点(41-50)位于所述图块(23-26；31-34)的角落上，则选择预定义图块图案的所述标识符(19)以存储于所述第一数据结构(11)中。

10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，

其中所述第二数据结构(12)中包括的每个预定义图块图案包括多个顶点(41-50)的横坐标，和描述分别使三个所述顶点(41-50)作为角落的三角形面的索引数组。