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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Speicherungsmediums
mit einer Karte, wobei die Karte mindestens ein Linienmerkmal umfaßt, das
eine geographische Erstreckung aufweist und von zwei Knoten beendet
wird, wobei das Verfahren die folgenden von einem Rechner ausgeführten Schritte
umfaßt:
- – Definieren
eines Musters von Parzellen, das die Karte abdeckt, wobei jede Parzelle
zum Speichern des entsprechenden Teils der Karte geeignet ist;
- – Bestimmen
auf der Basis der geographischen Erstreckung des Linienmerkmals
bezüglich
der Parzellen, ob das Linienmerkmal unter zwei oder mehr Parzellen
aufgeteilt werden muß;
- – wenn
dies der Fall ist, Hinzufügen
mindestens eines zusätzlichen
Knotens zu der digitalen Karte zum Unterteilen des Linienmerkmals
in mehrere neue Linienmerkmale und Speichern der neuen Linienmerkmale
in jeweiligen Parzellen, entsprechend ihrer jeweiligen geographischen
Erstreckung;
- – ansonsten
Speichern des Linienmerkmals in der Parzelle entsprechend der geographischen
Erstreckung des Linienmerkmals.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein System zum Herstellen eines Speicherungsmediums
mit einer Karte, wobei die Karte mindestens ein Linienmerkmal umfaßt, das
eine geographische Erstreckung aufweist und von zwei Knoten beendet
wird, wobei das Verfahren folgendes umfaßt:
- – Mittel
zum Definieren eines Musters von Parzellen, das die Karte abdeckt,
wobei jede Parzelle zum Speichern des entsprechenden Teils der Karte
geeignet ist;
- – Mittel
zum Bestimmen auf der Basis der geographischen Erstreckung des Linienmerkmals
bezüglich
der Parzellen, ob das Linienmerkmal unter zwei oder mehr Parzellen
aufgeteilt werden muß;
- – Mittel
zum Hinzufügen
mindestens eines zusätzlichen
Knotens zu der digitalen Karte zum Unterteilen des Linienmerkmals
in mehrere neue Linienmerkmale und Speichern der mehreren neuen Linienmerkmale
in jeweiligen Parzellen, entsprechend ihrer jeweiligen geographischen
Erstreckung;
- – Mittel
zum alternativen Speichern des Linienmerkmals in der Parzelle entsprechend
der geographischen Erstreckung des Linienmerkmals.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Speicherungsmedium, auf dem eine
Karte mit mindestens einem Linienmerkmal mit einer geographischen
Erstreckung gespeichert ist, wobei das Speicherungsmedium mehrere
Parzellen in einem Muster umfaßt,
das die Karte abdeckt.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein System, das folgendes umfaßt:
- – eine
Leseeinheit zum Zugreifen auf Parzellen auf einem Speicherungsmedium,
das eine digitale Karte umfaßt,
wobei die Parzellen ein Muster bilden, das die Karte abdeckt, um
ein oder mehrere Linienmerkmale mit einer jeweiligen geographischen
Erstreckung zu lesen; und
- – eine
Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der gelesenen Linienmerkmale.
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Das
bekannte Fahrzeugnavigationssystem erfordert eine Karte mit digitalen
Straßendaten
auf einem entfernbaren Speicherungsmedium, z.B. einer CD-ROM, um
Funktionalität
wie etwa Berechnungen von Routen zwischen einem Start- und einem
Zielpunkt zu realisieren und eine Straßenkarte auf einem Displayschrim
anzuzeigen. In den meisten Fällen
ist die zu verarbeitende Datenmenge sehr groß und kann einige hundert Megabyte
umfassen. Andererseits hat das eingebettete Computersystem in dem Navigationssystem
eine sehr eingeschränkte
Systemspeicherkapazität,
z.B. 4 Megabyte, was sich die verschiedenen Komponenten teilen,
wie etwa das Betriebssystem und die Anwendungssoftware. Deshalb
kann die erforderliche Menge an digitalen Straßendaten nicht von dem Speicherungsmedium
in einem Schritt in das System geladen werden, sondern ist in kleinere
Einheiten strukturiert, die von dem Computersystem verarbeitet werden
können.
Das Verfahren des Strukturierens wird als Parzellierung bezeichnet,
und eine Einheit von Straßendaten
wird als eine Parzelle bezeichnet. Zusätzlich zu dieser Parzellierung
erfordert die Anwendungssoftware die Organisation der Straßendaten
in mehrere Ebenen, um verschiedene Maßstäbe für das Kartendisplay und verschiedene
Dichten des Straßennetzes
für die Routenplanung
abzudecken. Beispielsweise enthält die
detaillierteste Ebene Straßendaten,
die Stadtplänen
entsprechen, eine weniger detaillierte Ebene enthält nur Verbindungsstraßen zwischen
Städten und
Dörfern,
und die am wenigsten detaillierte Ebene enthält nur Schnellstraßen und
Autobahnen. Die Anzahl der Ebenen ist nicht fixiert und hängt von
den Charakteristiken des Bereichs ab, von dem die Karte mit Straßendaten
gespeichert ist. Die Parzellierung wird unabhängig auf jede Ebene der Karte
angewendet.
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Das
Verfahren der Parzellierung ist in dem US-Patent 4,888,698 beschrieben.
In diesem Patent ist ein Muster aus rechteckigen Parzellen definiert, das
die Karte, deren Straßendaten
gespeichert werden sollen, abdeckt, wobei jede Parzelle einen bestimmten
Teil der Karte abdeckt. Die Größe der Fläche einer
Parzelle ist so gewählt,
daß die
in der Parzelle gespeicherte Datenmenge eine bestimmte Höchstmenge
nicht übersteigt.
Die Größe dieser
Fläche
kann für
verschiedene Parzellen auf der gleichen Ebene der Karte unterschiedlich
sein. So kann eine Parzelle, die einen Teil einer Stadt abdeckt,
einen kleinen entsprechenden Bereich aufweisen, wohingegen eine
Parzelle, die einen weniger bevölkerten Teil
abdeckt, eine viel größere entsprechende
Fläche aufweisen
kann. Eine Karte enthält
Linienmerkmale, die sich zwischen zwei Knoten erstrecken und eine bestimmte
geographische Erstreckung aufweisen, z.B. ein Teil einer Straße, die
zwischen zwei Kreuzungen verläuft.
Wenn ein derartiges Linienmerkmal die Grenze zwischen zwei Parzellen
kreuzt, wird bei dem bekannten Verfahren das Linienmerkmal in zwei neue
Linienmerkmale unterteilt, wobei an dieser Grenze ein zusätzlicher
Knoten hinzugefügt
wird und die beiden neuen Linienmerkmale zusammen mit ihren Knoten
in den beiden Parzellen gespeichert werden. Dieses Verfahren hat
einige unerwünschte
Effekte. Zuerst erfordert das Speichern der zusätzlichen Knoten extra Speicherungsraum,
ohne daß irgendwelche
Informationen über
die Karte selbst enthalten sind. In praktischen Situationen kann
die Anzahl zusätzlicher
Knoten, die in einer Parzelle gespeichert sind, 20% der Gesamtzahl
von Knoten in dieser Parzelle betragen. Zudem erfordert ein die
gespeicherte Karte verwendendes Anwendungsprogramm zusätzlichen
Rechenaufwand zur Verarbeitung der zusätzlichen Knoten. Beispielsweise
werden zum Erstellen einer Route die Linienmerkmale miteinander verkettet
und jeder zusätzliche
Knoten erfordert die Herstellung einer zusätzlichen Verkettung.
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Aus
EP 0 838 663 A2 sind
ein System und Verfahren bekannt zum Speichern geographischer Daten
auf einem physischen Speicherungsmedium. Geographische Daten werden
in Parzellen parzelliert, die kleiner oder genau so groß sind wie
eine größte Parzellengröße, aber
zumindest einen erwünschten
Füllungsprozentsatz
aufweisen. Ein erzeugter Formpunkt wird immer dann berechnet, wenn
irgendein Abschnitt eines Segments einen Abschnitt der Parzelle
kreuzt und das Segment ansonsten keine Formpunkte oder Endpunkte
in der Parzelle aufweist.
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Eine
Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines Verfahrens
von der dargelegten Art, das ein Speicherungsmedium mit einer im
Vergleich zum bekannten Verfahren reduzierten Anzahl zusätzlicher
Knoten herstellt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einem Verfahren
erzielt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der Parzellen um ihre
standardmäßige Grenze
herum ein Grenzgebiet aufweist, das von einer Innengrenze und einer
Außengrenze
begrenzt ist, wobei die Innengrenze einer bestimmten Parzelle mit
der Außengrenze
ihrer benachbarten Parzelle in dem Muster übereinstimmt; und daß der Schritt
des Bestimmens, ob das Linienmerkmal unterteilt werden muß, das Bestimmen
beinhaltet, ob das Linienmerkmal von der Außengrenze einer bestimmten
Parzelle vollständig
umschlossen ist und, falls dies nicht der Fall ist, das Entscheiden, daß das Linienmerkmal
unterteilt werden soll. Indem ein Grenzgebiet für eine Parzelle hergestellt
wird und gestattet wird, daß ein
Linienmerkmal die standardmäßige Grenze
schneidet und es nicht unterteilt wird, solange es innerhalb des
Grenzgebiets bleibt, wird die Anzahl unterteilter Linienmerkmale
und folglich die Anzahl zusätzlicher
Knoten reduziert. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist das Netz
von Straßen
an den Grenzen zwischen den Parzellen nicht scharf abgeschnitten,
doch wird die Topologie des Netzes berücksichtigt, indem geprüft wird,
ob in dem Netz „natürliche" Unterbrechungspunkte
in Form existierender Knoten in der Nähe dieser Grenze vorliegen.
Wenn ein derartiger Unterbrechungspunkt vorliegt, besteht keine
Notwendigkeit, das Netz an einer künstlichen Stelle durchzuschneiden,
und es besteht keine Notwendigkeit, einen zusätzlichen Knoten in dem Netz
zu plazieren. Dieser Vorteil wird erreicht unter Beibehaltung der
grundlegenden regelmäßigen Struktur
von Parzellen, was für
die Verarbeitung der Kartendaten vorteilhaft ist, z.B. zum Anzeigen
der Karte. Der geringfügige
Nachteil, daß ein Merkmal
an einer geographischen Position im Grenzgebiet einer Parzelle möglicherweise
nicht in dieser Parzelle gespeichert werden kann, sondern in seiner benachbarten
Parzelle, kann dadurch gelöst
werden, daß diese
benachbarte Parzelle abgerufen wird.
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Eine
Ausführungsform
des Verfahrens gemäß der Erfindung
ist in Anspruch 2 definiert. Den zusätzlichen Knoten zu einem existierenden
dazwischenliegenden Punkt hinzuzufügen, weist den Vorteil auf,
daß kein
vollständig
neues Informationselement gespeichert werden muß. Dadurch speichert man Speicherungsplatz
in dem Speicherungsmedium.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Systems zum Herstellen eines Speicherungsmediums mit einer Karte
von der dargelegten Art, das ein Speicherungsmedium mit einer im
Vergleich zu dem bekannten System reduzierten Anzahl zusätzlicher
Knoten herstellt. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung in einem System
erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der Parzellen um ihre
standardmäßige Grenze
herum ein Grenzgebiet aufweist, das von einer Innengrenze und einer
Außengrenze
begrenzt ist, wodurch die Innengrenze einer bestimmten Parzelle
mit der Außengrenze
ihrer benachbarten Parzelle in dem Muster zusammenfällt; und
daß die
Mittel zum Bestimmen, ob das Linienmerkmal unterteilt werden muß, so ausgelegt
sind, daß bestimmt
wird, ob das Linienmerkmal von der Außengrenze einer bestimmten
Parzelle vollständig
umschlossen ist und, falls dies nicht der Fall ist, entschieden
wird, daß das
Linienmerkmal unterteilt werden soll. Die Reduzierung der Anzahl
zusätzlicher
Knoten auf dem Speicherungsmedium ist vorteilhaft, da sie Speicherungsplatz
und Rechenaufwand in dem die Linienmerkmale von dem Speicherungsmedium
verwendenden Anwendungsprogramm einspart.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Speicherungsmediums der dargelegten Art mit einer im Vergleich zu
dem bekannten Speicherungsmedium reduzierten Anzahl zusätzlicher
Knoten. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung
in einem Speicherungsmedium erreicht, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß jede
der Parzellen um ihre standardmäßige Grenze
herum ein Grenzgebiet aufweist, das von einer Innengrenze und einer
Außengrenze
begrenzt ist, wobei die Innengrenze einer bestimmten Parzelle mit
der Außengrenze
ihrer benachbarten Parzelle in dem Muster zusammenfällt, und
daß das
Linienmerkmal die standardmäßige Grenze
einer bestimmten Parzelle schneidet, während es vollständig in
der Außengrenze
dieser Parzelle umschlossen ist. Ein derartiges Speicherungsmedium
weist weniger zusätzliche Knoten
für eine
gegebene Karte auf, da weniger Linienmerkmale in mehrere Linienmerkmale
unterteilt worden sind. Ein Linienmerkmal darf die standardmäßige Grenze
schneiden, wodurch es nicht unterteilt worden ist, wenn es nicht
auch die Außengrenze schneidet.
Solange das Linienmerkmal das Grenzgebiet nicht vollständig kreuzt,
ist es nicht unterteilt worden. Abgesehen vom Einsparen von Speicherungsplatz
weist das Speicherungsmedium gemäß der Erfindung
auch den Vorteil auf, daß ein
System, das die Kartendaten aus diesem Speicherungsmedium verwendet,
zum Verarbeiten der Linienmerkmale weniger Rechenaufwand benötigt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines
Systems der dargelegten Art, das so ausgelegt ist, daß es ein
Speicherungsmedium mit einer Karte gemäß der Erfindung liest. Die
Aufgabe wird gemäß der Erfindung
in einem System erreicht, das dadurch gekennzeichnet ist, daß jede der
Parzellen um ihre standardmäßige Grenze herum
ein Grenzgebiet aufweist, das von einer Innengrenze und einer Außengrenze
begrenzt ist, wodurch die Innengrenze einer bestimmten Parzelle
mit der Außengrenze
ihrer benachbarten Parzelle in dem Muster zusammenfällt; und
daß die
Leseeinheit so ausgelegt ist, daß sie ein die standardmäßige Grenze einer
bestimmten Parzelle schneidendes Linienmerkmal liest, während es
weiterhin von der Außengrenze dieser
bestimmten Parzelle vollständig umschlossen ist.
Auf diese Weise erfordert das System zum Verarbeiten einer gegebenen
Route auf der Karte weniger Rechenaufwand. Eine Route wird erstellt,
indem die anteiligen Linienmerkmale an ihren jeweiligen Knoten verkettet
werden. Gemäß der Erfindung
sind beim Speichern der Karte auf dem Speicherungsmedium weniger
Linienmerkmale in mehrere Linienmerkmale unterteilt worden, weshalb
das System zum Erstellen der Route weniger Linienmerkmale verketten
muß.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
aufgeführt.
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Die
Erfindung und die mit ihr einhergehenden Vorteile werden mit Hilfe
von Ausführungsbeispielen
und den beiliegenden schematischen Zeichnungen weiter erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
Parzelle gemäß der Erfindung
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2 ein
Beispiel für
das Speichern eines Teils einer Karte in Parzellen,
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3 schematisch
ein System zum Speichern einer Karte auf einem Speicherungsmedium gemäß der Erfindung,
-
4 schematisch
ein Navigationssystem gemäß der Erfindung
und
-
5 einen
Teil eines Musters von Parzellen für eine digitale Karte.
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Entsprechende
Merkmale in den verschiedenen Figuren sind mit den gleichen Bezugssymbolen bezeichnet. 1 zeigt
eine Parzelle gemäß der Erfindung.
Die Parzelle 100 weist eine standardmäßige Grenze 102 auf,
die den von der Parzelle abgedeckten geographischen Bereich anzeigt.
Die Parzelle speichert denjenigen Teil der Informationen der digitalen
Karte, der dem abgedeckten Bereich entspricht. Die Größe des Bereichs
der Parzelle kann so gewählt werden,
daß die
darin gespeicherten Informationen eine gegebene vorbestimmte Datenmenge
nicht übersteigen.
Die Größe des Bereichs
braucht nicht für
alle Parzellen gleich zu sein, so daß eine Parzelle, die einen
schwach besiedelten Teil der Karte abdeckt, z.B. das Land, einen
größeren Bereich
abdeckt, wohingegen eine Parzelle, die einen dicht besiedelten Teil
der Karte abdeckt, z.B. eine Stadt mit ihren vielen Straßen, einen
viel kleineren Bereich abdeckt. Eine digitale Karte weist üblicherweise
verschiedene Detailebenen von Informationen auf. Eine derartige
Karte weist beispielsweise eine detaillierte Ebene mit allen bekannten
Straßen,
eine höhere Ebene
nur mit den Hauptstraßen
und noch eine höhere
nur mit Autobahnen und Schnellstraßen auf. Die Größe des Bereichs,
der von der Parzelle abgedeckt wird, kann für verschiedene Ebenen der Karte
unterschiedlich sein. Als Beispiel beträgt bei einer Ausführungsform
des Systems der Erfindung die Größe der Parzelle
500 Meter × 500
Meter für
die detaillierte Karte einer Großstadt. Die Parzelle weist
ein Grenzgebiet 104 um die standardmäßige Grenze 102 auf. Das
Grenzgebiet wird von einer Innengrenze 106 und einer Außengrenze 108 begrenzt.
Das Gebiet ist symmetrisch um die standardmäßige Grenze herum angeordnet,
d.h., die Innengrenze befindet sich im gleichen Abstand zu der standardmäßigen Grenze wie
die Außengrenze.
Auf diese Weise fällt
in einem Muster aus Parzellen eine Innengrenze einer gegebenen Parzelle
mit der Außengrenze
ihres benachbarten Partners zusammen, und die beiden Parzellen teilen
sich das Grenzgebiet. Die Größe der Grenze
in einer Richtung 110 kann von der Größe der Grenze in der anderen
Richtung 112 unterschiedlich gewählt sein. Die Karte enthält Merkmale
mit einer bestimmten geographischen Erstreckung. In diesem Kontext ist
die geographische Erstreckung die Form und Position des Merkmals,
d.h. die Sammlung der Positionen der Punkte, die das Merkmal bilden.
Das Merkmal kann ein zwischen zwei Knoten verlaufendes Linienmerkmal
sein, wie etwa eine Straße
zwischen zwei Kreuzungen. Die Merkmale können jedoch auch ein komplexes
Merkmal sein, das durch eine Anhäufung
von Linienmerkmalen entsteht, um z.B. Kreuzungen von Autobahnen
zu modellieren. Ein Linienmerkmal kann ein oder mehrere dazwischenliegende Punkte
enthalten, die Attribute des Merkmals enthalten. Derartige dazwischenliegende
Punkte können dazu
verwendet werden, die Gestalt der Straße zu modellieren. In diesem
Fall ist das Linienmerkmal eine Sammlung aus geraden Linien, die
von einem dazwischenliegenden Punkt zu einem anderen dazwischenliegenden
Punkt verlaufen und an den Enden durch Knoten beendet werden, die
die Kreuzung mit anderen Linienmerkmalen darstellen.
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Die
Karte wird in einer Reihe von Parzellen gespeichert, die das Ausmaß der Karte
abdecken. Ein Linienmerkmal oder ein komplexes Merkmal kann von
der Grenze einer Parzelle geschnitten werden, und es müssen Maßnahmen
getroffen werden, um derartige Merkmale in mehr als einer Parzelle
zu speichern. Bei bekannten Systemen wird dies für ein Linienmerkmal dadurch
gelöst,
daß es
in zwei neue Linienmerkmale zerschnitten wird und die beiden neuen
Linienmerkmale in den beiden benachbarten Parzellen gespeichert
werden. Dazu wird ein zusätzlicher
Knoten in der Karte an der Grenze zwischen den beiden Parzellen
angeordnet. Gemäß der Erfindung
wird die Anzahl der Schnitte nun dadurch begrenzt, daß ein Linienmerkmal
die standardmäßige Grenze
kreuzen kann und es nur dann durchschnitten wird, wenn es das Grenzgebiet
vollständig
kreuzt. Somit wird ein Linienmerkmal, das in einer Parzelle startet
und die standardmäßige Grenze
kreuzt, nicht durchschnitten, wenn es nicht auch die Außengrenze dieser
einen Parzelle kreuzt, z.B. wird ein derartiges Merkmal nicht durchschnitten,
wenn es an einem Knoten in dem Grenzgebiet endet. Alle einfachen
und komplexen Merkmale, die sich vollständig innerhalb der Innengrenze
einer Parzelle befinden, gehören
zu dieser Parzelle. Alle Merkmale, die innerhalb der Innengrenze
beginnen und die Außengrenze
kreuzen, werden durch zusätzliche
Knoten unterteilt. Immer wenn dies möglich ist, wird ein bereits
existierender dazwischenliegender Punkt zwischen der Innengrenze
und der Außengrenze
für einen
derartigen zusätzlichen
Knoten verwendet. Wenn kein derartiger dazwischenliegender Punkt
existiert, wird der zusätzliche
Knoten an dem Standard hinzugefügt,
um das Merkmal zu unterteilen. wenn mehr als ein derartiger dazwischenliegender
Punkt existiert, wird der am nächsten
an der standardmäßigen Grenze
liegende dazwischenliegende Punkt gewählt. Ein Linienmerkmal gehört zu einer
Parzelle, wenn es sich vollständig innerhalb
der standardmäßigen Grenze
dieser Parzelle befindet. Merkmale, die sich vollständig zwischen
der Innengrenze und der Außengrenze
befinden, werden je nach der jeweiligen Situation des Straßennetzes
in der Umgebung dieses Bereichs einer der entsprechenden Parzellen
zugeordnet. Die folgenden Situationen werden in Betracht gezogen:
- – wann
immer dies möglich
ist, muß vermieden werden,
komplexe Merkmale wie etwa Straßen und
Kreuzungen zu unterteilen,
- – wann
immer dies möglich
ist, muß vermieden werden,
Ketten von Merkmalen mit der gleichen Wichtigkeit im Transportnetz
zu unterbrechen,
- – ein
Merkmal wird in der Parzelle gespeichert, in der es die meisten
Verbindungen zu anderen Merkmalen aufweist.
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Falls
notwendig werden komplexe Merkmale an Parzellengrenzen unterteilt.
Die Anwendungsprogramme, die ein Speicherungsmedium mit Parzellen gemäß der Erfindung
verwenden, müssen über mehrere
Parzellen verteilte komplexe Merkmale handhaben können.
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2 liefert
ein Beispiel für
das Speichern eines Teils einer Karte in Parzellen. Das Beispiel weist
die Parzellen 202, 204, 206, 208, 210 und 212 auf.
Die Parzellen sind Seite an Seite in einem Muster angeordnet, wobei
die standardmäßige Grenze verwendet
wird, um den Bereich der Karte vollständig abzudecken. Die Innengrenze
einer Parzelle fällt
mit Außengrenzen
der benachbarten Parzellen zusammen, z.B. fällt die Innengrenze 214 der
Parzelle 202 mit der Außengrenze 216 der
Parzelle 204 über
die Länge
des Liniensegments 218 zusammen. Das Linienmerkmal 220 erstreckt
sich zwischen dem Knoten 222 und dem Knoten 224.
Das Linienmerkmal 220 befindet sich vollständig innerhalb
der Innengrenze 214 der Parzelle 202 und wird
deshalb in der Parzelle 202 gespeichert. Das Linienmerkmal 226 erstreckt sich
zwischen dem Knoten 222 und dem Knoten 228. Das
Linienmerkmal 226 kreuzt die standardmäßige Grenze der Parzelle 202,
kreuzt aber nicht die Außengrenze
dieser Parzelle. Deshalb wird das Linienmerkmal 226 nicht
unterteilt und wird in der Parzelle 202 gespeichert. Das
Linienmerkmal 230 erstreckt sich zwischen Knoten 224 und
Knoten 232. Das Linienmerkmal 230 befindet sich
in Parzelle 202 und Parzelle 204 und kreuzt beide
Außengrenzen.
Es wird deshalb unterteilt, indem ein zusätzlicher Knoten 234 an
dem der standardmäßigen Grenze
zwischen Parzelle 202 und Parzelle 204 am nächsten liegenden existierenden
dazwischenliegenden hinzugefügt wird.
Das sich zwischen dem Knoten 224 und dem zusätzlichen
Knoten 234 erstreckende neue Linienmerkmal wird in Parzelle 202 gespeichert,
und das sich zwischen dem zusätzlichen
Knoten 234 und dem Knoten 232 erstreckende neue
Linienmerkmal wird in Parzelle 204 gespeichert. Außerdem werden
die die jeweiligen Linienmerkmale beendenden Knoten in den jeweiligen
Parzellen gespeichert, weshalb in diesem Beispiel der zusätzliche
Knoten 234 zweimal gespeichert wird. Das ursprüngliche
Linienmerkmal 230 wird als solches in keiner der Parzellen
gespeichert. Das Linienmerkmal 236 erstreckt sich zwischen
Knoten 238 und Knoten 232 und enthält keinerlei
dazwischenliegenden Punkt. Das Linienmerkmal 236 liegt in
Parzelle 202 und 204 und kreuzt beide Außengrenzen.
Es wird deshalb unterteilt, indem ein zusätzlicher Knoten 240 an
der standardmäßigen Grenze zwischen
Parzelle 202 und Parzelle 204 hinzugefügt wird,
weil in dem Grenzgebiet kein dazwischenliegender Punkt existiert.
Die beiden neuen Linienmerkmal werden in den jeweiligen Parzellen
gespeichert. Das Linienmerkmal 242 erstreckt sich zwischen
Knoten 238 und Knoten 244 und befindet sich in
den Parzellen 202, 204 und 208. Hinsichtlich
Parzelle 204 bleibt das Linienmerkmal 242 im Grenzgebiet
von Parzelle 208, weshalb keine Notwendigkeit besteht, es
derart in neue Linienmerkmale zu unterteilen, daß ein Teil davon in Parzelle 204 gespeichert
wird. Somit wird das Linienmerkmal 242 durch einen zusätzlichen
Knoten 246 an einem der standardmäßigen Grenze zwischen Parzelle 202 und
Parzelle 208 am nächsten
liegenden dazwischenliegenden Punkt unterteilt. Das neue Linienmerkmal
zwischen Knoten 238 und 246 wird in Parzelle 202 gespeichert,
und das neue Linienmerkmal zwischen Knoten 246 und 244 wird
in Parzelle 208 gespeichert. Das Linienmerkmal 248 erstreckt
sich zwischen Knoten 244 und Knoten 250 und weist
bei 252 einen dazwischenliegenden Punkt auf. Das Linienmerkmal 248 liegt
in Parzelle 206 und Parzelle 208 und wo es die
Außengrenze
der Parzelle 206 kreuzt, bleibt es in dem von der Außengrenze
der Parzelle 208 begrenzten Grenzgebiet. Es wird durch
einen zusätzlichen
Knoten 252 an dem der standardmäßigen Grenze zwischen Parzellen 206 und 208 am
nächsten
liegenden dazwischenliegenden Punkt unterteilt. Das Linienmerkmal 254 erstreckt
sich zwischen Knoten 250 und Knoten 256. Das Linienmerkmal
befindet sich in Parzelle 206, 208 und 212 und
geht über
die jeweiligen Grenzgebiete zwischen den Parzellen 204 und 208 und
zwischen den Parzellen 208 und 212 hinaus. Deshalb
wird es zweimal unterteilt, indem zwei zusätzliche Knoten hinzugefügt werden:
ein zusätzlicher
Knoten 258 an der standardmäßigen Grenze zwischen Parzelle 206 und 208 und
ein zusätzlicher Knoten 260 an
der standardmäßigen Grenze
zwischen Parzelle 208 und 212. Die 3 neu erzeugten
Linienmerkmale werden in den Parzellen gespeichert, deren Innengrenze
sie schneiden. Das Linienmerkmal 262 erstreckt sich zwischen
Knoten 264 und Knoten 266 und befindet sich völlig in
dem Grenzgebiet zwischen Parzelle 204 und Parzelle 208.
Es ist nicht unterteilt und muß in
Parzelle 204 oder 208 gespeichert werden. In beiden
Parzellen weist das Linienmerkmal 262 die gleiche Anzahl
von Verbindungen zu anderen Linienmerkmalen auf, so daß in diesem Fall
dieses Kriterium nicht entscheidend ist. Bei diesem Beispiel wird
das Linienmerkmal 262 in Parzelle 208 gespeichert.
Das Linienmerkmal 268 verläuft zwischen Knoten 266 und
Knoten 256 und liegt in den Parzellen 204, 208 und 212.
Hinsichtlich Parzelle 204 bleibt das Linienmerkmal 268 im
Grenzgebiet der Parzelle 208, und es besteht keine Notwendigkeit,
irgendeinen Teil des Linienmerkmals 268 in Parzelle 204 zu
speichern. Deshalb wird das Linienmerkmal 268 einmal unterteilt,
indem an der standardmäßigen Grenze
zwischen Parzelle 208 und Parzelle 212 ein zusätzlicher
Knoten 270 hinzugefügt
wird. Die 2 neu erzeugten Merkmale werden in den Parzellen gespeichert,
deren Innengrenze sie schneiden.
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3 zeigt
schematisch ein System zum Speichern einer Karte auf einem Speicherungsmedium
gemäß der Erfindung.
Das System 300 wird gemäß einer
bekannten Architektur implementiert und kann auf einem Allzweckrechner
realisiert werden. Das System weist einen Prozessor 302 zum
Ausführen
von Anweisungen eines in den Arbeitsspeicher 304 geladenen
Anwendungsprogramms auf. Das System weist weiterhin eine Schnittstelle 306 zur Kommunikation
mit Peripherieeinrichtungen auf. Es gibt einen Bus 308 für den Austausch
von Befehlen und Daten zwischen den verschiedenen Komponenten des
Systems. Zu den Peripherieeinrichtungen zählt eine Bandeinheit 310,
durch die die Daten der digitalen Karte in das System eingegeben
werden. Zu diesem Zweck können
andere Arten von Speicherungseinrichtung verwendet werden, z.B.
Kassette, Magnetplatte oder CD-ROM. Alternativ können die Daten der digitalen
Karte über
eine beliebige Netzverbindung zu dem System, das die Daten liefert,
in das System eingegeben werden. Bei einer Ausführungsform des Systems liegen
die Daten der in das System eingegebenen digitalen Karte in dem GDF-Format
vor. Dies ist ein standardisiertes ASCII-Format für den Austausch
von geographischen Informationen, die unter anderem Geometrie, Konnektivität und Attribute
des Netzes aus Straßen
umfassen. Zu den Peripheriegeräten
zählt weiterhin eine
CD-Schreibeinheit 312 zum Schreiben der Karte in Form der
erzeugten Parzellen auf der CD-ROM 314. Zu diesem Zweck
kann eine andere Art von Speicherung verwendet werden, z.B. Kassette, Smartcard
oder Magnetplatte. Um die verschiedenen Ausgaben auszuführen, werden
Softwareeinheiten in den Arbeitsspeicher geladen. Eine Einheit 314 ist
so ausgelegt, daß sie
ein Muster von Parzellen definiert, die die Karte derart abdecken,
daß jede
der Parzellen sich dafür
eignet, die dem Bereich der Parzelle entsprechenden Daten der Karte
zu speichern. Eine Einheit 316 ist so ausgelegt, daß sie die
geographische Erstreckung bestimmt, d.h. die Form und Position des
vorliegenden Linienmerkmals, und bestimmt, ob dieses Linienmerkmal
unter zwei oder mehr der Parzellen unterteilt werden muß. Eine
Einheit 318 ist so ausgelegt, daß sie eine derartige Unterteilung
vornimmt, wenn dies notwendig ist, indem sie zu den Daten der Karte
einen oder mehrere zusätzliche
Knoten derart hinzufügt,
daß das
ursprüngliche
Linienmerkmal in zwei oder mehr neue Linienmerkmale unterteilt ist.
Die Einheit 318 entscheidet, ob das Linienmerkmal unterteilt
wird oder nicht, indem sie bestimmt, ob das Linienmerkmal vollständig von
der Außengrenze
einer Parzelle umschlossen ist. Zudem ist die Einheit 318 so
ausgelegt, daß sie
die neu erzeugten Linienmerkmale und ihre Knoten in den jeweiligen Parzellen
speichert. Schließlich
gibt es eine Einheit 320 zum Speichern des Linienmerkmals
insgesamt in der relevanten Parzelle, falls das Linienmerkmal nicht
unterteilt werden soll. Die Verteilung der Funktionen des Systems über die
verschiedenen Einheiten wie oben beschrieben stellt eine der möglichen
Implementierungen dar. Eine andere Verteilung oder andere Einheiten
sind möglich.
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4 zeigt
schematisch ein Navigationssystem gemäß der Erfindung. Das System 400 wird
gemäß einer
bekannten Architektur implementiert und kann auf einem Allzweckrechner
realisiert werden. Das System weist einen Prozessor 402 zum
Ausführen
von Anweisungen eines in den Arbeitsspeicher 404 geladenen
Anwendungsprogramms auf. Das System weist weiterhin eine Schnittstelle 406 zur Kommunikation
mit Peripherieeinrichtungen auf. Es gibt einen Bus 408 für den Austausch
von Befehlen und Daten zwischen den verschiedenen Komponenten des
Systems. Zu den Peripherieeinrichtungen zählt eine Leseeinheit 410 zum
Lesen von Daten aus einem Speicherungsmedium 412, das eine
digitale Karte umfaßt.
Dieses Speicherungsmedium ist eine CD-ROM, doch können andere
Arten von Speicherungsmedium verwendet werden, z.B. eine Magnetplatte
oder eine Smartcard. Je nach der Art von Navigationssystem sind
andere Peripheriegeräte
an das System angeschlossen, wie ein Displayschirm 414 und
ein Lautsprecher 416. Das System weist eine Leseeinheit 418 auf,
um die Daten der Daten digitalen Karte durch Zugreifen auf die Parzellen
auf dem Speicherungsmedium zu lesen. Die Organisation der Daten
unter den Parzellen ist oben beschrieben und in 2 gezeigt.
Die Leseeinheit 418 ist spezifisch so ausgelegt, daß sie ein
Linienmerkmal liest, das die standardmäßige Grenze zwischen zwei Parzellen schneidet.
Ein derartiges Merkmal ist von der Außengrenze einer der Parzellen
vollständig
umschlossen, übertrifft
aber die standardmäßige Grenze,
wodurch es über
den standardmäßigen Bereich
hinausgeht. Bei einem traditionellen Navigationssystem kann die Leseeinheit
mit Sicherheit annehmen, daß alle
Merkmal einer Parzelle innerhalb der standardmäßigen Grenze einer Parzellen
liegen und daß ein
benachbartes Merkmal sich immer in der benachbarten Parzelle befindet.
Das System 400 weist weiterhin eine Verarbeitungseinheit 420 auf,
die die aus dem Speicherungsmedium gelesenen Merkmale verarbeitet. Die
Art der Verarbeitung ist für
die Erfindung nicht relevant und wird hier nicht näher beschrieben.
Die Verarbeitung hängt
von der Art von Navigationssystem ab und kann die Planung einer
Route zwischen einem Startpunkt und einem Ziel sein, wobei die digitale
Karte auf dem Speicherungsmedium verwendet wird, um die verfügbaren Straßen in Erfahrung
zu bringen. Eine derartige Routenplanung kann Teil eines Anwendungsprogramms
auf einem PC oder Teil eines Fahrzeugnavigationssystems sein, das
anbietet, den Fahrer zu leiten. Die Verarbeitungseinheit könnte auch
einen Teil der Karte auf einem Displayschirm in einem Fahrzeug anzeigen
und die gegenwärtige
Position des Fahrzeugs auf der angezeigten Karte zeigen.
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Die
geographischen Daten auf dem Speicherungsmedium 412 können vorteilhafterweise
von anderen Arten von System als einem Navigationssystem verwendet
werden, das direkte Leitung anbietet. Eine weitere Anwendung, die
diese Daten verwendet, ist ein auf einem Allzweckrechner implementiertes
System, auf dem ein Anwendungsprogramm läuft, das die Daten verwendet,
um beispielsweise eine gegebene Route oder einen gegebenen Ort betreffende
Touristeninformationen abzurufen. Noch eine weitere Anwendung wird
unter Verwendung des Internet als Verbindungsnetz implementiert.
Auf die geographischen Daten auf dem Speicherungsmedium wird dann über einen
Internet-Server zugegriffen, und sie werden dem Benutzer über ein
browserartiges Programm auf den Computer des Benutzers vorgelegt.
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5 zeigt
einen Teil eines Musters von Parzellen für eine digitale Karte. Der
tatsächliche
Inhalt der Karte ist aus Gründen
der Übersichtlichkeit
nicht gezeigt. Wenn ein Teil 502 der Karte auf einem Displayschirm
angezeigt werden soll, müssen
die diesen Teil abdeckenden Parzellen aus dem Speicherungsmedium gelesen
werden. Dies bedeutet, daß die
9 Parzellen 504 bis 520 gelesen werden müssen und ihr
Inhalt angezeigt werden muß,
soweit er in den Rahmen von 502 fällt. Die untere Grenze dieses
Rahmens befindet sich innerhalb der Grenzgebiete der Parzellen 516, 518 und 520.
Einige der Merkmale in diesen Grenzgebieten werden möglicherweise
tatsächlich
nicht in jenen Parzellen gespeichert, sondern in den Parzellen unmittelbar
darunter, wie oben in Verbindung mit 2 beschrieben.
Deshalb werden auf die Parzellen 522, 524 und 526 gelesen,
und auch ihr Inhalt wird angezeigt, soweit es sich innerhalb des
Rahmens von 502 befindet. Somit muß allgemein ein System, das
eine in Parzellen gemäß der Erfindung
gespeicherte Karte anzeigt, vorbereitet werden, daß sich in
einem Grenzgebiet von zwei benachbarten Zellen befindende Merkmale
in einer beliebigen der beiden Parzellen befinden können, und zwar
unabhängig
von der Tatsache, ob das Merkmal einen geographischen Ort innerhalb
der standardmäßigen Grenze
der einen oder der anderen Parzelle aufweist.
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Die
Größe des Grenzgebiets
der Parzelle für eine
gegebene Karte bestimmt die Anzahl der Linienmerkmale, die über mehrere
Parzellen unterteilt werden. Ein kleines Grenzgebiet bewirkt, daß eine relativ große Anzahl
von Linienmerkmalen unterteilt wird, was zu einer großen Anzahl
von zusätzlichen
zu speichernden Knoten führt.
Der Vorteil eines kleinen Grenzgebiets besteht darin, daß beim zugreifen
auf eine gegebene Parzelle, die Wahrscheinlichkeit gering ist, daß die benachbarte
Parzelle abgerufen wird, da der größte Teil der gegebenen Parzelle
innerhalb der Innengrenze liegt. Ein größeres Grenzgebiet hat zur Folge,
daß nur
wenige Linienmerkmale unterteilt werden, was dazu führt, daß weniger
zusätzliche Knoten
gespeichert werden müssen.
Dies spart Speicherungsplatz ein und verbessert auch die Leistung, weil
weniger Schritte erfolgen müssen,
um eine Route aus den Linienmerkmalen zu konstruieren. Der Nachteil
eines großen
Grenzgebiets ist die größere Wahrscheinlichkeit,
daß eine
zusätzliche
Parzelle mit dem vollständigen
Inhalt eines gegebenen Bereichs abgerufen werden muß. Die Größe des Grenzgebiets ist
ein Designparameter, der so abgestimmt werden kann, daß er das
Gleichgewicht zwischen dem Vorteil und Nachteil für eine gegebene
Karte optimiert. Die Größe des Grenzgebiets
kann für
verschiedene Ebenen der gleichen Karte unterschiedlich sein, was
eine optimale Wahl für
jede Ebene gestattet. In praktischen Situationen liegt die Größe des Grenzgebiets in
der Größenordnung
von einigen zig Metern.