DE4121095A1 - Verfahren zur darstellung von landkarten auf rechnergesteuerten bildschirmen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Landkarten auf rechnergesteuerten Bildschirmen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Der Detailreichtum einer Landkartendarstellung auf einem rechnergesteuerten Bildschirm ist durch das begrenzte Auflösungsvermögen des Bildschirms selbst sowie durch die begrenzte Speicherkapazität und Rechengeschwindigkeit des Rechners eingeschränkt. Um zwischen Darstellungen eines globalen und eines lokalen Kontextes wechseln zu können, ist es bekannt, zwischen Darstellungen mit unterschiedli­ chen Maßstäben umzuschalten oder eine Lupenfunktion zu benutzen, mit der ein Ausschnitt stufenlos vergrößert und detailreicher dargestellt werden kann. Neben der Notwen­ digkeit, den Wechsel zwischen unterschiedlichen Maßstäben oder die Ein- und Ausschaltung der Lupenfunktion durch einen entsprechenden Bedienungsbefehl zu veranlassen, tritt beim rechnergesteuerten Aufbau des geänderten Bildausschnitts aufgrund der benötigten Rechenzeit auch jedes mal eine spürbare Verzögerung ein.

Dies ist unerwünscht, denn sowohl durch die Umschaltung der Darstellung als auch durch verzögerten Bildaufbau wird der Zusammenhang zwischen dem globalen und lokalen Kontext beeinträchtigt. Darüber hinaus wird bei Anwendung in einem Fahrzeug der Fahrer infolge dieser Eigenschaften leicht vom Verkehrsgeschehen abgelenkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Darstellung von Landkarten auf rechnergesteuerten Bildschirmen dahingehend zu verbessern, daß gleichzeitig eine Auswertemöglichkeit von lokalen Details als auch globalem Kontext zur Verfügung gestellt wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1 durch im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird dem Betrachter des Bildschirms ein schneller Zugriff sowohl auf lokale Details als auch auf globalen Kontext ermöglicht, ohne daß ein mühevolles Umschalten oder Auswählen erforderlich ist.

Die Erfindung geht von der Überlegung aus, daß die volle Information der Landkarte mit allen Einzelheiten meist nur lokal benötigt wird, um z. B. unmittelbar erforderli­ che Navigationsentscheidungen zu treffen, während eine in der Informationsmenge ausgedünnte globale Darstellung ausreicht, die Einordnung der lokalen Informationen in den globalen Kontext zur Orientierung vorzunehmen.

Durch die Festlegung des Wichtigkeitswertes läßt sich ein Kompromiß in der Darstellungsform zwischen der Darstel­ lung von lokalen Details und globalem Kontext finden, der die Gewinnung aller erforderlichen Informationen bei einer einzigen Darstellungsform ermöglicht.

Bei einer konkreten Ausführung des Verfahrens kann so vorgegangen werden, daß eine Relevanzfunktion ermittelt wird, die den Grad der Relevanz angibt, die eine Informa­ tion besitzt. Eine solche Relevanzfunktion könnte in ihrer additiven Form lauten:
R(x, y, x0, y0)=W(x, y)-D(x-x0, y-y0),
wobei W(x, y) die a priori Wichtigkeit der Information mit den Koordinaten x, y angibt und - D(x-x0, y-y0) angibt, wie die Wichtigkeit der Information mit den Koordinaten x, y mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt mit den Koor­ dinaten x0, y0 abnimmt.

Weiterhin wird eine Schwelle k festgelegt. Nun kann die Anzeige derjenigen Informationen entsprechend der Bezie­ hung R(x, y; x0, y0) <k unterdrückt werden, deren Relevanz­ funktion unterhalb der Schwelle k liegt. Hierbei sind nun noch verschiedene Variationsmöglichkeiten des Schwellen­ verlaufs denkbar. So kann die Schwelle neben einem konstanten Wert auch stetig oder auch in Stufenform ansteigen oder abfallen. Ferner kann der Anstieg oder Abfall linear oder auch progressiv oder degressiv erfol­ gen.

Für die Festlegung eines a priori Wichtigkeitswertes bieten übliche Landkarten mit ihrer farblichen Darstel­ lung der Straßen sowie die amtliche Bewertung der Straßen mögliche Unterscheidungskriterien. Zum Beispiel können Autobahnen die höchste Wichtigkeit erhalten, der dann mit abnehmender Wichtigkeit Bundesstraßen, Landstraßen, Kreisstraßen und Gemeindestraßen folgen. Auf gedruckten Landkarten sind die Arten der Straßen meist durch unter­ schiedliche Farbgebung, Liniendicke oder Linienart unter­ scheidbar dargestellt.

Gleichzeitig können mit zunehmendem Abstand von dem Fixa­ tionspunkt die verbleibenden Informationen in einem verkleinerten Maßstab dargestellt werden. Dieser Maßstab kann so gewählt werden, daß er gleich dem Maß ist, in welchem mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt die Anzeige der Informationen in Abhängigkeit ihres Wichtig­ keitswertes unterdrückt werden.

Die Abnahme der Informationsmenge mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt wird so dazu ausgenutzt, die durch Maßstabsveränderung wieder zusammenrückenden Informatio­ nen ohne Verlust an Übersichtlichkeit darstellen zu können.

In weiterer Ausgestaltung des Verfahrens kann vorgesehen sein, daß die Zonen unterschiedlichen Informationsumfangs und/oder unterschiedlichen Maßstabs auf dem Bildschirm unterscheidbar gekennzeichnet werden.

Dem Betrachter wird so zweifelsfrei vermittelt, wo die detailreiche Darstellung endet und die globale grobe Darstellung beginnt. Bei Monochrom-Bildschirmen kann dies z. B. durch unterschiedliche Helligkeit oder auch durch Hintergrundschattierung ermöglicht werden. Bei farblicher Darstellung bieten sich darüber hinaus noch mehrere Variationsmöglichkeiten unter Einbeziehung unterschiedli­ cher Einfärbungen der Zonen.

Für Anwendungen im Fahrzeug ist es außerdem zweckmäßig, eine Variation des a priori Wichtigkeitswertes und/oder der Distanzbewertung in Abhängigkeit der Fahrgeschwindig­ keit vorzunehmen. Dadurch wird erreicht, daß mit zuneh­ mender Fahrgeschwindigkeit die dargestellte Informations­ menge abnimmt, so daß sie in kürzerer Zeit vom Fahrer zur eigenen Orientierung erfaßt werden kann und der Fahrer dadurch nicht in zu starkem Maße vom Verkehrsgeschehen abgelenkt wird.

Der Fixationspunkt wird normalerweise so gelegt, daß er mit dem Standort des Bildschirms übereinstimmt und bei Veränderungen die Koordinaten des Fixationspunktes auto­ matisch nachgeführt werden.

Dadurch wird erreicht, daß stets der lokale Bereich in höchster Detaildarstellung angezeigt wird.

Zur Durchführung von Planungen kann der Fixationspunkt jedoch durch ein Eingabeelement wahlweise verschoben werden. So ist es möglich, vorab z. B. eine Darstellung des Zielortes zu erhalten.

Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens ergeben sich aus den Ansprüchen, der weiteren Beschreibung und der Zeichnung, anhand der die Erfindung erläutert wird.

Fig. 1 zeigt einen stilisierten Land­ kartenausschnitt, bei dem Stra­ ßen unterschiedlicher Ordnung in einem Gitternetz angeordnet sind,

Fig. 2 zeigt eine Darstellung der Distanzbewertung des Landkarten­ ausschnittes gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zeigt eine Darstellung des Land­ kartenausschnittes gemäß Fig. 1 mit Unterdrückung von Informa­ tionen mit zunehmendem Abstand von einem Fixationspunkt, und

Fig. 4 zeigt eine Darstellung gemäß Fig. 3 unter zusätzlicher Verän­ derung des Maßstabes.

In Fig. 1 sind Straßen erster Ordnung, zweiter Ordnung und dritter Ordnung in einem Gitternetz dargestellt, wobei die Straßen erster Ordnung die dickste Strich­ stärke, die Straßen zweiter Ordnung eine mittlere Strich­ stärke und die Straßen dritter Ordnung eine geringe Strichstärke aufweisen. Die Darstellung als Gitternetz wurde gewählt, um die veränderte Darstellung bei Anwen­ dung des erfindungsgemäßen Verfahrens deutlich erkennen zu können.

Die in Fig. 1 dargestellten Straßen erhalten entsprechend ihrer Ordnung folgende a priori-Wichtigkeit. Die Straße erster Ordnung erhält die Wichtigkeit W=3, die Straße zweiter Ordnung die Wichtigkeit W=2 und die Straße dritter Ordnung die Wichtigkeit W=1.

In Fig. 2 ist eine Distanzbewertung in Form von drei konzentrischen Zonen vorgenommen. Von innen nach außen gezählt erhalten die Zonen die Distanzbewertung D=0, D=1 und D=2. Die Distanzzonen können auch eine kreis­ förmige Form besitzen.

Durch Einsetzen der a priori Wichtigkeitswerte W und der Distanzbewertung D in die Relevanzfunktion R(x, y; x0, y0) W(x, y) - D(x-x0, y-y0), ergeben sich für die einzelnen Straßen unterschiedliche Grade der Relevanz. Wird nun eine Schwelle k festgelegt, so gibt es Straßen, deren Grad der Relevanz oberhalb und solche, deren Grad der Relevanz unterhalb der Schwelle k liegen. Bei Straßen, deren Grad der Relevanz oberhalb der Schwelle liegen, werden diese dargestellt, während solche, bei denen der Grad der Relevanz unterhalb der Schwelle liegt, unter­ drückt werden.

Fig. 3 zeigt eine Darstellung der auf dem Bildschirm dargestellten Straßen für die Schwelle k=0. Man erkennt, daß in der Distanzbewertungszone D=0 in unmit­ telbarer Nähe des Fixationspunktes x0, y0 die Straßen erster, zweiter und dritter Ordnung dargestellt werden. In der nächsten Distanzzone D=1 tritt bereits eine Reduzierung der Informationsmenge ein. Hier werden nur noch die Straßen erster Ordnung und zweiter Ordnung dargestellt, während die Straßen dritter Ordnung unter­ drückt werden. Eine weitere Informationsreduktion ist in der äußeren Zone zu beobachten, die die Distanzbewertung D=2 erhält. Hier werden nur noch die Straßen erster Ordnung dargestellt, während die Straßen zweiter Ordnung und dritter Ordnung unterdrückt sind. Wie die Darstellung erkennen läßt, führt die erhebliche Reduzierung der dar­ gestellten Informationsmenge jedoch zu keinem Verlust an lokalen Details am Fixationspunkt. Der globale Kontext bleibt dennoch erhalten.

In Fig. 4 ist zusätzlich die Darstellung mit einer Maßstabsveränderung versehen, wodurch die dargestellten Straßen im Randbereich zusammenrücken. Dies wird durch die abnehmende Informationsdichte im Randbereich ohne Beeinträchtigung der Übersichtlichkeit ermöglicht. Die Maßstabsveränderung führt zu einer Reduzierung der benö­ tigten Anzeigefläche, die nun für die Darstellung weiter entfernt liegender Informationen außerhalb des Anzeige­ feldes der Fig. 3 ausgenutzt werden könnte.

Mit der Verzerrung des Maßstabs wird die Winkel- und Län­ gentreue der Abbildung nicht mehr gewahrt. Dies kann durch entsprechende Kennzeichnung der Zonen angezeigt werden, wobei es sich anbietet, daß die Distanzbewer­ tungszonen gemäß Fig. 2 durch Grauwerte oder durch farb­ liche Markierungen der Darstellung gemäß Fig. 4 unter­ legt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Darstellung von Landkarten auf rech­ nergesteuerten Bildschirmen, insbesondere in Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß allen Informationen der Land­ karte ein a priori Wichtigkeitswert zugeordnet wird und die Anzeige der Informationen in Abhängigkeit ihres Wich­ tigkeitswertes und des Abstandes von einem Fixationspunkt unterdrückt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Relevanzfunktion ermittelt wird, die den Grad der Relevanz angibt, die eine Information besitzt, daß eine Schwelle festgelegt wird und daß die Anzeige derje­ nigen Information unterdrückt wird, deren Relevanzfunk­ tionen unterhalb der Schwelle liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Relevanzfunktion in ihrer additiven Form lautet:
R(x, y; x0, y0)=W(x, y) - D(x-x0, y-y0),
wobei W(x, y) die a priori Wichtigkeit der Information mit den Koordinaten x, y angibt und - D(x-x0, y-y0) angibt, wie die Wichtigkeit der Information mit den Koordinaten x, y mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt mit den Koor­ dinaten x0, y0 abnimmt, daß für die Schwelle ein Wert k eingeführt wird und daß für unterdrückte Informationen die Beziehung R(x, y; x0, y0) <k gilt.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmendem Abstand von dem Fixationspunkt die Anzeige der verblei­ benden Informationen in einem verkleinerten Maßstab dargestellt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abbildungsmaßstab a nach folgender Funktion verändert wird:
a=f(x-x0, y-y0), wobei x und y die Koordinaten von Informationen und x0 und y0 die Koordinaten des Fixati­ onspunktes sind.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Verkleinerungsfaktor des Maßstabs gleich dem Maß gewählt wird, in welchem mit zunehmendem Abstand vom Fixationspunkt die Anzeige der Informationen in Abhängigkeit ihres Wichtigkeitswertes unterdrückt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Zonen unterschiedli­ chen Informationsumfangs und/oder unterschiedlichen Maßstabs auf dem Bildschirm optisch unterscheidbar gekennzeichnet werden.

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung in einem Fahrzeug eine Variation des a priori Wichtigkeitswertes und/oder der Distanzbewertung in Abhängigkeit der Fahrge­ schwindigkeit vorgenommen wird.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Koordinaten des Fixationspunktes im Normalfall mit dem eigenen Standort des Bildschirms auf der Landkarte übereinstimmen und bei Veränderungen automatisch nachgeführt werden und daß die Koordinaten des Fixationspunktes z. B. für die Durchfüh­ rung von Planungen durch ein Eingabeelement bedarfsweise verschiebbar sind.