JPH04501473A - 碁盤目状に区分された地理系を基にしてデジタル地図データを格納および検索する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 基盤目状に区分された地理系を基にしてデジタル地図データを格納および検索す る方法政府の権利 合衆国政府は本発明の開発の一部に資金を提供し、そこにある権利を所有するも のである。

発明の背景 発明の分野 本発明は全体としてデータ処理に関し、更に詳しくいえば、極地帯と、赤道地帯 と、温帯地帯とを有する基盤状に区分されたジオイドとして構成された共通地球 座標系を基にして、デジタル地図データを効率的に格納し、検索する方法に関す る。

従来技術の説明 製作航空機搭載デジタル地図システムの分野に直面する大きな問題は、任務にお ける飛行の要求の多様性に対して必要な各種のデータフォーマットに適合させる ことである。デフェンス・マンピング・エージエンシー（Ｄｅｆｅｎ＠ｅ　Ｍａ ｐｐｉｙｇ　Ａｇｅｎｃｙ）（ＤＭＡ）により製作されたデジタル・ランド・マ ス・システム（ＤＬＭＳ　）ハｆ−／タル・テレイン・エレベーション・データ （Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｔｅｒｒａｉｎ　Ｅｌｅｖａｔｉｏｎ　Ｄａｔａ（ＤＦＡＤ ）で構成されている。それらのデータは磁性媒体にデジタル・フォーマントで格 納される。第１図はこのシステムを全体的に示すものであって、データは、運用 航空機に搭載されているデジタル地図コンピュータ（ＤＭＣ）により画素映倫に される。画素映像はＣＲＴ上に表示するため、ま几は平板型表示装置１５で再生 するための表示１１へ変換される。同様に、航空図が画素データにデジタル化さ ｎて、ＤＭＣの大容量記憶装置として機能する複数のデジタル記憶装置（ＤＭＵ ）１２に格納される。ＤＭＵは光ディスクカートリンシ１３にデジタル形式で格 納されている情報を典型的に用いる。他のデータはデジタル化された写真、任務 データ、脅威／情報データ、検査票、および指令ファイルを含む。

この多用なデータを格納し、処理し、表示のために迅速に検索することは複雑な 作業である。１つの種類のデータに対して格納と検索の作業を最適にすると、異 なる種類のデータにとって非効率であることが判明した。異なる各データ型形式 のために用意される座標系はそのようなシステム全体を複雑にし、コストを上昇 させる。というのは、データの形式に応じて別々の映写方程式を呼出さねばなら ないからである。

航空機の操縦席における従来の航空技術は２種類の方法論より成っている。その うちの１つは、飛行家が航空図を帯状に切断することをめる。それらの帯を貼り 合わせると彼の飛行計画がカバーさｎる。

そ扛ら帯状のチャートは小型の本に束ねられ、飛行家のひざの所に結わえられる 。飛行家はチャート上で彼が計画した飛行路を引出し、関連する他の注意事項を 紙面に直接記入する。

第２の既知方法は帯状フィルムと映写装置より成る。第２図は、既存の紙地図か ら帯状フィルムデータベースを製作する典型的な手法を示す。たとえば、約１１ ３．３Ｘ１４９．３２ｃ１ｎ （４５インチＸ５８インチ）の紙地図１４をまずマイクロカード２０に６分の１ に縮小する。それから１６枚のマイクロカード２０をのりづけ紙２２の上に一緒 に貼りつけ、３３■の帯状フィルム２４に２．５分の１に更に縮小して撮影する 。カラーＣＲＴに表示される結果としての地図は紙地図と同寸法である。帯状フ ィルムの長さは典型的には２０メートルで、５１２枚までの２４ｍ×３６１１１ １のスライドを含む。

地図を横切るにつｔて「黒い隅」が存在しないように、フィルムは約５０チのオ ーバーランプで撮影さ限られることと、飛行家が元の飛行計画表から外れ九時に 融通性が限られることである。種々の縮尺のものを用意ま之は取り扱うことはで きず、重ね書きされたものを消すことはできない０輪郭線および小さいテキスト のような線の細部の拡大はできず、デジタル映像に関連する他の任意の取扱い態 様も行うことはてき々い。１枚のチャートからの平行線を別のチャートからの平 行線の映写を整列されることはできない。飛行経路が帯に垂直であれば、飛行経 路は帯状フィルムを通るのが早すぎる。そうすると、正しいフレームをアクセス するために帯状フィルムは常に巻戻されているから、退屈な「スラッシング」に 導かｎる。

切断され、および貼り合わされた帯状チャートと、遠隔地図読取器帯状フィルム とにおいては、デジタルデータを取扱うことができない。実際に、そのような情 報の翻訳と表示は、デジタル地図コンピュータの導入までは存在しなかつ次。航 空図に対しては、この格納のやり方では地図映写の間の変化は調節できない。高 緯度におけるチャートの極立体図（ｐｓ）映写がそのようにして撮影され、表示 される。低緯度におけるランバート・コンフォーマル・コニック（Ｌａｎｂｅｒ ｔ　Ｃｏｎｆｏｒｍａｌ　Ｃｏｎ１ｃ）映写が同様に処理される。ＬＣＣチャー トとｐｍ　チャートの間の境界は、航空機が１つの地図シートから別の地図シー トへ飛行する時に極めて目立つ。それらの継ぎ目における不連続は飛行家にとっ てはいやなものである。同種の映写内でも、チャートを正確に並べることはでき ず、継ぎ目が非常に目立つ。

本発明は、発明の１つの特命として、種々の縮尺の航空図および与えらｎたゲー ミング区域の映写に対するためばかりでなく、直列偵察写真およびランドサット 映像のようなデジタル化された画素情報と、デジタル地勢高度データのようなデ ジタル情報に対する共通の骨組みを呈するもので、従来特徴を提供するものであ る。変化する座標系と映写方程式を補償することにより、本発明は種々のデータ を単一のフォーマントで格納および検索できるようにするものである。本発明の この特徴はデジタル地図コンピュータの処理と表示用のハードウェアを大幅に簡 単にするものである。本発明による極地帯の処理は完全に新規かつ改良されたや り方である。他のデジタル地図コンピュータは正方形セグメントの小型で、連続 するゲーミンク区域を利用し、極横断飛行をアドレスしない。連続していないゲ ーミンク区域はある程度までは知られているが、本発明の長距離飛行を再現でき る装置は他に知られていない。

本発明の別の利点は、基盤目状に区分され几ジオイドの共通座標系と最小ひずみ が従来技術の欠点を克服することである。タイル（または基盤目）の上側セルと 下側セルの寸法を地帯を用いることにより制御することによって、連続しないゲ ーミンク区域は、ゲーミンク区域の初めからの距離とは無開係に、最大許容ひず みをこえない。データは緯度と経度を基にしてセルに格納され、特定のどの地図 映写にも格納されないから、セルからセルへの継キ目なしの移行が行われる。デ ータの表示はデータベースに含まれているセルによってのみ限られ、特定の飛行 計画に対してめらｎるカバー範囲をこえて容易に拡張する。明確な高度性が緯度 と経度の弧秒測定値でフォーマット化されているから、ＤＴＥＤデータを基盤目 状に区分された構造に容易に適合できる。

発明の概要 基盤目状に区分され、５つの地域を含む球面を表すデジタル地図データの格納と 検索のための方法を開示する。まず、各地域ごとに基盤目区分数を定める。第２ に、各地域の範囲を定める。次に、球面の半径を定める。それから、デジタル地 図データを緯度と経度により球面データベース中にワープさせることにより、球 面データベースを作成する。最後に、球面データベースからのデータを検索し、 そのデータをＣＲＴ表示器または平面液晶表示器上に表示できる。

本発明の主な目的は、セルからセルへの継ぎ目なしの移行を行うように、緯度と 経度を基にしてセルにデジタル地図データを格納し、かつセルからそのデータを 検索し、更に、５つの地帯を有する基盤目状に区分されたジオイドのカバー範囲 を有する方法を得ることである。

本発明の別の目的は、元ディスク記憶媒体を利用して航空図データの格納と検索 を行う改良した方法を得ることである。

本発明の別の目的は、表示でき、かつ航空機用の飛行平面へ統合できる情報をデ ジタル地図コンピュータへ供給するために改良した方法を得ることである。

本発明の更に別の目的は、単一のフォーマットで格納および検索する各種の航空 図とその他のデジタル化し念情報のための共通の骨組みを、変化する座標系と映 写方程式を補償することにより得ることである。

ここでの詳細な明細書と、請求の範囲および図面とにより、本発明の他の目的、 特徴および利点は明らかになるであろう。以下に図面の簡単な説明する。

なお、同じ番号は同じ要素を指すものである。

図面の簡単な説明 第１図はＤＭＣとＯＭＵを含む典型的なデジタル地図システムのブロック図、 第２図は従来の格納帯状フィルム゛データベース作成法のブロック図、 第３図は本発明の基盤目状に区分されたジオイドモデルの一実施例の絵画的表現 、 第４図は本発明により行わｎるセグメント計算の例の図、 第５図は本発明により用いらｎる極地帯回転計算のグラフ表現、 ゛第６図は極地帯回転計算に用いられるあるパラメータのグラフ表現、 第７図はデジタル地図データの格納と検索のための本発明の方法の例示的な流れ 図、 第８図は航空図の格納と検索の之めの本発明の方法の例示的な流れ図である。

好適な実施例の説明 第３図は、本発明にょシ用いられる基盤目状に区分されたジオイド（または球面 ）構造３ｏの略図である。基盤目状に区分されたジオイド３ｏは、デジタル地図 データを複数のデジタル地図セグメント３２の態様で検索するためのデータベー ス構造を絵画的にモデル化したものである。第３図に示すように、セグメント３ ２は、一定の緯度線と経度線により囲まれているデジタルデータの部分である。

このデータベース構造は一定弧の大きさのデータベースまたは正方形地図データ ベース構造と定義できる。

データベースの定義 なお第３図を参照して、データベースは地帯数と、基盤目数と、地域の距離と、 地球の半径とにより定められる。本発明の一実施例においては、各セグメント３ ２は、地球を描く球面３ｏの一部を表す。航空図のような実際のデータが緯度と 経度により球面データベース中にワープされる。地帯数は、基盤目状に区分され た球面に対しては５とするのが有利である。地帯は北極３４と、北温帯３６と、 赤道３８と、高温帯４０と、南極４２とを含む。

地帯数の選択は設計選択の問題であって、本発明のこの実施例のために選択した ５つの地帯より多くも、少くもできることが当業者には分かるであろう。

赤道帯と、北極帯および南極帯では基盤目３２の数は１９０にする。北温帯と、 高温帯では基盤目の数は１５２にする。地球の半径は２００万分の１の縮尺で約 ３１８．３２９３ｃｒｎ（１２５，３２６５インチ）と定める。上の数の全ては 可変であって、この記述は例示であることを意図することが当業者は理解される であろう。

基盤目の定義 ジオイド３０は複数の緯度的基盤目３３と、複数の経度的基盤目３５とを有する 。代表的な基盤目が第３図に示されている。基盤目の総数はセグメントの弧の大 きさを決定する。本発明の一例においては、緯度の弧の長さに対して、基盤目の 数が１９５に定められる。そうすると弧の大きさは３６０／１９５　＝　１．８ ４６１５３８４６と定められる。このことは、この例ではセグメントの拡がりが 緯度方向で３６０／１９５度であることを意味する。同じ例において、赤道帯３ ８に対しては、基盤目数は１９０にされる。そうすると、経度方向の弧の大きさ は３６０／１９５＝１．８９４７３６８４２　度と定められる。したがって、赤 道帯における弧の大きさは、経度方向で３６０／１９０度、緯度方向で３６０／ １９５度である。北極と南極における弧の大きさは赤道と同じであり、セグメン トも赤道に対するのと同じ寸法である。温帯での弧の大きさは３６０／１５２− ２．３６８４２１０５３である。これは、温帯でのセグメントの弧の大きさが、 緯度方向では３６０／１５２度、緯度方向では３６０／１９５度であることを意 味する。

セグメントの行と列 第３図に最もよく示されているように、本発明により提供される緯度および経度 表について以下に詳しく説明するように、セグメントの情報を含んでいる行と列 により編成される。本発明のデータベースにおいては、セグメントの最も南側の 隅の緯度と経度によシセグメント３２は定められる。あるセグメントの行を見つ けるために、セグメント当りの度で除す。図示の例のセグメント当りの度は３６ ０／１９５である。し九がって、たとえば、北緯３６．５度におけるセグメント は、３６５を３６０／１９５で除して得らｎる切捨てた整数を持つ行にある。こ れは第４図に示すように行１９である。これは行計算は全ての地帯に対して同じ であるが、列計算では地帯ごとに異なる。その理由は、緯度方向のセグメント当 りの度が地帯ごとに異なるからである。赤道帯では、経度方向のセグメント当り の度で除すことによシ列は決定される。図示の例では、これは経度を３６０／１ ９０で除した商を切捨てた整数である。

負の行と列 本発明で用いるデータベースの一例においては、南緯では行は負、画線では列は 負である。念とえば、南緯３６度は一３６０度と解される。これは行番号−２０ へと導く。この行番号は切捨てられた整数よし１だけ小さい。列番号は地帯に依 存する。たとえば、西経９０度は列−４８である。これは−９０を３６ｏ／１９ ０で除し、切捨てられた整数より小さいものを列としてとった結果である。地帯 を指定する別の規約を採用できることが当業者は分かるであろう。

縮尺変換 セグメント当りのすべての度はデジタル化されたデータの基盤目の縮尺の関数で ある。また、縮尺はデータの関数である。チャートデータでは典型的な縮尺は１ ：２Ｍと１：２５０にである。本発明の基盤目状に区分さｎた球面モデルの一実 施例は、ＤＬＭＳデータに対しては１　：　１０４．２２ＭＭＩ、チャートデー タに対しては１：２Ｍの縮尺で定められる。すなわち、ＤＬＭＳにおける最大縮 尺（１０４，２２ＭＭＩ　）は行当ｔ）３６０／（１９５＊２）＝０．９２３０ ７６９２３度である。経度は、赤道帯ではＤＬＭＳセグメントに対して３６０／ １９０で６Ｄ、チャートセグメントに対して３６０／（１９０＊２　）である。

他の縮尺は最大縮尺の分割である。最大縮尺は、チャートの場合は１：２Ｍ％［ ）ＬＭＳの場合は、１０４．２２ＭＭＩである。チャートの場合の１：ＩＭの縮 尺に対して、行当りの度は１：２Ｍの時の行当シの度の１／２である。

し九がって、１：ＩＭ縮尺におけるチャートに対する行当りの度は３６０／（１ ９５＊４）であり、１：ＩＭ縮尺におけるチャートに対する列当りの度は、赤道 帯においては３６０／（１９０＊４　）である。データがスクリーン上に表示さ れると（第１図）、表示において結ぶためにＤＭＳは約ＩＤＬＭＳ　セグメント ま九は４チヤートセグメントを選択する。これらより、最高の縮尺で、ＤＬＭＳ とチャートに対して表示が１０４．２２ＭＩｘ１０４．２２ＮＭＩ　であること が確保される。

地帯の境界 各地帯は最下行と最上行にょ９定められる。本発明の一例においては赤道帯は行 −１７から行１７まである。北温帯地域は行１６から行２８までである。

極地帯は行−２５から行２５までである。隣接する地帯の間では行が重なり合う 。ＤＬＭＳデータでは１行重なるように地帯がセントされる。チャートに対して は１：２百万である最大縮尺はＤＬＭＳに対しては１０４．２２海里縮尺へ変わ る（約１２．７ｃＭｘ　１２．７ｃｍ　（５インチ×５インチ）のＣＲＴ上に約 ２．５４Ｃｒｎ（１インチ）当９４８４のポストが表示される）地域の境界は重 なりの中間に定められる。本発明の一例においては、赤道と温帯の境界は３１． ３８４６度である。温帯と極の境界は５１．６９２２８である。

次に、上で説明し九本発明の方法のステップが流れ図の形で示されている第７図 を参照する。それらのステップは各地帯について基盤目を定めるステップ１００ と、各地帯の距離を定めるステップ１０２と、基盤目状に区分され九球面の半径 を定めるステップ１０４と、球面データベースの作成ステップ１０６ト、球面デ ータベースからデータを検索するステップ１０８と、データを表示するステップ １１０とを含む。

下記は、本発明で用いられる基盤目状に区分された球面モデルの一実施例の念め の表を作成するコンピュータ・フォートランプログラムのリストである。

本発明により教示されるのと同じリスクを行う几めに、そのプログラムは各種の 態様と各種の言語で表すことができることが当業者はわかるであろう。

Ｃ地球座標系 Ｃ走査がＣバーチカルにおいて約２．５４ｆｆｉ（１インチ）当り一定の１２７ ．３８８８線にセットされるＣ　１ｔｏｐｏ赤道帯の最上行 Ｃ１ｔｏｐｌ温帯の最上行 Ｃ１ｔｏｐ２極地帯の最上行 Ｃ１ｂｏｔｌ赤道帯の最下行 Ｃ１ｂｏｔｌ温帯の最下行 Ｃ１ｂｏｔ２極地帯の最下行 ＣｎｕｍＱ　赤道帯に対する基盤目数 Ｃｎｕｍｌ　温帯に対する基盤目数 Ｃｎｕｍ２　極地帯に対する基盤目数 Ｃ１計算はＤＭＡ　１０４．２２ｎｍ縮尺に対するものＣ２角度において与えら れた行において緯度と経度に対して同じである Ｃ３　極地帯は回転させられる赤道帯であるＣ　重なり合う地帯を用いて、基盤 目状に区分された球面を発生する ｒｅａｌ　ｒｌａｔｓ（０：４９） ｒｅａｌ　５ｌａｔｓ（０：３） ｉｎｔｅｑｅｒ　ｎｔｅｓｓ（０：３）ｄａｔａ　５ｌａｔｓ／１４．６９４， ３９．１８１，６２．０，０．０／ｄａｔａ　１ｔｏｐｏ、１ｔｏｐｌ、１ｔｏ ｐ２／１７，２８．２５／ｄａｔａ　１ｂｏｔＯ，１ｂｏｔｌ、１ｂｏｔ２１０ ＋１６＋０／ｗｒｉｔｅ（６，１７０） １７０　ｆｏｒｍａｔ（’　ＴＥＳＳＥＬＬＡＴＥＤ　５ＰＨＥＲＥ　’　）ｃ ａｌｌ　ｊａｍｓ（ｐｉ、ｎｔｅｓｓ、ｒ、ｒｌａｔ＋ｓ、ｒｌ、ｒａｄ、ｓｌ ａｔｓ）ＮＵＭＯ＝ＮＴＥＳ　Ｓ　（０） ＮＵＭＯ＝ＮＴＥＳＳ　（１） ＮＵＭＯ＝ＮＴＦＳ　Ｓ　（２） Ｃｆｏｒ　ｅａｃｈ　１ａｔｔｔｕｄｅ　ｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　ｎｕｍ ｂｅｒ　ｏｆｊｅｓｓｅｌｌａｔｉｏｎｓ ｙｒｉｉｅ（６，１９０）ｒ ｆｏｒｍａｔ（’　ｒａｄｉｕｓ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ＝　’　、ｆｓ、４゜１ｎ ｃｈｅｓ　ａｔ　１：２Ｍ’　） ｗｒｉｔｅ（６＋　１９０）ｒｌａｔｓ（ｔｔｏｐｏ＊ｒａｄｆｏｒｍａｔ（ｌ ｘ、　’　Ｅｑｕａｔｏｒ−Ｔｅｍｐｅｒｒａｔｅ　Ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ１ａ ｔｉｔｕｄｅ＝’　、ｆ２０．１２）ｗｒｉｔｅ（６，２００） ｆｏｒｍａｔ（’　Ｅｑｕａｔｏｒ　ｓｙｓｔｅｍ’　／。

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ｅｔｕｒｎ ｎｄ ＊＊＊＊＊　＊＊＊＊＊　＊＊＊　＊＊＊＊＊＊　＊＊＊　＊＊＊＊＊＊＊　＊ ＊＊＊＊　＊＊　＊＊　＊　＊＊＊＊＊＊　＊Ｃｃａｌｃｕｌａｔｅ　ｔｈｅ　 １ａｔｉｔｕｄｅｓ　ｆｏｒ　＊　ｚｏｎｅｓｕｂｒｏｕｔｉｎｅ ｃｌａｔｓ（ｐｉ、ｎｔｅｓｓ、ｒ、ｒｌａｔｓ。

ｒｌ、ｒａｄ、５ｌａｔ８，１ｚｏｎｅ）ｒｅａｌ　ｒｌａｔｓ（０：４９）、 ｇｌａｔｓ（０：３）ｉｎｔｅｇｅｒ　ｎｔｅｓｓ（０：３）１ａｔ−Ｏ ｎｌａｔ−ｎｔｅｓｓ（３）　ｊ　ｌｏｗｅｓｔ　ｉｎｔｅｇｅｒ　ｔ。

５ｅｌｅｃｔ　４．０１　ｉｎｃｈｅｓｎＬｏｗｍｎｔｅａｓ（ｉｚｏｎｅ） ｄｅｌｔａ−６，２８３１８５３０７／ｎ１ａｔｄｏ　ｉ−０，４０ ｒｌａｔｓ（ｉ）ｍｒｌａｔ ｒｌｏｗ−ｒ＊ｅｏｓ（ｒｌａｔ） ｓ　ｌ　０ｆ−２，＊ｐ　ｉ　＊ｒ　ｌ　ｏｗｗｌｏｗｘｓｌｏｗ／ｎｌｏｗ ｕｌａｔ−ｒｌａｔ＋ｄｅｌｔａ ｒｕｐ＝ｒ＊ｃｏｓ（ｕｌａｔ） ｓｕｐ−２，＊ｐｉ＊ｒｕｐ ｎｕｐ＝ｎｌｏｗ ｗｕｐ−ｓｕｐ／ｎｕｐ ｅｏｎ＝ｗｕｐ／ｗｌｏｗ ｅｒｒｓａｒ１７’ｗｌｏｗ ｓｒｒｈｔ−ｒｌ／（ｒ＊（ｕｌａｔ−ｒｌａｔ））ｗｒｉｔｅ（６，２１０） １　、ｒｌａｔｓｒａｄ、ｕｌａｔ＊ｒａｄ、ｗｌｏｗ、ｗｕｐ、ｎｌｏｗ、ｃ ｏｎ、ｅｒｒ、ｅｒｒｈｔ２１０　ｆｏｒｍａｔ（ｌｘ、１Ｌ４（ｌｘ、ｆ６． ３）、１（ｌｘ、［５）。

３（ｌｘ、ｆ６．４） ｒｌａｔ−ｒｌａｊ＋ｄｅｌｔａ ｅｎｄｄ。

ｅｔｕｒｎ ｎｄ 以下の表は上記フォートランプログラムからの出力の例である。含まれている表 は、１：４Ｍの縮尺における基盤目状に区分されたモデル４球面における各行の 緯度を示す。略語の定義は次の通りである＝１ｏ１ｅｔ−行の下側緯度 ｕｐｌａｔ−行の上側緯度 １ｏｗｊｄ−セグメントの一番下のインチで表した幅ｕｐｗｉｄ−セグメントの 一番上のインチで表した幅ｎｕｍ　−行中の基盤目状区分の数 ｃｏｎｖｅｒ−１ｏｗｉｄによるｕｐｗｉｄの除算、コンバーセンス１ｄｅａｌ 　−１ｏｗｉｄ　Ｉｃ　ｊる４、１０９１９１６４の除算ｅｒｒｈｔ−セグメン トの高さによる４、１０９１９１６４の除算赤道帯における基盤目状区分の数＝ １９０温帯における基盤目状の数−１５２ 極地帯における基盤目状の数−１９０ 緯度方向の基盤目状の数＝１９５ 地球の半径＝　１．２Ｍにおいて約３１８．３２９３ｃｒｎ（１２５，３２６５ インチ） 赤道帯−温帯遷緯度−３１，３８４６１１１２９７６１航空図 本発明の方法の基本的な構造を説明し念が、次に、航空図から情報を格納し、検 索するために用いられるものとして、本発明の応用の一例について説明すること にする。航空図は軍の操縦士にょシ使用される特殊な地図である。それらのチャ ートは街、道路、地形の之めの地図データを含むが、それらのチャートは「普通 の」地図よりも多くの記号も含む。各図は緯度線と経度線の格子を有する。それ らはたかだか約５．０８ｆｆｉ（２インチ）だけ隔てられる。そｎらの格子の交 差はチャートを基盤目状に区分された球面にワープさせるための制御点として用 いられる。航空図は縮尺に従って名づけられる。１：２Ｍの縮尺はジェット・ナ ビゲーション・チャート（ＪｅｔＮａｖ量ｇａｔｉｏｎＣｈａｒｔ）　またはＪ ＮＣと呼ばれる。ＪＮＣにおいては、チャート上の約２．５４ｃｒｒ１（１イン チ）が地面上での約２５４０００ｃｒＩＭ（２百万インチ）を表す。１：ＩＭは オペレーション・ナビゲーション・チャート（ＯｐｅｒａｔｉｏｎＮａｖｉｇａ ｔｉｏｎ　Ｃｈａｒｔ）またはＤＮＣと呼ばれる。　１　：５００にチャートは タフティカル・バイロンテージ・チャート（Ｔａｃｔｉｃａｌ　Ｐｉｌｏｔａｇ ｅ　Ｃｈａｒｔ）またはＴＰＣと呼ばれる。１：２５０Ｋ　チャートはジヨイン ト・オペレーショナル−グラフィック（Ｊｏｉｎｓ　０ｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　 Ｇｒａｐｈｉｃ）またはＪＯＧチャートと呼ばｔｚる。

理想的なチャートは完全に平らであるが、はとんどのチャートは、最後の製品に 現われる折υ目を含む。チャートの折り目による問題を最小にするために、チャ ートは平ら々走査台の上に置かれ、重くて平らなガラス片で覆われる。

約３６．６ｍｘ　３５．６ｃｒｎ（１４インチ×１４インチ）の面積は約２．５ ４ｃｒｎ（１インチ）当り２５６本の典型的な走査を構成する。典型的に用いら れる種類の走査表はこれより多くか、少なくかを走査できるが、この走査密度は 本発明の基盤目状に区分され九ジオイドに対する公称である。

最初の走査は標準的なルーチンにより行われる。

これは約３６．６ｃｒｎｘ３５．６ｚ（１４イ：ｙｆｘ１４イ”／ｆ）（Ｄ区画 を４０９６Ｘ４０９６の画素映像に走査する。これは中間データベースｔｈｅは ＩＭＤＢと呼ばれる。走査には典型的には１５分要し、各色、赤、緑、および青 が別々に走査される。最終的な映像の寸法は４０９６Ｘ４０９６×８×３バイト である。

次のステップは映像のための制御点を選択することである。緯度、経度対に走査 ファイル中の最も近い要素が組み合わされる。各走査ごとに２５個までの制御点 が泡出され、確度は画素以内である。

第３のステップは走査を処理される地図データベースすなわちＰＭＤＢにワープ される。このデータベースは画素当り２４ビットまたは色当り８ピントの１つの 地帯で成るから有利である。地域は緯度−７０から経度＋７０度まで及ぶから有 利である。この地帯はブロックファイルすなわち「ｂｌｋ」ファイルに分けられ る。本発明の一実施例においては、スーパーダイレクトリイ（ｓｕｐｅｒｄｉｒ ｅｃｔｏｒｙ）　ファイルがｂｌｋ　７アイルの名称を見失わないようにする。

別のスーパーダイクレトリイファイルはＩＭＤＢにおける緯度と経度の範囲を見 失わないようにする。ＰＭＤＢは球面データベースであって、各画素は緯度と経 度を有する。

１：２Ｍの縮尺における緯度当りの度は１．４であり、経度当りの度はｂｌｋフ ァイル当シ１．８である。各ｂｌｋファイルは８００列×６００行である。

第４のステップは光デイスク映像を位置させることである。これはＰＭＤＢから のダウンサンプリングによシ行われる。本発明の基盤目状に区分された球面にお いて用いられる各画素は４つのＰＭＤＢ画素に対応する。各ＰＭＤＢ画素は既知 の緯度、経度対を有する。オペレータは緯度と経度の範囲によシある範囲のセグ メントをとる。基盤目状に区分され九球面中の各セグメントは１度に１つ選択さ れる。それから、そのセグメント中の各画素に対して、ＰＭＤＢ内の最も近い４ 個の画素が、セグメントが一杯になるまで一緒に平均化さｎる。それから、セグ メントは光デイスク映像へ書出され、次のセグメントが開始される。

Ｉ　ＤＭＢ内の画素のＰＭＤ　Ｂへのワープは多項ワープ方程式によシ制御され る。一般に、３次ワープ方程式が用いられる。この方程式は次の形を有する。

Ｘ−ｂＯ＊ｎ＋ｂ１＊１ｏｎ＋ｂ２＊ｂａｔ＋ｂ３＊１ｏｎ＊１ａｔ＋ｂｔ＊１ ａｔ＊１ａｔ＊１ａｔ＊１　ｏｎ＋ｂ５＊１　ａｔ＊１　ａｔ＋ｂ６＊１　ａｔ ＊１ａｔ＊１ｏ　ｎ＋ｂ７＊１　ｏ　ｎ＊１　ｏｎ＊１　ａ　ｔ＋１）８＊ｌ　 ｏｎ＊ｌｏｎ＋ｂ９＊１ａｔ＊１ａｔ＊１ａｔここに、Ｉｏｎ一点の度で表した 緯度 １ａｔ一点の度で表した経度 Ｘ＋ｇ−１ａｔ　、　Ｉｏｎ対の画素位置である。

この方程式に対するマトリックスは下記のように定Ｐ３−１ｏｎ＊１ａｔ Ｐ４＝１ｏｎ＊１ｏｎ Ｐ５＝１ａｔ＊１ａｔ Ｐ６−１ａｔ＊１ａｔ＊１ｏｎ Ｐ７＝１ｏｎ＊１　ｏｎ＊１ａｔ Ｐ８＝１ｏｎ＊１ｏｎ＊１ｏｎ Ｐ９＝１ａｔ＊１ａｔ＊１ａｔ ｍａｔ（ｉ、ｊ）　−ｓｕｍ（ｐｉ＊ｐＤｅ、ｇ−ｍａｔ（０＋Ｏ）−ｓｕｍ（ ｐｏ＊Ｉ）α）ｍｓｕｍ（１＊１）−ｎｕｍｂｅｒ　ｏｆｏｉｎｔｓ ｒｒ＋ａｔ（０，１）−ｓｕｍ（ｐｏ＊ｐｉ）ｍｓｕｍ（１＊１ｏｎ）ｍｓｕｍ （Ｉｏｎ） 解くべき式は形Ａｘ−Ｂの形である。ここに、Ａ−ｍａｔ（１，Ｄ　である。Ｘ は決定すべき係数、Ｂ−Ａ直線マトリックスである。ここに、Ｂ（１）ｍｓｕｍ （ｐｏ＊ｘｉ）である。

たとえば、Ｂ（ａ）−ｓｕｍ（ｐｏ＊ｘ）−全ての制御点に対するＸ個の画素位 置の全ての和である。

一般に２５個の制御点が選択される。三次多項式の之めには最少９個の制御点を 必要とするが、よシ多くの制御点が選択されるならば被適合は一層良くなる。極 地帯経線は北極と南極に一緒に収束する。

したがって、デジタル地図表示装置が極地の上空を「飛行する」（すなわち、航 空機の飛行経路をシュミレートする）ことを可能にするために本発明は行われた のである。この新規な方法は、９０度回転させられている赤道帯をカバーするセ グメント線の格子のための基準として、回転される赤道帯を用いることより成る から、グリニッジ子午線と赤道の交点は今は南極にあり、経度１８０度と赤道の 交点はいまは北極にある。この回転が終わると、回転させられた緯度と、経度と 、通常の座標との間で前進および後退する友めに、周知のコンピュータプログラ ミング技術を用いて変換ルーチンを書かねばならないだけである。

第５図に示すように、極地帯の回転は下記の方程式に従って極地帯の回転が実現 される。それらの方程式においては回転させられる地帯座標はφ−緯度、 λ−経度 として現され、通常の地帯座標は φ′−通常の緯度、 λ′−通常の経度 として現される。回転させられた座標と、通常の座標との間の関係は、 ｃｏｓφｓｉｎλ＝ｃｏｓｌ　ｓｉｎλ′ｃｏｓφｃｏｓλ−５ｉｎＬＩ φ＝ｓｉｎ　（ｓｉｎφ） λ＝ｔａｎ　（ｓｔｎλ／ｃ　ｏ　ｓλ）φとλについて解くと、 φ＝ｓｉｎ　（ｅｏｓ／　ｃｏｓχ） λ−ｔａｎ　（−ｅｏｓｔｔ！５ｉｎｒ／５ｉｎｌｉ’）第６図に最もよく示さ れているように、２つの緯度座標と経度座標の間の距離は ｃｏｓｅ＝ｃｏｓａ　ｅｏｓｂ　＋　５ｉｎｂ　ｅｏｓｅｅｏｓ　ｃｗｗ＊　＋ ｌ）　−２ｉｂ　ｃｏｓ　ｃ　（近似）で表される。ここに、 ａ−π／２−ｂａｔ ｂ−π／−ｂ　ａ　ｔ　ｓ ｃｍｌｏｎｇ２−Ｉｏｎｇ１ である。

本発明の一実施例においては、１００海里までの距離にこの近似が有利に用いら れる。ｃｏｓ（ｅ）　に対する近似は２００海里において約２％の誤差を生ずる 。

次に、航空図データの光デイスク映像への格納と、それからの検索のために本発 明により用いられるステップの流れ図が示されている第８図を参照する。

それらステップは、チャートデータを画素映像へ走査すること２００と、画素映 像を中間データベースに格納すること２０２と、画素映像のための制御点を選択 すること４と中間データベースからの画素映像を基盤目状に区分さｆＬ九球面に ワープさせること２０６と、球面データベースからの画素映像を光デイスク映像 へダウンロードすなわちダウンサンプリングすることにより、光ディスクを置く こと２０８とを含む。

特許諸法令に適合させ、かつ新規な原理を応用させるために必要な情報を当業者 に提供し、そのような特種化された部品を製作し、使用するためにかなり詳しく ここで説明した。しかし、特に異なる機器および装置により本発明を実施できる こと、および機器についての詳細と動作手続きとについての各種の変更を本発明 事態の範囲から逸脱することなしに行うことができることを理解すべきである。

１、特許出願の表示 第ＰＣＴ／ＵＳ８９１０４６５４号 ２、発明の名称 基盤目状に区分された地理系を基にしてデジタル地図データを格納および検索す る方法 ３、特許出願人 住　所　アメリカ合衆国５５４０８　ミネソタ州・ミネアポリスハネウエル・プ ラザ　（番地なし） 名称　ハネウェル・インコーホレーテッド代表者　プリン２９→イＦ・シイ 山川国際特許事務所内 ５、代理人 居　所　東京都大田区西六郷４丁目２８番１号山武ハネウェル株式会社蒲田工場 内 氏名　（７９２１）弁理士松下義治 ６、補正書の提出年月日 平成２年４月１７日 ７、添付書類の目録 （１１補正書の写しく翻訳文）　１通 補正請求の範囲 １１、　（ａ）　チャートデータを走査して画素映像にする過程と、 （ｂ）　画素映像を中間データベースに格納する過程と、 （ｃ）　画素映像の次めの制御点を選択する過程と、（ｄ）　画素映像を中間デ ータベースから、５つの地帯を有する基盤目状に区分された球面を現す球面デー タベースにワープさせる過程と、 （ｅ）　球面データベースからの画素映像をダウンサンプリングすることにより 光デイスク映像をボビュレー）　（Ｐｏｐｕｌａｔｅ）　させる過程と、（ｆ） 　データをＣＲＴ表示装置に表示する過程と、を備え、基盤目状に区分された球 面は地球を表し、５つの地帯は北極帯と、北温帯と、赤道帯と、南温帯と、南極 帯とを含み、極帯は、データベースのうち、赤道帯を表す部分のフォーマットを 移し、そのフォーマントを９０度回すことにより極帯を球面データ内で作成する 、航空図データを元ディスク映像に格納し、それを検索する方法。

１６、請求項１１記載の方法において、赤道帯における基盤目の数は１９０個で ある方法。

１７、請求項１１記載の方法において、北極帯と南極帯のおのおのにおける基盤 目の数は１９０個である方法。

１８、請求項１１記載の方法において、北温帯他帯と南温帯のおのおのにおける 基盤目の数は１５２個である方法。

１９、　（ａ）　チャートデータを走査して画素映像にする過程と、 ■）　画素映像を中間データベースに格納する過程と、 （ｃ）　画素映像の几めの制御点を選択する過程と、（ｄ）　画素映像中間デー タベースから、５つの地帯を有する基盤目状に区分された球面を表す球面データ ベースにワープさせる過程と、 （ｅ）　球面データベースからの画素映像をダウンサンプリングすることにより 光デイスク映像をボピュレート（Ｐｏｐｕｌａｔｅ）　させる過程と、を備え、 地帯のための基盤目を隣接する列が遭遇するような２列を重畳させるように地帯 の境界を重畳の中間として定める航空図データを光デイスク映倫に格納し、検索 する方法。

国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．（ａ）各地帯について碁盤目の数を定める過程と、（ｂ）各地帯の範囲を定 める過程と、 （ｃ）球面半径を定める過程と、 （ｄ）デジタル地図データを緯度と経度により球面データベースにすることによ り球面データを作成する過程と、 （ｅ）球面データベースからデータを検索する過程と、 を備える５つの地帯を含む碁盤目状に区分された球面を表す球面地図データを格 納し、検索する方法。 ２．請求項１記載の方法において、データをＣＲＴ表示器に表示する過程を更に 含む方法。 ３．請求項１記載の方法において、碁盤目状に区分された球面は地球を表す方法 。 ４．請求項３記載の方法において、５つの地帯は北極部と、北温帯と、赤道帯と 、南温帯と、南極部とを含む方法。 ５．請求項４記載の方法において、極部は赤道帯を９０度回すことにより構成す る方法。 ６．請求項５記載の方法において、赤道帯における碁盤目の数は１９５個の緯度 碁盤目および１９０個の経度碁盤目として定める方法。 ７，請求項６記載の方法において、北極部と南極部のおのおのにおける碁盤目の 数は１９５価の緯度碁盤目および１９０個の経度碁盤目として定める方法。 ８．請求項５、６および７記載の方法において、北極部と南極帯のおのおのにお ける碁盤目の数を１９５個の緯度碁盤目および１５２個の経度碁盤目として定め る方法。 ９．ＤＬＭＳに応用される請求項１記載の方法において、２列を重畳されるよう に地帯の碁盤目を定め、隣接する列が遭遇するような２列を重畳させるように地 帯を重畳の中間として定める方法。 １０．航空図に応用される請求項１記載の方法において、隣接する列が遭遇する ような４列を重畳させるように地帯の碁盤目を定め、地帯の境界を中間として定 める方法。 １１．（ａ）（８）チヤートデータを走査して面素映像にする過程と、 （ｂ）画素映像を中間データベースに格納する過程と、 （ｃ）画素映像のための制御点を選択する過程と、（ｄ）画素映像を中間データ ベースから、５つの地帯を有する碁盤目状に区分された球面を表す球面データベ ースにワープさせる過程と、 （ｅ）球面データベースからの画素映像をダウンサンプリングすることにより光 ディスク映像をポピユレート（Ｐｏｐｕ１ａｔｅ）させる過程と、を備える航空 図データを光デイスク映像に格納し、それを検索する方法。 １２．請求項１１記載の方法において、データをＣＲＴ表示器に表示する過程を さらに含む方法。 １３．請求項１２記載の方法において、碁盤目状に区分された球面は地球を表す 方法。 １４．請求項１３記載の方法において、５つの地帯は北極部と、北温帯と、赤道 帯と、南温帯と、南極部とを含む方法。 １５．請求項１４記載の方法において、極部は赤道帯を９０度回すことにより構 成する方法。 １６．請求項１５記載の方法において、赤道帯における碁盤目の数は１９５個の 緯度碁盤目および１９０個の経度碁盤目として定める方法。 １７．請求項１５または１６記載の方法において、北極部と南極部のおのおのに むける碁盤目の数は１９５の緯度碁盤目および１９０個の経度碁盤目として定め る方法。 １８．請求項１５、１６または１７記載の方法において、北極部と南極部のおの おのにおける碁盤目の数は１９５の緯度碁盤目および１５２個の経度碁盤目とし て定める方法。 １９．請求項１１記載の方法において、隣接する列が遭遇するような２列を重畳 させるように地帯の碁盤目を定め、地帯の境界を重畳の中間として定める方法。