WO2013167255A2 - Method, signal sequence and computer installation for creating, managing, compressing and evaluating 3d data from a three-dimensional terrain model, and a computer program with program code for carrying out the method on a computer - Google Patents

Method, signal sequence and computer installation for creating, managing, compressing and evaluating 3d data from a three-dimensional terrain model, and a computer program with program code for carrying out the method on a computer Download PDF

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WO2013167255A2
WO2013167255A2 PCT/EP2013/001317 EP2013001317W WO2013167255A2 WO 2013167255 A2 WO2013167255 A2 WO 2013167255A2 EP 2013001317 W EP2013001317 W EP 2013001317W WO 2013167255 A2 WO2013167255 A2 WO 2013167255A2
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data
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model
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Konrad Winkler
Andreas Hartwig
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Db Systel Gmbh
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01CMEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C15/00Surveying instruments or accessories not provided for in groups G01C1/00 - G01C13/00
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T17/00Three dimensional [3D] modelling, e.g. data description of 3D objects
    • G06T17/005Tree description, e.g. octree, quadtree

Definitions

  • the invention relates to a method, a data carrier with data stored thereon, or a signal sequence representing data suitable for transmission over a data network and a computer system for creating, managing, compressing and evaluating 3D data of a three-dimensional field model and a computer program Program code that performs the method steps when the computer program is executed on a computer or a computer network.
  • 3D models an existing environment in the real world can be created and examined in a data processing device. By visualizing this environment on a display device, users can perform valuable analyzes in the environment without having to investigate on-site, possibly under adverse circumstances.
  • the data model it is possible to simulate processes that in reality can not be investigated at all or only with great effort.
  • the 3D model can be specifically changed in the data processing system to illustrate plans.
  • DE 10 2009 006 085 A1 describes a method for acquiring route data for route networks of track-guided vehicles.
  • position data of a route are first acquired by means of satellite-aided generated data.
  • the acquired position data are assigned to a raster point, wherein a value for the geographic height of the raster point is determined for each of the raster points from a height database.
  • successive position data are linked to their respective height and combined to form a route.
  • data from the terrestrially measured markings for the route kilometers and recordings can be obtained the route can be compared or supplemented by the one or more cameras with the other data.
  • a particular disadvantage of this method is that no data reduction or data compression takes place.
  • the data is simply adapted to a fixed grid, which ultimately defines the accuracy and thus the amount of data for the entire model. All data is matched to this rigid grid to compare.
  • DE 10 2007 045 082 A1 describes an apparatus and a method for updating map data for a predetermined area.
  • 3D location information is collected from a variety of mobile location devices and compared to existing map data for the area.
  • the deviations between map data and measurement data, i. missing or contradictory sections are identified.
  • a major disadvantage of this method is, in particular, that a large number of uncontrolled and therefore random individual trajectories must be evaluated, whereby different reliabilities for the measured trajectories are determined in order to obtain reliable data.
  • the object of the present invention is to provide a method with which it is possible to combine a 3D model of an environment from data of different origin or measuring methods and different accuracy into a common database, thereby reducing and reducing the amount of data of a 3D terrain model to control that different end devices of different performance can use the data for their applications in near real time.
  • movable objects in the data model are to be detected and their movement in the environment can be simulated.
  • a computer system is to be provided which is set up in such a way that it merges a 3D model of an environment from data of different origin or measuring methods and different accuracy into a common database, thus reducing and reducing the data volume of an SD terrain model controls that different end devices of different performance can use the data for their applications in near real time.
  • moving objects should also be recorded in the data model and their movement in the environment simulated.
  • a computer program with program code which performs the method steps when the computer program is executed on a computer or a computer network.
  • the program code may either be stored on a data carrier containing the method as a machine-readable and executable program, or in a computer network such as e.g. the Internet is made available to client-server systems running the program.
  • a data point is defined by 3 spatial coordinates and optionally by a temporal coordinate.
  • a data point can originate as a measurement point from a 3D measurement or as 3D or 4D coordinates by calculations during planning or by manual input become. Since these are generally different data obtained with different accuracies, the data must be prepared in order to create a general database.
  • the inventive method according to claim 1 reduces the amount of data in the database by the position and time coordinates of the data points of the 3D environment and the objects therein are varied depending on the relevance of the objects.
  • the 3D data is present in the accuracies provided by the different data sources.
  • the accuracy of the measured data is essentially determined by the density of the measuring points. The higher the spatial measurement point density, the more accurate the information about an object, provided that the accuracy of the individual measurement has been selected appropriately for a measurement point.
  • the accuracies provided by the data sources are better, at least for subregions of the environment or for a part of the objects, than is necessary for the intended applications. For example, for a traffic simulation application, it is not necessary to treat objects outside the traffic routes with the same high accuracy as the traffic routes themselves.
  • the objects and the environment are classified into categories (hereinafter always referred to collectively as object categories).
  • the object categories are each assigned a minimum requirement for accuracy.
  • the requirement for accuracy is selected by the relevance of the object category for the intended applications. If z. If, for example, all intended applications evaluate a particular object category as less relevant, the spatial density of the measured data for these object categories can be selected to be correspondingly low.
  • Object categories of the same accuracy are assigned to corresponding clusters.
  • attributes for the existing measurement data can be evaluated for classification into the object categories.
  • the measurement data which originate from surveying, usually provided with short descriptions of the measuring points that can be used for this evaluation.
  • all objects which are to be regarded as limiting during the movement of a vehicle along a traffic route can be stored in the database with the same accuracy.
  • the data are also processed according to the invention so that users with simple devices receive the data in another, tailored to the performance of his terminal form, as users who have more powerful computers available.
  • a user with a simple navigation device is an employee with a GSM-R terminal that is to be sent to a specific location for maintenance or landscaping.
  • the amount of data and the detail of the position determinations for the objects must here be significantly less than e.g. for a planner, who is to use the database to plan a traffic route with the associated components on a computer. Therefore, e.g. Buildings that are located on a traffic route, presented for the landscape care application with a lower resolution than for the planning application. Accordingly, a sufficient number of object categories must be created, which can be assigned different accuracies depending on the application.
  • the method according to the invention thus makes it possible for terminals with low performance to be able to process and display the data in a usable form.
  • the dependent claims 2 to 4 describe advantageous embodiments of claim 1, wherein the amount of data is further reduced in each case.
  • the redundant data points are determined and deleted when merging the data from different data sources. Redundant data exists when data points have the same position data within the measurement accuracy and these data points are assigned to the same object. Redundant data is deleted so that each data point is contained only once in the database.
  • frequently occurring objects are replaced by algorithmic objects. If a data analysis shows that the measured values accurately reflect such an object within the scope of the measuring accuracy, it is not necessary to map the object by concrete measuring points. Instead, the object can be simulated or computed in a simplified form by an algorithmic object, which significantly reduces the amount of data in the database. Furthermore, it is advantageous if the measurement data are released from the noise component. Especially with 3D scans, there are certain measured data shares that can not be assigned to actually existing objects. These measurement points are filtered out by comparing the scan data with the other data in the 3D model. Deviations from the other data collected in the data model can occur when objects have been added or removed.
  • objec- te have changed, for example, when a curb of a platform edge has moved.
  • Such data is detected using object and edge detection.
  • Data points that can not be meaningfully assigned to such analysis methods are either to be examined more closely by the processor or can be classified as noise and deleted. A closer examination is particularly indicated in the areas of the 3D model, where high security requirements are made.
  • the potential noise points are stored and presented to the user with a corresponding note on the display unit.
  • weightings are also assigned to the data points in addition to measurement and display tolerances.
  • the respective weights and their combination in a common function characterize the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model.
  • basis vectors of the underlying local coordinate system are used. These relate i.a. on points of different accuracy.
  • the position vector to an interpolated point is represented as a linear combination of the basis vectors, which are weighted with the accuracy of the associated base points. This results in a linear combination of the weights, which provides information about the accuracy of the interpolated point or the interpolated surface.
  • Measurements between measured points have a high weighting, dimensions between measured points and interpolated points have a lower weighting.
  • a 3D representation of a track of a railroad tracked traffic is an application field for the invention, e.g. a railway line.
  • the tracks of railway networks were generally surveyed by surveyors to the millimeter. These measurements are therefore an ideal basis for to serve as a reference system for determining the position of objects in the environment relative to the track.
  • the elements of the control and safety technology are i.a. measured at a lower resolution than the rails.
  • More distant objects or vegetation data can be treated with even lower resolution, as they do not exert much influence on the safety of the railway operations.
  • the invention also makes it possible, due to the different object categories, to use a generalized, hierarchical measuring principle according to claim 5.
  • the distance between two points is used to define the spatial order.
  • the spatial arrangement is measured by distances between objects of the same relevance cluster. Only measurement relations are allowed which relate to matching objects, e.g. Platform and track, track and level crossing, buildings and paths in the building and outside the building, bridge and
  • objects within the same cluster may also be classified as not belonging together and thus not measured against each other.
  • the validity of the data model is verified and / or updated by 3D measurements.
  • the reference system of the data model is selected so that the objects in the environment are measured against the data model reference system.
  • the railway serves as a reference system for a railway line.
  • the measurement for verifying the data model is thus carried out in such a way that all objects are measured against the track specified in the data model.
  • Claims 7 to 12 describe a data carrier with data stored thereon or signal sequence representing data suitable for transmission via a data network, the data representing a program for execution on a data processing system, which implement the method claims described in claims 1 to 6, if the program is running on a computer, computer network or over the Internet.
  • claims 1 to 6 describe a data carrier with data stored thereon or signal sequence representing data suitable for transmission via a data network, the data representing a program for execution on a data processing system, which implement the method claims described in claims 1 to 6, if the program is running on a computer, computer network or over the Internet.
  • Claims 13 to 18 describe a computer system, which is set up as a client-server system so that it implements the method claims described in claims 1 to 6. Again, to avoid repetition, reference is essentially made to the previously described embodiments of the claims 1 to 6.
  • the computer system is set up with its client-server system in such a way that at least one database containing the position data and all associated attributes is installed on the server. It also contains libraries of standard object models suitable for the relevant applications.
  • the communication between client and server takes place via a suitable protocol, e.g. over the internet.
  • Claim 19 describes a computer program with program code for performing all method steps according to at least one of claims 1 to 6, when the computer program is executed on a computer, a computer network or via the Internet.
  • a computer program is to be understood as a machine-executable and executable sequence which is embodied by storage, for example on a data carrier or in a volatile or nonvolatile memory module of a computer, or by signals which are sent via the Internet.
  • the computer program does not need to be in an immediately executable form; it can also in a form prepared for installation on a user's computer.
  • Fig. 1 shows the basic elements of the SD data model according to the invention and how the different measurement data are combined on a data processing system.
  • the spatial arrangement of the three-dimensional space is determined by buildings, paths / roads etc., technical installations such as e.g. Components of the control and safety technology and the terrain, to which also vegetation or similar is counted, by all these elements are related to the highly accurately measured tracks and reference points.
  • the system has data on different aspects.
  • the geometry of the objects and the environment is described by the spatial and possibly temporal data components.
  • the description of the networking of the data makes it possible to bring the data into specific contexts. For example, it is possible to describe the geometric relationships in different geo-models.
  • Time-dependent states or attributes of variable objects are summarized in the figure by the terms state / action.
  • the history of the data and objects described by the data can be tracked by comparing the plans and the model being measured to reality over time.
  • the different data of different accuracies are suitably combined in a data processing system.
  • Design data is merged with measurement data from terrestrial surveying, image / film recordings and 3D scans.
  • Using the data processing system it is now possible to perform further measurements in the digital 3D data model in the data processing system.
  • measurements are taken between the real scene and the data model (differential measurement method).
  • the Measurement is based on different degrees of accuracy and refers to points, lines and surfaces in the data model, which are attributed to a particularly high accuracy.
  • spatial planning is therefore not defined by measured distances between measured measuring points, but by distances between real objects and basis points / lines / surfaces in the data model.
  • These base points / lines / surfaces do not necessarily have to represent real existing objects, so that abstract measurements are possible both in the model itself and between the real environment and the model.
  • FIG. 2 shows how object categories are divided into different clusters by way of example on the basis of their safety relevance for a rail transport network.
  • different requirements for the accuracy of the data are defined.
  • the highest demands on the accuracy of the position data are placed here on the rails.
  • the position of the rails forms the reference point for the spatial arrangement of the entire three-dimensional scenery.
  • Clustering is performed using weights from different areas according to security relevance for sufficiently high accuracy at low data density. The higher the weight, the higher the accuracy requirements of the 3D data model data.
  • the weighting of w 100.
  • a 3D data model is to be created for a railway track network. All objects relevant to the route infrastructure should be displayed in it.
  • this also includes, for example, the position data of the components of the control and safety technology, level crossings, structural objects that limit the gauge on the railway tracks, such as bridges, tunnels, overhead masts, signs, etc., as well as structural objects characteristic of the conversion fields around the railway line and finally natural objects, such as the vegetation.
  • the 3D data model should refer to the shape of the earth. No projections are made as in conventional methods, but the model follows the earth curvature or at least one underlying geoid model.
  • a user with a simple navigation device is an employee with a GSM-R terminal that is to be sent to a specific location for maintenance or landscaping.
  • the amount of data and detail of the position determinations must here be much smaller than e.g. for a planner to schedule a new coverage signal at a breakpoint on a PC.
  • the database has a uniform 3D model.
  • This uniform 3D model is constructed on the computer primarily according to collected data.
  • the data is collected in such a way that the greatest possible accuracy can be guaranteed.
  • all available position data must be collected and merged along the route.
  • the data are available in different systems and types, with different accuracies. Underneath are extensive 3D data generated by different 3D scanning methods, e.g. by laser or ultrasonic or the like Scanning methods were obtained.
  • the 3D scans provide a large amount of data that is difficult to interpret.
  • the data consists of an extensive point cloud, whereby each measuring point must be assigned the appropriate object.
  • the different data should also be standardized and managed in a common data format.
  • the data In order to reduce the amount of data, which is usually in the range of a few terabytes, and to obtain the fastest possible access to the data, the data should be compressed.
  • the measurement data of the terrestrial survey are evaluated and the attributes of the measured objects are recorded, which indicate which objects are involved.
  • the measured data points are compared with the associated reference points of a geoid model, eg with the help of triangulation networks.
  • a geoid model e.g., makes more sense there than a purely geographic model of the shape of the earth, where gravity following the outflow of water must be considered.
  • the objects are divided into different categories. Decisive for the classification of the objects is their safety-related relevance for railway operations. In the case of objects, for example, a distinction is made between objects in the railway infrastructure, structural objects that limit the clearance gauge on the railway lines, structural objects that are characteristic of the surroundings around the railway line, and natural objects such as vegetation.
  • the railway infrastructure includes z. Trackbed, platforms, components of the control and safety technology, level crossings, etc. Structural objects that the
  • the highest demands on the accuracy of the position data are placed on the rails.
  • the position of the rails also forms the reference point for the spatial arrangement of the entire three-dimensional scenery.
  • the rails are measured with millimeter precision in this example. Accordingly, the objects in the rail cluster are stored with an accuracy of one millimeter in the SD data model.
  • the elements of the control and safety technology are to be measured in this example with a lower resolution than the rails.
  • the objects of the associated cluster are to be considered approximately to the centimeter.
  • the clusters are to be treated with the structural objects that are close to the clearance gauge. More distant objects or vegetation data can be treated with even lower resolution.
  • DTM Digital Terrain Model
  • DGM comes in a variety of forms (e.g., helicopter flights, earth orbit scans, measured terrestrially by surveyors).
  • Digital terrain models are constructed from 3D data e.g. created using triangulation networks.
  • the density of the nodes and the triangulation networks associated therewith is selected according to the required accuracy for the object categories. Thereby unnecessary nodes are deleted.
  • a planner of a new line can use the data to simulate the route realistically. To do this, he accesses the server with the database of 3D data via the Internet from a computer equipped as a client. His planning data are placed in the 3D model with the appropriate accuracy to the associated clusters where they are to be built later in reality. At his client he can use the high computing power to display the planned objects on his monitor to the highest possible accuracy.
  • a landscape keeper is to cut back vegetation growth at a certain point in the route network. For this, he can also access the data of the 3D model, where it is displayed at which point the vegetation is to be cut back. However, he has no client computer available, but a smartphone that accesses the server via a GSM-R service. Since this terminal does not provide a large display, the data is transmitted to it in a much lower resolution. For this application, therefore, the tracks or other objects in the vicinity of the route must not be displayed in more detail than the vegetation.
  • the server recognizes for which application the 3D data is requested and calculates the appropriate data for the representation based on the accuracy requirements specified in the object categories for the different applications.
  • the data are thus transmitted to the landscape care worker with a mesh size of the triangulation network or point density of the objects to be displayed which is adapted to the performance of the terminal.
  • the data is displayed on the display unit so that the dot density of the display is resolved according to the required accuracy. This also reduces the required signal transmission bandwidth to such an extent that even devices with low performance or signal transmission bandwidth can receive and display the data.
  • the amount of data is further reduced to further relieve both the database and the terminals as well as the bandwidth for signal transmission.
  • the data is collected in a 3D database for the 3D model, classified, assigned to clusters and unified.
  • the redundant data points are determined and deleted so that each data point is contained only once in the database.
  • the data points of the tracks are at least partially present both in the data of the terrestrial survey and redundantly in the data from a survey in helicopter overflights.
  • all redundant track data points of the helicopter overflights can be deleted.
  • data points that are actually useful for the required accuracy of the assigned object category are also removed from the database, but can be calculated with sufficient accuracy from the surrounding data points by an interpolation method.
  • the prerequisite for this is that this data can be calculated within the required accuracy from the surrounding data points.
  • methods of linear interpolation such as, for example, are used for the calculation.
  • polylines and triangulations are used for interpolation.
  • weightings are assigned to the measured data points in addition to measurement and display tolerances.
  • the respective weights and their combination in a common function characterize the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model.
  • basis vectors of the underlying local coordinate system are used. These generally refer to points of different accuracy.
  • the position vector to an interpolated point is represented as a linear combination of the basis vectors, which are weighted with the accuracy of the associated base points. This results in a linear combination of the weights, which provides information about the accuracy of the interpolated point or the interpolated surface.
  • Measurements between measured points have a high weighting, dimensions between measured points and interpolated points have a lower weighting.
  • the weighting of the interpolated points on surfaces takes place e.g. on the mean deviation of measured points to the interpolation surface.
  • frequently occurring and standardizable objects are determined, and it is checked whether the measured values accurately reflect such an object within the scope of measuring accuracy. If so, these data points are removed from the database.
  • the 3D model is equipped here with the information that a corresponding algorithmic object is to be calculated there.
  • Another example describes how a generalized, hierarchical measuring principle is used in a 3D model according to the invention.
  • spatial planning within the model is measured by distances between objects of the same relevance clusters. Only measurement relations are allowed which relate to matching objects, e.g. Platform and track, track and level crossing, buildings and paths in the building and outside the building, bridge and track, etc.
  • the hierarchical measuring principle is used to investigate escape routes to determine whether and how they can be passed on to the rescue teams and their equipment, or their vehicles.
  • data on routes within buildings such as train stations, etc., will be included in the database and utilized.
  • paths for passability are examined by specifying the width of the paths or the distances between the path defining buildings or the like. be determined.
  • routes that are off the beaten path for vehicles are also examined, provided that the terrain is sufficiently smooth. For this, distances between objects of other object categories are taken into account, e.g. Trenches, electricity pylons, etc.
  • the appropriate measurement hierarchies for the respective measurement task are then measured along the possible paths and then checked to see if the vehicle dimensions allow them to be used.
  • Data points that can not be meaningfully assigned to such analysis methods are either examined in greater detail by the processor or are automatically classified as noise and deleted. A closer examination will be carried out especially in the areas of the 3D model where high safety requirements are imposed. For this purpose, the potential noise points are stored and presented to the user with a corresponding note on the display unit.
  • the existing measurement data is compared with reality using 3D measurements. This comparison of data only captures differences between the new measurement data and the existing data points of the previously created 3D model. As soon as new measuring points emerge which can not be reconciled with existing data points in the context of the error tolerances, the data are stored and compared to the
  • the scan data are then freed from their noise.

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Abstract

The invention relates to a method, a data storage medium having data stored thereon or a signal sequence that is suitable for sending via a data network and that represents data, and also to a computer installation for creating, managing, compressing and evaluating 3D data from a three-dimensional terrain model and a computer program with program code that performs the method steps when the computer program is executed on a computer or a computer network. The volume of data is produced in the database by varying the position and time coordinates of the data points from the 3D environment and the objects situated therein on the basis of the relevance of the objects. Depending on the performance of the display unit, the data are forwarded to the terminal such that the point density in the presentation is matched to the performance of the display unit or of the terminal. In this case, the data are presented on an output unit such that object categories with low relevance are presented at a lower resolution than object categories with higher relevance.

Description

Verfahren, Signalfolge sowie Rechneranlage zum Erstellen, Verwalten, Komprimieren und Auswerten von 3D-Daten eines dreidimensionalen Geländemodells und ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens auf einem Computer  Method, signal sequence and computer system for creating, managing, compressing and evaluating 3D data of a three-dimensional terrain model and a computer program with program code for performing the method on a computer
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, einen Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder eine für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge sowie eine Rechneranlage, zum Erstellen, Verwalten, Komprimieren und Auswerten von 3D-Daten eines dreidimensionalen Ge- ländemodells und ein Computerprogramm mit Programmcode, welches die Verfahrensschritte durchführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einem Computernetzwerk ausgeführt wird. The invention relates to a method, a data carrier with data stored thereon, or a signal sequence representing data suitable for transmission over a data network and a computer system for creating, managing, compressing and evaluating 3D data of a three-dimensional field model and a computer program Program code that performs the method steps when the computer program is executed on a computer or a computer network.
Anhand von 3D-Modellen kann eine in der realen Welt existierende Umgebung in einer Datenverarbeitungsvorrichtung erstellt und untersucht werden. Durch Visualisieren dieser Umgebung an einer Anzeigevorrichtung können Benutzer wertvolle Analysen in der Umgebung durchführen, ohne vor Ort, eventuell unter widrigen Umständen Untersuchungen anstellen zu müssen. Im Datenmodell können Vorgänge simuliert werden, die in der Realität gar nicht oder nur mit großem Aufwand untersucht werden können. Weiterhin kann das 3D-Modell in der Datenverarbeitungsanlage gezielt verändert werden, um Planungen zu veranschaulichen. Using 3D models, an existing environment in the real world can be created and examined in a data processing device. By visualizing this environment on a display device, users can perform valuable analyzes in the environment without having to investigate on-site, possibly under adverse circumstances. In the data model, it is possible to simulate processes that in reality can not be investigated at all or only with great effort. Furthermore, the 3D model can be specifically changed in the data processing system to illustrate plans.
Die Vorteile solcher dreidimensionaler digitaler Geländemodelle sind seit einiger Zeit bekannt. Es wurden verschiedene Wege erarbeitet, die erforderlichen Geländedaten zu erhalten, auszuwerten und zu verwalten.  The advantages of such three-dimensional digital terrain models have been known for some time. Different ways were developed to obtain, evaluate and manage the required terrain data.
Die DE 10 2009 006 085 A1 beschreibt ein Verfahren zur Erfassung von Streckendaten für Streckennetze von spurgeführten Fahrzeugen. Dabei werden zuerst Positionsdaten einer Strecke mittels satellitengestützt generierter Daten erfasst. Die erfassten Positionsdaten werden einem Rasterpunkt zugeordnet, wobei für jeden der Rasterpunkte aus einer Höhendatenbank ein Wert für die geographische Höhe des Rasterpunktes ermittelt wird. Dann werden aufeinanderfolgende Positionsdaten mit ihrer jeweiligen Höhe verknüpft und zu einem Streckenverlauf zusammengefasst. Zusätzlich können noch Daten aus den ter- restrisch vermessenen Markierungen für die Streckenkilometer und Aufnahmen der Strecke durch eine oder mehrere Kameras mit den anderen Daten verglichen bzw. ergänzt werden. DE 10 2009 006 085 A1 describes a method for acquiring route data for route networks of track-guided vehicles. In this case, position data of a route are first acquired by means of satellite-aided generated data. The acquired position data are assigned to a raster point, wherein a value for the geographic height of the raster point is determined for each of the raster points from a height database. Then successive position data are linked to their respective height and combined to form a route. In addition, data from the terrestrially measured markings for the route kilometers and recordings can be obtained the route can be compared or supplemented by the one or more cameras with the other data.
Besonders nachteilig ist bei diesem Verfahren, dass keine Datenreduzierung bzw. Datenkomprimierung erfolgt. Die Daten werden einfach an ein festes Ras- ter angepasst, das letztlich die Genauigkeit und somit die Datenmenge für das gesamte Modell definiert. Alle Daten werden an dieses starre Raster angeglichen, um sie vergleichen zu können.  A particular disadvantage of this method is that no data reduction or data compression takes place. The data is simply adapted to a fixed grid, which ultimately defines the accuracy and thus the amount of data for the entire model. All data is matched to this rigid grid to compare.
Die DE 10 2007 045 082 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Aktualisieren von Kartendaten für ein vorbestimmtes Gebiet. Hierbei werden 3D-Ortsinformationen von einer Vielzahl an beweglichen Lokalisierungsgeräten gesammelt und mit vorhandenen Kartendaten für das Gebiet verglichen. Die Abweichungen zwischen Kartendaten und Messdaten, d.h. fehlende oder widersprüchliche Abschnitte, werden ermittelt. DE 10 2007 045 082 A1 describes an apparatus and a method for updating map data for a predetermined area. Here, 3D location information is collected from a variety of mobile location devices and compared to existing map data for the area. The deviations between map data and measurement data, i. missing or contradictory sections are identified.
Ein großer Nachteil dieses Verfahrens liegt insbesondere darin, dass eine Vielzahl von ungesteuerten und damit zufälligen einzelnen Trajektorien ausgewertet werden muss, wobei unterschiedliche Zuverlässigkeiten für die gemessenen Trajektorien bestimmt werden, um verlässliche Daten zu erhalten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren bereitzustellen, mit dem es möglich ist, ein 3D-Modell einer Umgebung aus Daten unterschiedlicher Herkunft bzw. Messverfahren und unterschiedlicher Genauigkeit zu einer gemeinsamen Datenbasis zusammenzuführen und dabei die Datenmenge eines 3D-Geländemodells so zu reduzieren und zu steuern, dass unterschiedliche Endgeräte verschiedener Leistungsfähigkeit quasi in Echtzeit die Daten für ihre Anwendungen verwerten können. Hierbei sollen auch bewegliche Objekte im Datenmodell erfasst und ihre Bewegung im Umfeld simuliert werden können. A major disadvantage of this method is, in particular, that a large number of uncontrolled and therefore random individual trajectories must be evaluated, whereby different reliabilities for the measured trajectories are determined in order to obtain reliable data. The object of the present invention is to provide a method with which it is possible to combine a 3D model of an environment from data of different origin or measuring methods and different accuracy into a common database, thereby reducing and reducing the amount of data of a 3D terrain model to control that different end devices of different performance can use the data for their applications in near real time. Here also movable objects in the data model are to be detected and their movement in the environment can be simulated.
Es ist auch Aufgabe der Erfindung, einen Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge bereitzustellen, die ein 3D-Modell einer Umgebung aus Daten unterschiedlicher Herkunft bzw. Messverfahren und unterschiedlicher Genauigkeit zu einer gemeinsamen Datenbasis zusammenführt und dabei die Datenmenge eines 3D-Geländemodells so reduziert und steuert, dass unter- schiedliche Endgeräte verschiedener Leistungsfähigkeit quasi in Echtzeit die Daten für ihre Anwendungen verwerten können. Weiterhin soll eine Rechneranlage zur Verfügung gestellt werden, die so eingerichtet ist, dass sie ein 3D-Modell einer Umgebung aus Daten unterschiedlicher Herkunft bzw. Messverfahren und unterschiedlicher Genauigkeit zu einer ge- meinsamen Datenbasis zusammenführt und dabei die Datenmenge eines SD- Geländemodells so reduziert und steuert, dass unterschiedliche Endgeräte verschiedener Leistungsfähigkeit quasi in Echtzeit die Daten für ihre Anwendungen verwerten können. Hierbei sollen auch bewegliche Objekte im Datenmodell er- fasst und ihre Bewegung im Umfeld simuliert werden können. It is also an object of the invention to provide a data carrier with data stored on it or for the transmission via a data network, signal representing signal sequence, which brings together a 3D model of an environment of data from different sources or measurement methods and different accuracy to a common database and In doing so, the data volume of a 3D terrain model is reduced and controlled in such a way that different end devices of different performance can use the data for their applications in near real time. Furthermore, a computer system is to be provided which is set up in such a way that it merges a 3D model of an environment from data of different origin or measuring methods and different accuracy into a common database, thus reducing and reducing the data volume of an SD terrain model controls that different end devices of different performance can use the data for their applications in near real time. In the process, moving objects should also be recorded in the data model and their movement in the environment simulated.
Weiterhin soll ein Computerprogramm mit Programmcode zur Verfügung gestellt werden, welches die Verfahrensschritte durchführt, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einem Computernetzwerk ausgeführt wird. Der Programmcode kann entweder auf einem Datenträger gespeichert sein, der das Verfahren als maschinenies- und ausführbares Programm enthält, oder in einem Computernetzwerk wie z.B. das Internet für Client-Server-Systeme zur Verfügung gestellt werden, die mithilfe des Programms betrieben werden. Furthermore, a computer program with program code is provided, which performs the method steps when the computer program is executed on a computer or a computer network. The program code may either be stored on a data carrier containing the method as a machine-readable and executable program, or in a computer network such as e.g. the Internet is made available to client-server systems running the program.
Diese Aufgaben werden durch das erfindungsgemäße Verfahren gemäß Anspruch 1 , einen Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß Anspruch 7, eine Rechneranlage, eingerichtet als Client-Server-System gemäß Anspruch 13 und ein Computerprogramm mit Programmcode gemäß Anspruch 19 gelöst. These objects are by the inventive method according to claim 1, a data carrier with stored data or suitable for transmission over a data network, signal representing signal sequence according to claim 7, a computer system, set up as a client-server system according to claim 13 and a computer program Program code solved according to claim 19.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstände der abhängigen Ansprüche. Advantageous developments are subject matters of the dependent claims.
Wenn ein 3D-Datenmodell für eine Umgebung erstellt werden soll, so liegen in der Regel bereits Messdaten oder Konstruktionsdaten für die Umgebung und die sich in der Umgebung befindlichen Objekte vor, die zusammengeführt, überprüft und gegebenenfalls durch weitere Messungen ergänzt werden können. Ein Datenpunkt wird dabei durch 3 räumliche Koordinaten und gegebenenfalls durch eine zeitliche Koordinate definiert. Ein Datenpunkt kann als Mess- punkt aus einer 3D-Messung entstehen oder als 3D- bzw. 4D-Koordinaten durch Berechnungen bei Planungen oder durch händische Eingabe erzeugt werden. Da es sich hierbei i.a. um unterschiedlich gewonnene Daten mit unterschiedlichen Genauigkeiten handelt, müssen die Daten aufbereitet werden, um eine allgemeine Datenbasis zu schaffen. If a 3D data model is to be created for an environment, measurement data or design data for the environment and the surrounding objects are usually already available, which can be merged, checked and possibly supplemented by further measurements. A data point is defined by 3 spatial coordinates and optionally by a temporal coordinate. A data point can originate as a measurement point from a 3D measurement or as 3D or 4D coordinates by calculations during planning or by manual input become. Since these are generally different data obtained with different accuracies, the data must be prepared in order to create a general database.
Für die Leistungsfähigkeit jeglicher Anwendung, die auf die Datenbasis zugreift, ist darauf zu achten, dass die Datenmenge der Datenbasis möglichst so reduziert wird, dass nur die unbedingt erforderlichen Daten zur Verfügung stehen. Insbesondere bei der Verwendung unterschiedlicher Applikationen für die Daten, die gegebenenfalls auch auf unterschiedlich leistungsfähigen Endgeräten verarbeitet und angezeigt werden sollen, muss die Datenmenge aus der Daten- basis weiter komprimiert werden, um auf die Leistungsfähigkeit der Endgeräte bzw. der mit ihnen verbundenen Anzeigeeinheiten Rücksicht zu nehmen.  For the performance of any application that accesses the database, care should be taken to reduce the amount of data in the database as much as possible so that only the essential data is available. In particular, when using different applications for the data, which may also be processed and displayed on different powerful terminals, the amount of data from the database needs to be further compressed in order to respect the performance of the terminals or the display units connected to them to take.
Das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 reduziert die Datenmenge in der Datenbasis, indem die Positions- und Zeitkoordinaten der Datenpunkte der 3D-Umgebung und der darin befindlichen Objekte in Abhängigkeit der Relevanz der Objekte variiert werden. The inventive method according to claim 1 reduces the amount of data in the database by the position and time coordinates of the data points of the 3D environment and the objects therein are varied depending on the relevance of the objects.
Grundsätzlich liegen die 3D-Daten in den durch die unterschiedlichen Datenquellen gelieferten Genauigkeiten vor. Die Genauigkeit der Messdaten ist im Wesentlichen bestimmt durch die Dichte der Messpunkte. Je höher die räumli- che Messpunktdichte, desto genauer sind die Informationen über ein Objekt, sofern die Genauigkeit der einzelnen Messung für einen Messpunkt passend gewählt ist.  Basically, the 3D data is present in the accuracies provided by the different data sources. The accuracy of the measured data is essentially determined by the density of the measuring points. The higher the spatial measurement point density, the more accurate the information about an object, provided that the accuracy of the individual measurement has been selected appropriately for a measurement point.
Es ist jedoch im Allgemeinen möglich, dass die durch die Datenquellen gelieferten Genauigkeiten zumindest für Teilbereiche der Umgebung bzw. für einen Teil der Objekte besser sind, als es für die vorgesehenen Applikationen erforderlich ist. So ist es beispielsweise für eine Verkehrssimulationsanwendung nicht erforderlich, Objekte außerhalb der Verkehrswege mit der gleichen hohen Genauigkeit zu behandeln wie die Verkehrswege selbst.  However, it is generally possible that the accuracies provided by the data sources are better, at least for subregions of the environment or for a part of the objects, than is necessary for the intended applications. For example, for a traffic simulation application, it is not necessary to treat objects outside the traffic routes with the same high accuracy as the traffic routes themselves.
Erfindungsgemäß werden deshalb die Objekte und die Umgebung in Kategorien eingeteilt (im Folgenden stets zusammengefasst als Objektkategorien bezeichnet). Den Objektkategorien wird jeweils eine Mindestanforderung an die Genauigkeit zugewiesen. Die Anforderung an die Genauigkeit wird durch die Relevanz der Objektkategorie für die vorgesehenen Applikationen gewählt. Wenn z. B. alle vorgesehenen Applikationen eine bestimmte Objektkategorie als wenig re- levant bewerten, kann die räumliche Dichte der Messdaten für diese Objektkategorien entsprechend gering gewählt werden. Objektkategorien, denen eine hohe Relevanz zugewiesen wird, erhalten eine entsprechend höhere Anforderung an die räumliche Dichte der Datenpunkte. Therefore, according to the invention, the objects and the environment are classified into categories (hereinafter always referred to collectively as object categories). The object categories are each assigned a minimum requirement for accuracy. The requirement for accuracy is selected by the relevance of the object category for the intended applications. If z. If, for example, all intended applications evaluate a particular object category as less relevant, the spatial density of the measured data for these object categories can be selected to be correspondingly low. Object categories, which have a assigned a high relevance, get a correspondingly higher demand on the spatial density of the data points.
Objektkategorien gleicher Genauigkeit werden entsprechenden Clustern zugeordnet.  Object categories of the same accuracy are assigned to corresponding clusters.
Zur Einteilung in die Objektkategorien können gegebenenfalls Attribute zu den vorhandenen Messdaten ausgewertet werden. So sind beispielsweise die Messdaten, die aus Landvermessungen stammen, in der Regel mit kurzen Beschreibungen der Messpunkte versehen, die für diese Auswertung verwendet werden können. So können beispielsweise alle Objekte, die bei der Bewegung eines Fahrzeugs auf einem Verkehrsweg als begrenzend anzusehen sind, mit der gleichen Genauigkeit in der Datenbasis gespeichert werden. If necessary, attributes for the existing measurement data can be evaluated for classification into the object categories. Thus, for example, the measurement data, which originate from surveying, usually provided with short descriptions of the measuring points that can be used for this evaluation. For example, all objects which are to be regarded as limiting during the movement of a vehicle along a traffic route can be stored in the database with the same accuracy.
Da somit nur für die Objektkategorien, für deren Behandlung eine hohe Genauigkeit erforderlich ist, eine hohe Datenpunktdichte vorgehalten wird, während andere Objektkategorien mit einer geringeren Datenpunktdichte behandelt wer- den, ergibt sich eine deutliche Reduzierung der Datenmenge und somit des Speicherbedarfs für die Datenbasis. Weiterhin müssen für die Verarbeitung der Daten weniger Daten in Betracht gezogen werden, was die Verarbeitungsgeschwindigkeit deutlich steigert. Since only a high data point density is maintained for the object categories whose treatment requires a high degree of accuracy, while other object categories are treated with a lower data point density, the data volume and hence the storage requirements for the database are significantly reduced. Furthermore, less data has to be considered for the processing of the data, which significantly increases the processing speed.
Da auf die Datenbasis unterschiedliche Applikationen zugreifen, werden die Daten erfindungsgemäß außerdem so aufbereitet, dass Nutzer mit einfachen Endgeräten die Daten in einer anderen, auf die Leistungsfähigkeit seines Endgeräts abgestimmten Form erhalten, als Nutzer, die leistungsfähigere Rechner zur Verfügung haben. Ein Nutzer mit einem einfachen Navigationsgerät ist beispielsweise ein Mitarbeiter mit einem GSM-R-Endgerät, der zu Wartungs- oder Landschaftspflegearbeiten an einen bestimmten Ort geschickt werden soll. Die Datenmenge und Detailtreue der Positionsbestimmungen für die Objekte muss hier wesentlich geringer sein, als z.B. für einen Planer, der an einem Rechner mithilfe der Datenbasis einen Verkehrsweg mit den zugehörigen Komponenten planen soll. Deshalb werden z.B. Gebäude, die an einem Verkehrsweg liegen, für die Landschaftspflege-Applikation mit einer geringeren Auflösung dargestellt als für die Planungsapplikation. Dementsprechend müssen ausreichend viele Objektkategorien geschaffen werden, denen je nach Applikation unterschiedliche Genauigkeiten zugewiesen werden können.  Since access to the database different applications, the data are also processed according to the invention so that users with simple devices receive the data in another, tailored to the performance of his terminal form, as users who have more powerful computers available. For example, a user with a simple navigation device is an employee with a GSM-R terminal that is to be sent to a specific location for maintenance or landscaping. The amount of data and the detail of the position determinations for the objects must here be significantly less than e.g. for a planner, who is to use the database to plan a traffic route with the associated components on a computer. Therefore, e.g. Buildings that are located on a traffic route, presented for the landscape care application with a lower resolution than for the planning application. Accordingly, a sufficient number of object categories must be created, which can be assigned different accuracies depending on the application.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es somit, dass auch Endgeräte mit geringer Leistungsfähigkeit die Daten in einer verwertbaren Form verarbeiten und darstellen können. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 4 beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen des Anspruchs 1 , wobei die Datenmenge jeweils weiter reduziert wird. Gemäß Anspruch 2 werden bei der Zusammenführung der Daten aus unterschiedlichen Datenquellen die redundanten Datenpunkte ermittelt und gelöscht. Redundante Daten liegen vor, wenn Datenpunkte im Rahmen der Messgenauigkeit die gleichen Positionsdaten aufweisen und diese Datenpunkte dem gleichen Objekt zugewiesen sind. Redundante Daten werden gelöscht, sodass je- der Datenpunkt nur einmal in der Datenbasis enthalten ist. The method according to the invention thus makes it possible for terminals with low performance to be able to process and display the data in a usable form. The dependent claims 2 to 4 describe advantageous embodiments of claim 1, wherein the amount of data is further reduced in each case. According to claim 2, the redundant data points are determined and deleted when merging the data from different data sources. Redundant data exists when data points have the same position data within the measurement accuracy and these data points are assigned to the same object. Redundant data is deleted so that each data point is contained only once in the database.
Weiterhin ist es gegebenenfalls vorteilhaft, auch valide Datenpunkte aus der Datenbasis zu entfernen, die durch ein Interpolationsverfahren berechnet werden können. Das bedeutet, dass bei der Aufbereitung der Daten auch Daten- punkte entfernt werden, die eigentlich für die geforderte Genauigkeit der zugewiesenen Objektkategorie zweckmäßig sind . Voraussetzung hierfür ist, dass diese Daten im Rahmen der geforderten Genauigkeit aus den umliegenden Datenpunkten berechnet werden können. Bei linien- und flächenhaften Gebilden verwendet man zur Berechnung Verfahren der linearen Interpolation, wie z.B. Polylines und Triangulierungen. Für gekrümmte Linien werden beispielsweise angepasste Kurven- und Flächensplines verwendet. Furthermore, it may be advantageous to also remove valid data points from the database, which can be calculated by an interpolation method. This means that data points that are actually appropriate for the required accuracy of the assigned object category are also removed during the preparation of the data. The prerequisite for this is that this data can be calculated within the required accuracy from the surrounding data points. For line and area entities, linear interpolation methods are used, such as linear interpolation. Polylines and triangulations. For curved lines, for example, fitted curve and surface splines are used.
Vorteilhaft werden häufig vorkommende Objekte durch algorithmische Objekte ersetzt. Wenn eine Datenanalyse ergibt, dass die Messwerte im Rahmen der Messgenauigkeit ein solches Objekt korrekt abbilden, ist es nicht erforderlich, das Objekt durch konkrete Messpunkte abzubilden. Stattdessen kann das Objekt in vereinfachter Form durch ein algorithmisches Objekt simuliert oder berechnet werden, was die Datenmenge in der Datenbasis erheblich reduziert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Messdaten vom Rauschanteil befreit werden. Insbesondere bei 3D-Scans gibt es bestimmte Messdatenanteile, die keinen tatsächlich vorhandenen Objekten zugeordnet werden können. Diese Messpunkte werden herausgefiltert, indem die Scandaten mit den anderen Daten im 3D-Modell verglichen werden. Abweichungen zu den anderen im Daten- modell erfassten Daten können auftreten, wenn Objekte neu hinzugefügt oder entfernt wurden. Weiterhin können sich im Datensatz bereits enthaltene Objek- te verändert haben, z.B. wenn sich ein Randstein einer Bahnsteigkante verschoben hat. Solche Daten werden mithilfe der Objekt- und Kantenerkennung erkannt. Datenpunkte, die bei solchen Analysemethoden nicht sinnvoll zugeordnet werden können, sind entweder vom Bearbeiter genauer zu untersuchen oder können als Rauschen klassifiziert und gelöscht werden. Eine genauere Untersuchung ist insbesondere in den Bereichen des 3D-Modells angezeigt, wo hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Hierfür werden die potentiellen Rauschpunkte gespeichert und dem Benutzer mit entsprechendem Hinweis an der Anzeigeeinheit dargestellt. Advantageously, frequently occurring objects are replaced by algorithmic objects. If a data analysis shows that the measured values accurately reflect such an object within the scope of the measuring accuracy, it is not necessary to map the object by concrete measuring points. Instead, the object can be simulated or computed in a simplified form by an algorithmic object, which significantly reduces the amount of data in the database. Furthermore, it is advantageous if the measurement data are released from the noise component. Especially with 3D scans, there are certain measured data shares that can not be assigned to actually existing objects. These measurement points are filtered out by comparing the scan data with the other data in the 3D model. Deviations from the other data collected in the data model can occur when objects have been added or removed. Furthermore, objec- te have changed, for example, when a curb of a platform edge has moved. Such data is detected using object and edge detection. Data points that can not be meaningfully assigned to such analysis methods are either to be examined more closely by the processor or can be classified as noise and deleted. A closer examination is particularly indicated in the areas of the 3D model, where high security requirements are made. For this purpose, the potential noise points are stored and presented to the user with a corresponding note on the display unit.
Gemäß Anspruch 3 werden den Datenpunkten neben Mess- und Darstellungstoleranzen auch Wichtungen zugewiesen. Die jeweiligen Wichtungen und ihre Verknüpfung in einer gemeinsamen Funktion kennzeichnen, welche Gültigkeit ein Maß für ein bestimmtes Messverfahren im 3D-Modell besitzt. Bei der Inter- polation von Punkten oder Flächen zwischen den für das Datenmodell verwendeten Datenpunkten werden Basisvektoren des zugrundeliegenden lokalen Koordinatensystems verwendet. Diese beziehen sich i.a. auf Punkte unterschiedlicher Genauigkeit. Der Ortsvektor zu einem interpolierten Punkt wird als Linearkombination der Basisvektoren dargestellt, die mit der Genauigkeit der zugehö- rigen Basispunkte gewichtet sind. Somit ergibt sich eine Linearkombination der Wichtungen, die Auskunft über die Genauigkeit des interpolierten Punkts bzw. der interpolierten Fläche liefert. In accordance with claim 3, weightings are also assigned to the data points in addition to measurement and display tolerances. The respective weights and their combination in a common function characterize the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model. When interpolating points or areas between the data points used for the data model, basis vectors of the underlying local coordinate system are used. These relate i.a. on points of different accuracy. The position vector to an interpolated point is represented as a linear combination of the basis vectors, which are weighted with the accuracy of the associated base points. This results in a linear combination of the weights, which provides information about the accuracy of the interpolated point or the interpolated surface.
Maße zwischen eingemessenen Punkten besitzen eine hohe Wichtung, Maße zwischen eingemessenen Punkten und interpolierten Punkten besitzen eine geringere Wichtung.  Measurements between measured points have a high weighting, dimensions between measured points and interpolated points have a lower weighting.
Gemäß Anspruch 4 ist eine 3D-Darstellung einer Strecke eines Schienenetzes für spurgeführten Verkehr ein Anwendungsfeld für die Erfindung, z.B. eine Eisenbahnstrecke. Hier ist es vorteilhaft, die Raumordnung einer Umgebung um die Strecke zu definieren, indem der Abstand der Objekte zum Gleis bestimmt wird. According to claim 4, a 3D representation of a track of a railroad tracked traffic is an application field for the invention, e.g. a railway line. Here it is advantageous to define the spatial arrangement of an environment around the track by determining the distance of the objects to the track.
Als Maß für die Relevanz der Objektdaten werden sicherheitstechnische Aspekte gewählt.  As a measure of the relevance of the object data safety aspects are selected.
Die Gleise von Eisenbahnnetzen sind i.a. von Vermessern auf den Millimeter genau vermessen worden. Diese Messwerte sind deshalb eine ideale Basis, um als Bezugssystem für die Bestimmung der Position von Objekten in der Umgebung relativ zum Gleis zu dienen. The tracks of railway networks were generally surveyed by surveyors to the millimeter. These measurements are therefore an ideal basis for to serve as a reference system for determining the position of objects in the environment relative to the track.
Die Elemente der Leit- und Sicherheitstechnik sind i.a. mit einer geringeren Auflösung als die Schienen vermessen.  The elements of the control and safety technology are i.a. measured at a lower resolution than the rails.
Ähnliches gilt für bauliche Objekte, die sich in der Nähe des Lichtraumprofils befinden. The same applies to structural objects that are close to the clearance gauge.
Weiter entfernt liegende Objekte oder Daten der Vegetation können mit einer noch geringeren Auflösung behandelt werden, da sie keinen großen Einfluss auf die Sicherheit des Bahnbetriebs ausüben.  More distant objects or vegetation data can be treated with even lower resolution, as they do not exert much influence on the safety of the railway operations.
Die Erfindung erlaubt es auch, aufgrund der unterschiedlichen Objektkategorien, ein verallgemeinertes, hierarchisches Messprinzip gemäß Anspruch 5 zu verwenden. The invention also makes it possible, due to the different object categories, to use a generalized, hierarchical measuring principle according to claim 5.
Bei einem herkömmlichen 3D-Modell dient der Abstand zwischen zwei Punkten zum Definieren der Raumordnung.  In a conventional 3D model, the distance between two points is used to define the spatial order.
Beim hierarchischen Messprinzip wird beispielsweise innerhalb des Modells die Raumordnung durch Abstände zwischen Objekten gleicher Relevanz-Cluster gemessen. Es werden nur Messrelationen zugelassen, die zueinander passende Objekte betreffen, wie z.B. Bahnsteig und Gleis, Gleis und Bahnübergang, Gebäude und Wege im Gebäude und außerhalb des Gebäudes, Brücke und In the case of the hierarchical measuring principle, for example, within the model, the spatial arrangement is measured by distances between objects of the same relevance cluster. Only measurement relations are allowed which relate to matching objects, e.g. Platform and track, track and level crossing, buildings and paths in the building and outside the building, bridge and
Gleis, etc. Gleichzeitig können in der hierarchischen Raumordnung auch Objekte innerhalb des gleichen Clusters als nicht zusammengehörend eingeordnet sein und somit nicht gegeneinander vermessen werden. Track, etc. At the same time, in the hierarchical spatial arrangement, objects within the same cluster may also be classified as not belonging together and thus not measured against each other.
Durch das Vorhandensein eines 3D-Modells können sich große Vorteile in der Art der Bemaßung unter dem Aspekt von Hierarchien ergeben. So können Dinge gegeneinander gemessen werden, die eine besondere Bedeutung besitzen. Diese Bedeutung muss nicht für den ganzen Raum zur Verfügung stehen. Das ergibt deutliche Vorteile im Hinblick auf Auswertbarkeit, Speicher- und Rechenzeitbedarf. So kann unter Umständen ein Abstand zwischen zwei Orten je nach Bedeutung über unterschiedliche Wege angegeben werden. The presence of a 3D model can yield great advantages in terms of dimensioning from the aspect of hierarchies. So things can be measured against each other, which have a special meaning. This meaning does not have to be available for the whole room. This results in significant advantages in terms of readability, memory and computing time. Thus, under certain circumstances, a distance between two locations can be specified depending on the importance of different ways.
Gemäß Anspruch 6 wird die Gültigkeit des Datenmodells durch 3D-Messungen verifiziert und/oder aktualisiert. Als Bezugssystem für die Verifzierungsmessung wird das Bezugssystem des Datenmodells gewählt, so dass die Objekte in der Umgebung gegen das Datenmodell-Bezugssystem vermessen werden. Beispielsweise dient demnach bei einer Eisenbahnstrecke das Gleis als Bezugssystem. Die Messung zur Verifizierung des Datenmodells erfolgt somit derart, dass alle Objekte gegen das im Datenmodell festgelegte Gleis gemessen werden. According to claim 6, the validity of the data model is verified and / or updated by 3D measurements. As reference system for the verification measurement, the reference system of the data model is selected so that the objects in the environment are measured against the data model reference system. For example, therefore, the railway serves as a reference system for a railway line. The measurement for verifying the data model is thus carried out in such a way that all objects are measured against the track specified in the data model.
Ansprüche 7 bis 12 beschreiben einen Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge, wobei die Daten ein Programm zum Ablauf auf einer Datenverarbeitungsanlage darstellen, welches die in den Ansprüchen 1 bis 6 be- schriebenen Verfahrensansprüche umsetzen, wenn das Programm auf einem Computer, Computernetzwerk oder über das Internet ausgeführt wird. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird hinsichtlich dieser Anspruchsgegenstände im Wesentlichen auf die zuvor beschriebenen Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 6 verwiesen. Claims 7 to 12 describe a data carrier with data stored thereon or signal sequence representing data suitable for transmission via a data network, the data representing a program for execution on a data processing system, which implement the method claims described in claims 1 to 6, if the program is running on a computer, computer network or over the Internet. In order to avoid repetition, reference is essentially made to the previously described statements relating to claims 1 to 6 with regard to these subject matters.
Ansprüche 13 bis 18 beschreiben eine Rechneranlage, die als Client-Server- System so eingerichtet ist, dass sie die in den Ansprüchen 1 bis 6 beschriebenen Verfahrensansprüche umsetzt. Auch hier wird zur Vermeidung von Wiederholungen im Wesentlichen auf die zuvor beschriebenen Ausführungen zu den Ansprüchen 1 bis 6 verwiesen. Claims 13 to 18 describe a computer system, which is set up as a client-server system so that it implements the method claims described in claims 1 to 6. Again, to avoid repetition, reference is essentially made to the previously described embodiments of the claims 1 to 6.
Die Rechneranlage ist mit ihrem Client-Server-System so eingerichtet, dass auf dem Server mindestens eine Datenbank installiert ist, welche die Positionsdaten und alle zugehörigen Attribute enthält. Weiterhin enthält sie Bibliotheken mit Modellen von Standardobjekten, die für die relevanten Anwendungen geeignet sind. Die Kommunikation zwischen Client und Server erfolgt über ein geeignetes Protokoll, z.B. über das Internet.  The computer system is set up with its client-server system in such a way that at least one database containing the position data and all associated attributes is installed on the server. It also contains libraries of standard object models suitable for the relevant applications. The communication between client and server takes place via a suitable protocol, e.g. over the internet.
Anspruch 19 beschreibt ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Computerprogramm auf einem Computer, einem Computernetzwerk oder über das Internet ausgeführt wird. Unter einem Computerprogramm ist eine maschinenies- und ausführbare Befehlsfolge zu verstehen, welche durch Speicherung, z.B. auf einem Datenträger oder in einem flüchtigen oder nichtflüchtigen Speicherbaustein eines Computers, oder durch Signale, die über das Internet versendet werden, verkörpert ist. Dabei braucht das Computerprogramm nicht in einer unmittelbar ausführbaren Form vorzuliegen; es kann auch in einer für die Installation auf einem Benutzerrechner vorbereiteten Form vorliegen. Claim 19 describes a computer program with program code for performing all method steps according to at least one of claims 1 to 6, when the computer program is executed on a computer, a computer network or via the Internet. A computer program is to be understood as a machine-executable and executable sequence which is embodied by storage, for example on a data carrier or in a volatile or nonvolatile memory module of a computer, or by signals which are sent via the Internet. The computer program does not need to be in an immediately executable form; it can also in a form prepared for installation on a user's computer.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen und zwei Figuren näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments and two figures.
Fig. 1 zeigt die grundlegenden Elemente des erfindungsgemäßen SD- Datenmodells und wie die unterschiedlichen Messdaten auf einer Datenverarbeitungsanlage zusammengeführt werden. Die Raumordnung des dreidimensi- onalen Raums wird durch Gebäude, Wege/Straßen etc., technische Anlagen wie z.B. Komponenten der Leit- und Sicherungstechnik und dem Geländeverlauf, zu dem auch Vegetation o.ä. zu zählen ist, gebildet, indem alle diese Elemente auf die hochgenau vermessenen Gleise und Referenzpunkte bezogen werden. Fig. 1 shows the basic elements of the SD data model according to the invention and how the different measurement data are combined on a data processing system. The spatial arrangement of the three-dimensional space is determined by buildings, paths / roads etc., technical installations such as e.g. Components of the control and safety technology and the terrain, to which also vegetation or similar is counted, by all these elements are related to the highly accurately measured tracks and reference points.
Im System liegen die Daten zu unterschiedlichen Aspekten vor. Die Geometrie der Objekte und der Umgebung wird durch die räumlichen und ggf. zeitlichen Datenkomponenten beschrieben. Die Beschreibung der Vernetzung der Daten ermöglicht es, die Daten in spezifische Zusammenhänge zu bringen. So ist es beispielsweise möglich, die geometrischen Zusammenhänge in unterschiedli- chen Geomodellen zu beschreiben. The system has data on different aspects. The geometry of the objects and the environment is described by the spatial and possibly temporal data components. The description of the networking of the data makes it possible to bring the data into specific contexts. For example, it is possible to describe the geometric relationships in different geo-models.
Weiterhin ist es z.B. möglich, andere Zusammenhänge durch eine funktionelle Vernetzung zu beschreiben, z.B. bei der Simulation von funktionell zusammenhängenden Signalanlagen.  Furthermore, it is e.g. possible to describe other relationships through functional networking, e.g. in the simulation of functionally connected signaling systems.
Zeitlich abhängige Zustände bzw. Attribute veränderlicher Objekte sind in der Figur durch die Begriffe Zustand/Aktion zusammengefasst.  Time-dependent states or attributes of variable objects are summarized in the figure by the terms state / action.
Die Historie der Daten und der durch die Daten beschriebenen Objekte kann verfolgt werden, wenn man die Planungen und das gemessene Modell mit der Realität über die Zeit vergleicht.  The history of the data and objects described by the data can be tracked by comparing the plans and the model being measured to reality over time.
Die unterschiedlichen Daten unterschiedlicher Genauigkeiten werden in einer Datenverarbeitungsanlage geeignet zusammengefasst. Konstruktionsdaten werden mit Messdaten aus terrestrischer Vermessung, Bild/Film-Aufnahmen und 3D-Scans zusammengeführt. Mithilfe der Datenverarbeitungsanlage ist es nun möglich, weitere Messungen im digitalen 3D-Datenmodell in der Datenverarbeitungsanlage durchzuführen.  The different data of different accuracies are suitably combined in a data processing system. Design data is merged with measurement data from terrestrial surveying, image / film recordings and 3D scans. Using the data processing system, it is now possible to perform further measurements in the digital 3D data model in the data processing system.
Bei der Validierung des Datenmodells werden Messungen zwischen der realen Szenerie und dem Datenmodell durchgeführt (Differenzmessverfahren). Die Messung orientiert sich dabei an unterschiedlichen Genauigkeitsstufen und bezieht sich auf Punkte, Linien und Flächen im Datenmodell, denen eine besonders hohe Genauigkeit zugeschrieben ist. When validating the data model, measurements are taken between the real scene and the data model (differential measurement method). The Measurement is based on different degrees of accuracy and refers to points, lines and surfaces in the data model, which are attributed to a particularly high accuracy.
Im Unterschied zum Stand der Technik wird also die Raumordnung nicht durch gemessene Abstände zwischen eingemessenen Messpunkten definiert, sondern durch Abstände zwischen realen Objekten und Basispunkten/-Linien/-Flächen im Datenmodell. Diese Basispunkte/-Linien/-Flächen müssen nicht notwendigerweise real existierende Objekte darstellen, sodass abstrakte Messungen sowohl im Modell selbst als auch zwischen der realen Umwelt und dem Modell möglich werden.  In contrast to the prior art, spatial planning is therefore not defined by measured distances between measured measuring points, but by distances between real objects and basis points / lines / surfaces in the data model. These base points / lines / surfaces do not necessarily have to represent real existing objects, so that abstract measurements are possible both in the model itself and between the real environment and the model.
Fig. 2 zeigt, wie Objektkategorien beispielhaft anhand ihrer Sicherheitsrelevanz für ein Schienenverkehrsnetz in unterschiedliche Cluster eingeteilt werden. Je nach Sicherheitsrelevanz sind unterschiedliche Anforderungen an die Genauig- keit der Daten definiert. Die höchsten Anforderungen an die Genauigkeit der Positionsdaten werden hier an die Schienen gestellt. Die Lage der Schienen bildet den Bezugspunkt für die Raumordnung der gesamten dreidimensionalen Szenerie. Die Clusterung erfolgt mithilfe von Wichtungen unterschiedlicher Bereiche gemäß der Sicherheitsrelevanz für eine ausreichend hohe Genauigkeit bei niedriger Datendichte. Je größer die Wichtung, desto höher sind die Anforderungen an die Genauigkeit der Daten des 3D-Datenmodells. Die Schienen und die Objekte in enger Umgebung zu den Schienen, wie z. B. die Elemente der Leit- und Sicherheitstechnik und der Bahnsteig, sind in der Figur mit der Wichtung von w = 100 bewertet. Dem Böschungs-Gelände im Umfeld des Glei- ses ist eine Wichtung w = 70 zugewiesen, es wird also mit einer etwas geringeren Genauigkeit behandelt. Weiter entfernt liegende Objekte wie die Gebäude erhalten eine Wichtung w = 50, da die Sicherheitsrelevanz für den Betrieb auf dem Schienenverkehrsweg entsprechend geringer bewertet wird. Die geringste Genauigkeit ist mit einer Wichtung von w = 20 für den Waldbereich angegeben. In einem ersten Beispiel soll ein 3D-Datenmodell erstellt werden für eine Strecke eines Eisenbahnschienennetzes. Alle für die Strecken-Infrastruktur relevanten Objekte sollen darin abgebildet sein. Hierzu gehören neben den Positionsdaten der Gleise z.B. auch die Positionsdaten der Komponenten der Leit- und Sicherungstechnik, Bahnübergänge, bauliche Objekte, die das Lichtraumprofil auf den Bahn-Strecken begrenzen, wie z.B. Brücken, Tunnels, Oberleitungsmasten, Schilder, etc. , sowie bauliche Objekte, die charakteristisch für das Um- feld um die Bahnstrecke sind und schließlich natürliche Objekte, wie z.B. die Vegetation. FIG. 2 shows how object categories are divided into different clusters by way of example on the basis of their safety relevance for a rail transport network. Depending on the safety relevance, different requirements for the accuracy of the data are defined. The highest demands on the accuracy of the position data are placed here on the rails. The position of the rails forms the reference point for the spatial arrangement of the entire three-dimensional scenery. Clustering is performed using weights from different areas according to security relevance for sufficiently high accuracy at low data density. The higher the weight, the higher the accuracy requirements of the 3D data model data. The rails and the objects in close proximity to the rails, such. As the elements of the control and safety technology and the platform, are rated in the figure with the weighting of w = 100. The slope area around the track is assigned a weighting w = 70, so it is treated with a slightly lower accuracy. More distant objects such as buildings receive a weighting w = 50, since the safety relevance for operation on the rail transport route is correspondingly lower. The lowest accuracy is given with a weighting of w = 20 for the forest area. In a first example, a 3D data model is to be created for a railway track network. All objects relevant to the route infrastructure should be displayed in it. In addition to the position data of the tracks, this also includes, for example, the position data of the components of the control and safety technology, level crossings, structural objects that limit the gauge on the railway tracks, such as bridges, tunnels, overhead masts, signs, etc., as well as structural objects characteristic of the conversion fields around the railway line and finally natural objects, such as the vegetation.
Das 3D-Datenmodell soll auf die Form der Erde Bezug nehmen. Es werden keine Projektionen vorgenommen, wie bei herkömmlichen Verfahren, sondern das Modell folgt der Erdkrümmung bzw. mindestens einem zugrundeliegenden Geoid-Modell.  The 3D data model should refer to the shape of the earth. No projections are made as in conventional methods, but the model follows the earth curvature or at least one underlying geoid model.
Da unterschiedliche Applikationen die Daten verwenden sollen, ist es erforderlich, die Daten so aufzubereiten, dass Nutzer mit einfachen Endgeräten die Daten in einer anderen, auf die Leistungsfähigkeit ihres Endgeräts abgestimmten Form erhalten, als Nutzer, die leistungsfähigere Rechner zur Verfügung haben. Ein Nutzer mit einem einfachen Navigationsgerät ist beispielsweise ein Mitarbeiter mit einem GSM-R-Endgerät, der zu Wartungs- oder Landschaftspflegearbeiten an einen bestimmten Ort geschickt werden soll. Die Datenmenge und Detailtreue der Positionsbestimmungen muss hier wesentlich geringer sein, als z.B. für einen Planer, der an einem PC ein neues Deckungssignal an einem Haltepunkt planen soll.  Since different applications are to use the data, it is necessary to prepare the data in such a way that users with simple terminals receive the data in another form adapted to the performance of their terminal, than users who have more powerful computers available. For example, a user with a simple navigation device is an employee with a GSM-R terminal that is to be sent to a specific location for maintenance or landscaping. The amount of data and detail of the position determinations must here be much smaller than e.g. for a planner to schedule a new coverage signal at a breakpoint on a PC.
Für einen Prüfer, der entscheiden muss, ob ein Zug mit einer gegebenen Lademaßüberschreitung auf einer vorgegebenen Strecke fahren darf oder nicht, gelten wieder andere Rahmenbedingungen bzgl. der geforderten Detailtreue des gleisnahen Umfelds, die er mit einem leistungsfähigen Rechner auch bewältigen kann.  For an examiner who has to decide whether or not a train is allowed to drive on a given route at a given overshoot, other conditions apply with regard to the required detail of the track-like environment, which he can master with a powerful computer.
Die Datenbasis besitzt ein einheitliches 3D-Modell. Dieses einheitliche 3D- Modell wird auf dem Rechner in erster Linie in Abhängigkeit von gesammelten Daten konstruiert. Um eine für alle erdenklichen Anwendungsfälle geeignete Datenbasis zur Verfügung zu haben, werden die Daten so gesammelt, dass die größtmöglich geforderte Genauigkeit grundsätzlich gewährleistet werden kann. Zunächst einmal müssen alle zur Verfügung stehenden Positions-Daten über die Strecke gesammelt und zusammengeführt werden. The database has a uniform 3D model. This uniform 3D model is constructed on the computer primarily according to collected data. In order to have a database suitable for all conceivable applications, the data is collected in such a way that the greatest possible accuracy can be guaranteed. First of all, all available position data must be collected and merged along the route.
Die Daten liegen in unterschiedlichen Systemen und Arten vor, mit unterschiedlichen Genauigkeiten. Darunter befinden sich umfangreiche 3D-Daten, die durch unterschiedliche 3D-Scanverfahren z.B. durch Laser- oder Ultraschall- o.ä. Scanverfahren gewonnen wurden. The data are available in different systems and types, with different accuracies. Underneath are extensive 3D data generated by different 3D scanning methods, e.g. by laser or ultrasonic or the like Scanning methods were obtained.
Als Datenquellen kommen u.a. in Betracht: As data sources come u.a. in consideration:
- Messdaten aus der terrestrischen Vermessung  - Measurement data from the terrestrial survey
Höhendaten der NASA oder von Hubschrauber-Überflügen 2D- und 3D-Zeichnungen aus Projektplanungen Elevation data from NASA or helicopter flights 2D and 3D drawings from project planning
Photogrammetrische Daten, die aus Aufnahmen des Umfelds mit einer Stereobildkamera, aus Bildern einfacher Kameras oder aus Filmen gewonnen wurden  Photogrammetric data obtained from environmental images taken with a stereo camera, simple camera images, or movies
- 3D-Scans von Laser- oder Ultraschallscannern in der näheren Umgebung  - 3D scans of laser or ultrasound scanners in the vicinity
Insbesondere die 3D-Scans liefern eine große Datenmenge, die nur schwer zu interpretieren ist. Die Daten bestehen aus einer umfangreichen Punktwolke, wobei jedem Messpunkt das passende Objekt zugeordnet werden muss.  In particular, the 3D scans provide a large amount of data that is difficult to interpret. The data consists of an extensive point cloud, whereby each measuring point must be assigned the appropriate object.
Die unterschiedlichen Daten sollen außerdem vereinheitlicht und in einem gemeinsamen Datenformat verwaltet werden. The different data should also be standardized and managed in a common data format.
Für den Bahnbetrieb unnötige Daten sollen ausgefiltert werden. For the railway operation unnecessary data should be filtered out.
Um die Datenmenge, die üblicherweise im Bereich von einigen Terabyte liegt, zu reduzieren und einen möglichst schnellen Zugriff auf die Daten zu erhalten, sollen die Daten komprimiert werden. In order to reduce the amount of data, which is usually in the range of a few terabytes, and to obtain the fastest possible access to the data, the data should be compressed.
Hierfür wird ausgenutzt, dass die unterschiedlichen Genauigkeiten der verschiedenen Messverfahren und die Art der gemessenen Objekte bekannt sind.  For this purpose it is exploited that the different accuracies of the different measuring methods and the type of measured objects are known.
In einem ersten Schritt werden die Messdaten der terrestrischen Vermessung ausgewertet und die Attribute der vermessenen Objekte erfasst, die angeben, um welche Objekte es sich handelt. In a first step, the measurement data of the terrestrial survey are evaluated and the attributes of the measured objects are recorded, which indicate which objects are involved.
Die eingemessenen Datenpunkte werden mit den zugehörigen Referenzpunkten eines Geoid-Modells, z.B. mithilfe von Triangulationsnetzen abgeglichen. Je nach Geo-Modell ist somit sowohl ein Bezug zum geographischen Modell der Erde als auch zu einem Schwerkraft-Modell möglich. Das Schwerkraft-Modell ist z.B. dort sinnvoller als ein rein geographisches Modell der Form der Erde, wo ein der Schwerkraft folgender Abfluss von Wasser berücksichtigt werden muss. Die Objekte werden in unterschiedliche Kategorien eingeteilt. Maßgeblich für die Einteilung der Objekte ist deren sicherheitstechnische Relevanz für den Bahnbetrieb. So wird bei den Objekten unterschieden zwischen Objekten der Bahn-Infrastruktur, baulichen Objekten, die das Lichtraumprofil auf den Bahn- Strecken begrenzen, baulichen Objekten, die charakteristisch für das Umfeld um die Bahnstrecke sind und natürlichen Objekten, wie z.B. Vegetation. Zur Bahninfrastruktur gehören z. B. Gleisbett, Bahnsteige, Komponenten der Leit- und Sicherheitstechnik, Bahnübergänge, etc. Bauliche Objekte, die das The measured data points are compared with the associated reference points of a geoid model, eg with the help of triangulation networks. Depending on the geo-model, it is thus possible to relate both to the geographic model of the earth and to a gravity model. The model of gravity, for example, makes more sense there than a purely geographic model of the shape of the earth, where gravity following the outflow of water must be considered. The objects are divided into different categories. Decisive for the classification of the objects is their safety-related relevance for railway operations. In the case of objects, for example, a distinction is made between objects in the railway infrastructure, structural objects that limit the clearance gauge on the railway lines, structural objects that are characteristic of the surroundings around the railway line, and natural objects such as vegetation. The railway infrastructure includes z. Trackbed, platforms, components of the control and safety technology, level crossings, etc. Structural objects that the
Lichtraumprofil auf den Bahn-Strecken begrenzen, sind z.B. Brücken, Tunnels, Oberleitungsmasten, Schilder, etc. Diese Objektkategorien werden anhand ihrer Sicherheitsrelevanz eingeteilt in unterschiedliche Cluster. Je nach Sicherheits- relevanz sind unterschiedliche Anforderungen an die Genauigkeit der Daten in den jeweiligen Clustern definiert. Limit the gauge space on the pathways are e.g. Bridges, tunnels, trolley masts, signs, etc. These object categories are classified according to their safety relevance into different clusters. Depending on the security relevance, different requirements for the accuracy of the data in the respective clusters are defined.
Die höchsten Anforderungen an die Genauigkeit der Positionsdaten werden an die Schienen gestellt. Die Lage der Schienen bildet auch den Bezugspunkt für die Raumordnung der gesamten dreidimensionalen Szenerie. Die Schienen sind in diesem Beispiel millimetergenau vermessen. Entsprechend werden die Objekte im Schienen-Cluster mit einer Genauigkeit von einem Millimeter im SD- Datenmodell abgespeichert.  The highest demands on the accuracy of the position data are placed on the rails. The position of the rails also forms the reference point for the spatial arrangement of the entire three-dimensional scenery. The rails are measured with millimeter precision in this example. Accordingly, the objects in the rail cluster are stored with an accuracy of one millimeter in the SD data model.
Die Elemente der Leit- und Sicherheitstechnik sollen in diesem Beispiel mit einer geringeren Auflösung als die Schienen vermessen werden. Hier sind die Objekte des zugehörigen Clusters etwa auf den Zentimeter genau zu betrachten. In einer etwas geringeren Genauigkeit sollen die Cluster mit den baulichen Objekten behandelt werden, die sich in der Nähe des Lichtraumprofils befinden. Weiter entfernt liegende Objekte oder Daten bzgl. der Vegetation können mit einer noch geringeren Auflösung behandelt werden.  The elements of the control and safety technology are to be measured in this example with a lower resolution than the rails. Here, the objects of the associated cluster are to be considered approximately to the centimeter. To a lesser extent, the clusters are to be treated with the structural objects that are close to the clearance gauge. More distant objects or vegetation data can be treated with even lower resolution.
Dann erfolgt eine erste Vermischung mit anderen Daten. Hierfür werden die Daten eines Digitalen Geländemodells (DGM) mit den bereits erfassten Daten zusammengeführt. Überall, wo Daten des DGM eine Genauigkeit besitzen, die schlechter ist als es im Cluster für die Objektkategorie gefordert ist, werden die Daten aus der terrestrischen Messung verwendet, sofern sie vorhanden sind. Dort, wo keine anderen Daten vorhanden sind oder die Daten des DGM besser zur Objektkategorie passen, werden die Daten des DGM verwendet. Then a first mixing with other data takes place. For this purpose, the data of a Digital Terrain Model (DTM) are merged with the data already collected. Wherever data of the DGM has an accuracy worse than required in the cluster for the object category, the data from the terrestrial measurement, if any, will be used. Where no other data is available or the data of the DGM better fit the object category, the data of the DGM are used.
DGM gibt es in unterschiedlichen Formen (z.B. Hubschrauberflüge, Scans aus einem Erdorbit, durch Vermesser terrestrisch gemessen). DGM comes in a variety of forms (e.g., helicopter flights, earth orbit scans, measured terrestrially by surveyors).
Digitale Geländemodelle werden aus 3D-Daten z.B. mithilfe von Triangulationsnetzen erstellt. Digital terrain models are constructed from 3D data e.g. created using triangulation networks.
Bei der Zusammenführung der unterschiedlichen 3D-Daten aus DGM und der terrestrischen Vermessung müssen die korrekten Anschlüsse für die Triangulationsnetze zwischen Teilen unterschiedlicher Genauigkeiten gefunden werden. Eine höhere Genauigkeit entspricht einem dichteren Triangulationsnetz. Hierfür müssen zunächst gemeinsame Knotenpunkte gefunden werden. Im Zwischenbereich der Knotenpunkte werden die Datenpunkte interpoliert. When combining the different 3D data from DTM and terrestrial surveying, the correct connections for the triangulation networks between parts of different accuracies must be found. Higher accuracy corresponds to a denser triangulation network. Therefor First, common nodes must be found. In the intermediate area of the nodes, the data points are interpolated.
Die Dichte der Knotenpunkte und der damit verbundenen Triangulationsnetze wird entsprechend der geforderten Genauigkeit für die Objektkategorien ge- wählt. Dabei werden nicht benötigte Knotenpunkte gelöscht. The density of the nodes and the triangulation networks associated therewith is selected according to the required accuracy for the object categories. Thereby unnecessary nodes are deleted.
Dadurch wird die Datenmenge im 3D-Datenmodell gegenüber den ursprünglich vorhandenen Rohdaten erheblich reduziert. Da bei der Zusammenführung der Daten ein erfindungsgemäß definiertes Triangulationsnetz mit den Genauig- keits-Clustern entsprechenden Maschengrößen erstellt wurde, stehen die Daten in einem einheitlichen Datenformat zur Verfügung.  This significantly reduces the amount of data in the 3D data model compared to the original raw data. Since, in the merging of the data, a triangulation network defined according to the invention was created with mesh sizes corresponding to accuracy clusters, the data is available in a uniform data format.
Damit ist im Wesentlichen das Datenmodell für die Eisenbahnstrecke erstellt worden. Es liegt ein in sich geschlossenes 3D-Modell vor, dessen Datenmenge im Vergleich zu den ursprünglichen Messdaten erheblich reduziert worden ist. Es ist nun möglich mit unterschiedlichen Applikationen auf die Daten des SD- Modells zuzugreifen.  Thus, essentially the data model for the railway line has been created. There is a self-contained 3D model whose data volume has been significantly reduced compared to the original measurement data. It is now possible to access the data of the SD model with different applications.
Ein Planer einer Neubaustrecke kann die Daten verwenden, um den Streckenverlauf realitätsgetreu zu simulieren. Hierfür greift er über das Internet von ei- nem als Client ausgestatteten Rechner auf den Server mit der Datenbank der 3D-Daten zu. Seine Planungsdaten werden mit der zu den zugehörigen Clustern passenden Genauigkeit im 3D-Modell an die Stellen gesetzt, wo sie später in der Realität gebaut werden sollen. An seinem Client kann er die hohe Rechenleistung dazu nutzen, sich die geplanten Objekte an seinem Monitor bis zur größtmöglichen Genauigkeit darstellen zu lassen. A planner of a new line can use the data to simulate the route realistically. To do this, he accesses the server with the database of 3D data via the Internet from a computer equipped as a client. His planning data are placed in the 3D model with the appropriate accuracy to the associated clusters where they are to be built later in reality. At his client he can use the high computing power to display the planned objects on his monitor to the highest possible accuracy.
Ein Landschaftspfleger soll den Vegetationswildwuchs an einer bestimmten Stelle im Streckennetz zurückschneiden. Hierfür kann er ebenfalls auf die Daten des 3D-Modells zugreifen, wo ihm angezeigt wird, an welcher Stelle die Ve- getation zurückzuschneiden ist. Er hat jedoch keinen Client-Rechner zur Verfügung, sondern ein Smartphone, das über einen GSM-R-Dienst auf den Server zugreift. Da dieses Endgerät kein großes Display zur Verfügung stellt, werden ihm die Daten in einer erheblich geringeren Auflösung übermittelt. Für diese Anwendung müssen demnach auch die Gleise oder andere Objekte im Umfeld der Strecke nicht genauer aufgelöst dargestellt werden als die Vegetation. A landscape keeper is to cut back vegetation growth at a certain point in the route network. For this, he can also access the data of the 3D model, where it is displayed at which point the vegetation is to be cut back. However, he has no client computer available, but a smartphone that accesses the server via a GSM-R service. Since this terminal does not provide a large display, the data is transmitted to it in a much lower resolution. For this application, therefore, the tracks or other objects in the vicinity of the route must not be displayed in more detail than the vegetation.
Der Server erkennt, für welche Anwendung die 3D-Daten angefordert werden und berechnet anhand der in den Objektkategorien festgelegten Genauigkeitsanforderungen für die unterschiedlichen Applikationen die passenden Daten für die Darstellung. Die Daten werden also mit einer an die Leistungsfähigkeit des Endgeräts angepassten Maschenweite des Triangulationsnetzes bzw. Punkt- dichte der darzustellenden Objekte an den Landschaftspfleger übermittelt. Die Daten werden so am Anzeigegerät dargestellt, dass die Punktdichte der Darstellung entsprechend der geforderten Genauigkeit aufgelöst wird. Dadurch wird auch die erforderliche Signalübertragungs-Bandbreite soweit reduziert, dass auch Geräte mit geringer Leistungsfähigkeit bzw. Signalübertragungs- handbreite die Daten empfangen und anzeigen können. The server recognizes for which application the 3D data is requested and calculates the appropriate data for the representation based on the accuracy requirements specified in the object categories for the different applications. The data are thus transmitted to the landscape care worker with a mesh size of the triangulation network or point density of the objects to be displayed which is adapted to the performance of the terminal. The data is displayed on the display unit so that the dot density of the display is resolved according to the required accuracy. This also reduces the required signal transmission bandwidth to such an extent that even devices with low performance or signal transmission bandwidth can receive and display the data.
In einem zweiten Beispiel wird die Datenmenge weiter reduziert, um sowohl die Datenbank und die Endgeräte als auch die Bandbreite für die Signalübertragung weiter zu entlasten. In a second example, the amount of data is further reduced to further relieve both the database and the terminals as well as the bandwidth for signal transmission.
Wie im ersten Beispiel werden die Daten in einer 3D-Datenbank für das 3D- Modell zusammengetragen, klassifiziert, Clustern zugeordnet und vereinheitlicht. As in the first example, the data is collected in a 3D database for the 3D model, classified, assigned to clusters and unified.
Bei der Zusammenführung der Daten werden darüber hinaus die redundanten Datenpunkte ermittelt und gelöscht, sodass jeder Datenpunkt nur einmal in der Datenbasis enthalten ist. So liegen beispielsweise die Datenpunkte der Gleise zumindest teilweise sowohl in den Daten der terrestrischen Vermessung als auch redundant in den Daten von einer Vermessung bei Hubschrauber- Überflügen vor. Somit können alle redundanten Gleisdatenpunkte der Hubschrauber-Überflüge gelöscht werden.  When merging the data, moreover, the redundant data points are determined and deleted so that each data point is contained only once in the database. For example, the data points of the tracks are at least partially present both in the data of the terrestrial survey and redundantly in the data from a survey in helicopter overflights. Thus, all redundant track data points of the helicopter overflights can be deleted.
Bei der Aufbereitung der Daten werden jetzt auch solche Datenpunkte aus der Datenbasis entfernt, die eigentlich für die geforderte Genauigkeit der zugewiesenen Objektkategorie zweckmäßig sind, aber durch ein Interpolationsverfahren mit hinreichender Genauigkeit aus den umliegenden Datenpunkten berechnet werden können. Voraussetzung hierfür ist, dass diese Daten im Rahmen der geforderten Genauigkeit aus den umliegenden Datenpunkten berechnet werden können. Bei linien- und flächenhaften Gebilden verwendet man zur Berechnung Verfahren der linearen Interpolation, wie z. B. Polylines und Triangulierungen. Für gekrümmte Linien werden beispielsweise angepasste Kurven- und Flä- chensplines zur Interpolation verwendet. Um Aussagen bezüglich der Genauigkeit der Interpolationen zur Verfügung zu haben, werden den gemessenen Datenpunkten neben Mess- und Darstellungstoleranzen auch Wichtungen zugewiesen. Die jeweiligen Wichtungen und ihre Verknüpfung in einer gemeinsamen Funktion kennzeichnen, welche Gültigkeit ein Maß für ein bestimmtes Messverfahren im 3D-Modell besitzt. Bei der Interpolation von Punkten oder Flächen zwischen den für das Datenmodell verwendeten Datenpunkten werden Basisvektoren des zugrundeliegenden lokalen Koordinatensystems verwendet. Diese beziehen sich i.a. auf Punkte unterschiedlicher Genauigkeit. Der Ortsvektor zu einem interpolierten Punkt wird als Linear- kombination der Basisvektoren dargestellt, die mit der Genauigkeit der zugehörigen Basispunkte gewichtet sind. Somit ergibt sich eine Linearkombination der Wichtungen, die Auskunft über die Genauigkeit des interpolierten Punkts bzw. der interpolierten Fläche liefert. When processing the data, data points that are actually useful for the required accuracy of the assigned object category are also removed from the database, but can be calculated with sufficient accuracy from the surrounding data points by an interpolation method. The prerequisite for this is that this data can be calculated within the required accuracy from the surrounding data points. In the case of linear and area-type structures, methods of linear interpolation, such as, for example, are used for the calculation. As polylines and triangulations. For curved lines, for example, custom curve and area splines are used for interpolation. In order to have information regarding the accuracy of the interpolations available, weightings are assigned to the measured data points in addition to measurement and display tolerances. The respective weights and their combination in a common function characterize the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model. When interpolating points or areas between the data points used for the data model, basis vectors of the underlying local coordinate system are used. These generally refer to points of different accuracy. The position vector to an interpolated point is represented as a linear combination of the basis vectors, which are weighted with the accuracy of the associated base points. This results in a linear combination of the weights, which provides information about the accuracy of the interpolated point or the interpolated surface.
Maße zwischen eingemessenen Punkten besitzen eine hohe Wichtung, Maße zwischen eingemessenen Punkten und interpolierten Punkten besitzen eine geringere Wichtung.  Measurements between measured points have a high weighting, dimensions between measured points and interpolated points have a lower weighting.
Zur Realisierung der geforderten Genauigkeit in den Clustern kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz.  To achieve the required accuracy in the clusters different methods are used.
- Triangulationen  - triangulations
- Verfahren mit einfach gekrümmten Flächen  - Method with simply curved surfaces
- Verfahren mit doppelt gekrümmten Flächen.  - Double-curved surface method.
Die Wichtung der interpolierten Punkte bei Flächen erfolgt dabei z.B. über die mittlere Abweichung gemessener Punkte zur Interpolationsfläche. Zusätzlich werden häufig vorkommende und standardisierbare Objekte ermittelt, und es wird überprüft, ob die Messwerte im Rahmen der Messgenauigkeit ein solches Objekt korrekt abbilden. Ist das der Fall, werden diese Datenpunkte aus der Datenbasis entfernt. Das 3D-Modell wird an dieser Stelle mit der Information ausgestattet, dass dort ein entsprechendes algorithmisches Objekt be- rechnet werden soll.  The weighting of the interpolated points on surfaces takes place e.g. on the mean deviation of measured points to the interpolation surface. In addition, frequently occurring and standardizable objects are determined, and it is checked whether the measured values accurately reflect such an object within the scope of measuring accuracy. If so, these data points are removed from the database. The 3D model is equipped here with the information that a corresponding algorithmic object is to be calculated there.
Beim 3D-Modell einer Eisenbahnstrecke ist dies z.B. möglich bei Eisenbahnschwellen oder Oberleitungsmasten, Signalen, Bahnübergängen, etc. Diese Objekte müssen nicht notwendigerweise durch konkrete Messpunkte in der Datenbank gespeichert werden. Wenn eine Datenanalyse ergibt, dass die Mess- werte im Rahmen der Messgenauigkeit ein solches Objekt korrekt abbilden, kann das Objekt in vereinfachter Form durch ein algorithmisches Objekt simu- liert oder berechnet werden, was die Datenmenge in der Datenbasis erheblich reduziert. Nur wenn Abweichungen zu den algorithmischen Objekten vorliegen, die über ein zu wählendes Maß hinausgehen, werden die Messdatenpunkte solcher Objekte nicht durch algorithmische Objekte ersetzt. In the case of a 3D model of a railway track, this is possible, for example, with railway sleepers or trolley masts, signals, level crossings, etc. These objects do not necessarily have to be stored in the database by concrete measuring points. If a data analysis reveals that the measurement values correctly represent such an object within the scope of the measurement accuracy, the object can be simplified in a simplified form by an algorithmic object. be calculated or calculated, which considerably reduces the amount of data in the database. Only if there are deviations from the algorithmic objects that go beyond a measure to be selected are the measurement data points of such objects not replaced by algorithmic objects.
Ein weiteres Beispiel beschreibt, wie in einem erfindungsgemäßen 3D-Modell ein verallgemeinertes, hierarchisches Messprinzip verwendet wird. Another example describes how a generalized, hierarchical measuring principle is used in a 3D model according to the invention.
Bei dem hierarchischen Messprinzip wird innerhalb des Modells die Raumordnung durch Abstände zwischen Objekten gleicher Relevanz-Cluster gemessen. Es werden nur Messrelationen zugelassen, die zueinander passende Objekte betreffen, wie z.B. Bahnsteig und Gleis, Gleis und Bahnübergang, Gebäude und Wege im Gebäude und außerhalb des Gebäudes, Brücke und Gleis, etc. In the hierarchical measuring principle, spatial planning within the model is measured by distances between objects of the same relevance clusters. Only measurement relations are allowed which relate to matching objects, e.g. Platform and track, track and level crossing, buildings and paths in the building and outside the building, bridge and track, etc.
Für die Notfallplanung oder bei akuten Notfällen werden mit dem hierarchischen Messprinzip Rettungswege daraufhin untersucht, ob und wie sie für die Ret- tungsmannschaften und ihr Gerät, bzw. ihre Fahrzeuge passierbar sind. Hierfür werden neben den Felddaten auch Daten über Wege innerhalb von Gebäuden wie Bahnhöfen etc. in die Datenbasis einfließen und verwertet. For emergency planning or acute emergencies, the hierarchical measuring principle is used to investigate escape routes to determine whether and how they can be passed on to the rescue teams and their equipment, or their vehicles. In addition to the field data, data on routes within buildings such as train stations, etc., will be included in the database and utilized.
So werden für normale Fahrzeuge Wege auf Passierbarkeit untersucht, indem die Breite der Wege, bzw. die Abstände zwischen den Weg eingrenzenden Ge- bäuden o.ä. bestimmt werden. For normal vehicles, for example, paths for passability are examined by specifying the width of the paths or the distances between the path defining buildings or the like. be determined.
Für geländegängige Fahrzeuge werden auch Routen untersucht, die abseits der für Fahrzeuge vorgesehenen Wege liegen, sofern das Gelände hinreichend glatt ist. Hierfür werden auch Abstände zwischen Objekten anderer Objektkategorien berücksichtigt, z.B. Gräben, Strommasten, etc. Die für die jeweilige Messaufgabe passenden Messhierarchien werden dann entlang der möglichen Wege vermessen und daraufhin überprüft, ob die Fahrzeugabmessungen es zulassen, dass sie benutzt werden.  For all-terrain vehicles, routes that are off the beaten path for vehicles are also examined, provided that the terrain is sufficiently smooth. For this, distances between objects of other object categories are taken into account, e.g. Trenches, electricity pylons, etc. The appropriate measurement hierarchies for the respective measurement task are then measured along the possible paths and then checked to see if the vehicle dimensions allow them to be used.
In einem weiteren Beispiel liegen noch Daten aus 3D-Scans vor, die mit in die Datenbasis integriert wurden. Diese Messdaten haben häufig einen hohen Rauschanteil. Somit ist eine weitere Reduzierung der Datenmenge möglich, wenn die Messdaten vom Rauschanteil befreit werden. Der Rauschanteil stellt einen bestimmten Messdatenanteil dar, der keinen tatsächlich vorhandenen Objekten zugeordnet werden kann. Diese Messpunkte werden herausgefiltert, indem die Scandaten mit den anderen Daten im 3D-Modell verglichen werden. Abweichungen zu den anderen im Datenmodell erfassten Daten können auftre- ten, wenn Objekte neu hinzugefügt oder entfernt wurden. Weiterhin können sich im Datensatz bereits enthaltene Objekte verändert haben, z.B. wenn sich ein Randstein einer Bahnsteigkante verschoben hat. Solche Daten werden mithilfe der Objekt- und Kantenerkennung erkannt. Datenpunkte, die bei solchen Analy- semethoden nicht sinnvoll zugeordnet werden können, werden entweder vom Bearbeiter genauer untersucht oder werden automatisch als Rauschen klassifiziert und gelöscht. Eine genauere Untersuchung wird insbesondere in den Bereichen des 3D-Modells durchgeführt, wo hohe Sicherheitsanforderungen gestellt werden. Hierfür werden die potentiellen Rauschpunkte gespeichert und dem Benutzer mit entsprechendem Hinweis an der Anzeigeeinheit dargestellt. In another example, there are still data from 3D scans, which were integrated into the database. These measured data often have a high level of noise. Thus, a further reduction of the amount of data is possible if the measurement data are released from the noise component. The noise component represents a certain proportion of measured data that can not be assigned to actually existing objects. These measurement points are filtered out by comparing the scan data with the other data in the 3D model. Deviations from the other data recorded in the data model can occur. when objects have been added or removed. Furthermore, objects already contained in the data record may have changed, for example, if a curb of a platform edge has shifted. Such data is detected using object and edge detection. Data points that can not be meaningfully assigned to such analysis methods are either examined in greater detail by the processor or are automatically classified as noise and deleted. A closer examination will be carried out especially in the areas of the 3D model where high safety requirements are imposed. For this purpose, the potential noise points are stored and presented to the user with a corresponding note on the display unit.
Möglicherweise sind damit jedoch noch nicht alle Objekte entlang der Strecke erfasst. Die Aktualität der Daten kann wegen Neubauten oder Veränderungen im Gleis nicht dauerhaft gewährleistet werden. Deshalb werden in einem weite- ren Beispiel die vorhandenen Messdaten mit der Realität mithilfe von 3D- Messungen abgeglichen. Bei diesem Abgleich der Daten werden nur Unterschiede zwischen den neuen Messdaten und den vorhandenen Datenpunkten des zuvor erstellten 3D-Modells erfasst. Sobald also neue Messpunkte auftauchen, die im Rahmen der Fehlertoleranzen nicht mit vorhandenen Datenpunk- ten in Einklang zu bringen sind, werden die Daten gespeichert und bzgl. derHowever, this may not cover all the objects along the way. The timeliness of the data can not be permanently guaranteed because of new buildings or changes in the track. Therefore, in another example, the existing measurement data is compared with reality using 3D measurements. This comparison of data only captures differences between the new measurement data and the existing data points of the previously created 3D model. As soon as new measuring points emerge which can not be reconciled with existing data points in the context of the error tolerances, the data are stored and compared to the
Objektkategorie und des Genauigkeits-Clusters klassifiziert. Diese Datenpunkte müssen gegebenenfalls genauer untersucht werden, da sie Hinweise liefern können auf sicherheitsrelevante Veränderungen. Classified object category and the accuracy cluster. These data points may need to be further explored as they may provide clues to security-related changes.
Weiterhin ist es möglich, die im Datenmodell vorhandenen Daten durch die neuen Scandaten dort zu ersetzen, wo die Anforderungen an die Genauigkeit von den vorherigen Datenpunkten nicht erfüllt wurden, falls die Genauigkeit der Scandaten besser ist.  Furthermore, it is possible to replace the existing data in the data model by the new scan data where the accuracy requirements of the previous data points were not met, if the accuracy of the scan data is better.
Die Scandaten werden dann noch von ihrem Rauschanteil befreit.  The scan data are then freed from their noise.
Die genannten Beispiele sind zur Anwendung nicht auf den Eisenbahnbereich beschränkt. Sie sind vielmehr auch auf andere Anwendungsgebiete übertragbar. So können als Verkehrswege auch Straßen für Kraftfahrzeuge herangezogen werden, außerorts oder in der Stadt. Auch zur Beschreibung der Infrastruktur anderer Verkehrsmittel z.B. Flugplatz, Hafenanlage etc. ist die Erfindung übertragbar. The examples given are not restricted to the railway sector for application. Rather, they are also transferable to other fields of application. Roads for motor vehicles can also be used as traffic routes, out of town or in the city. Also for describing the infrastructure of other means of transport, e.g. Airfield, port facility, etc., the invention is transferable.

Claims

Patentansprüche  claims
1 . Verfahren zur Messung, Auswertung und darstellenden Anzeige einer dreidimensionalen Umgebung und der sich in dieser Umgebung befindlichen Objekte, wobei die Positionsdaten und Attribute zur Umgebung und den Objekten aus unterschiedlichen Datenquellen gewonnen werden, in einer Datenverarbeitungsanlage zu einer Datenbasis zusammengeführt, verarbeitet und an mindestens einer Anzeigeeinheit dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenmenge in der Datenbasis reduziert wird, in- dem die Umgebung und die sich in der Umgebung befindlichen Objekte in Kategorien unterschiedlicher Relevanz eingeteilt werden und die Genauigkeit der Positions- und Zeitkoordinaten der Datenpunkte für die unterschiedlichen Objektkategorien in Abhängigkeit ihrer Relevanz variiert wird, wobei die räumliche Dichte der Messdaten bei Objektkategorien mit hoher Rele- vanz höher gewählt wird als bei Objektkategorien mit niedrigerer Relevanz, und in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit die Daten so an das Endgerät weitergeleitet werden, dass die Punktdichte der Darstellung an die Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit bzw. des Endgeräts ange- passt wird, wobei die Daten an einer Ausgabeeinheit so dargestellt werden, dass Objektkategorien mit geringer Relevanz mit einer geringeren Auflösung dargestellt werden als Objektkategorien mit höherer Relevanz. 1 . Method for measuring, evaluating and displaying a three-dimensional environment and the objects located in this environment, wherein the position data and attributes to the environment and the objects are obtained from different data sources, combined in a data processing system to a database, processed and at least one display unit characterized in that the amount of data in the database is reduced by dividing the environment and the surrounding objects into categories of different relevance and the accuracy of the position and time coordinates of the data points for the different object categories depending on their relevance, whereby the spatial density of the measurement data is chosen to be higher for object categories with high relevance than for object categories with lower relevance, and depending on the performance of the display the data is forwarded to the terminal in such a way that the point density of the representation is adapted to the performance of the display unit or of the terminal, the data being displayed on an output unit such that object categories with low relevance are displayed with a lower resolution as object categories with higher relevance.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Datenmenge reduziert wird, indem2. The method of claim 1, wherein the amount of data is reduced by:
- verrauschte Punkte aus einem 3D-Scan ermittelt und gelöscht wer- den, und/oder - noisy points are detected and deleted from a 3D scan, and / or
- redundante Punkte ermittelt und gelöscht werden, und/oder  - redundant points are determined and deleted, and / or
- valide Punkte dann gelöscht werden, wenn sie durch ein Interpolationsverfahren überflüssig gemacht werden, und/oder  - Valid points are deleted when they are made redundant by an interpolation method, and / or
- häufig vorkommende Objekte durch algorithmische Objekte ersetzt werden, und/oder  frequently occurring objects are replaced by algorithmic objects, and / or
- Punkte mit unpassender Genauigkeit gelöscht werden, und/oder - Points are deleted with improper accuracy, and / or
- Punkte hoher Genauigkeit gelöscht werden, so dass die Cluster vergrößert werden können bei niedriger Sicherheitsrelevanz. 3. Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei den Datenpunkten neben Mess- und Darstellungstoleranzen auch Wichtungen zu- gewiesen werden, die kennzeichnen, welche Gültigkeit ein Maß für ein bestimmtes Messverfahren im 3D-Modell besitzt. - High accuracy points are deleted so that the clusters can be scaled up with low security relevance. 3. The method according to at least one of the preceding claims, wherein the data points in addition to measurement and representation tolerances also weights which indicate the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Raumordnung einer Umgebung um eine Strecke eines Schienenetzes für spurgeführten Verkehr definiert wird durch den Abstand der Objekte zum Gleis, wobei als Maß für die Relevanz der Objektdaten sicherheitstechnische Aspekte gewählt werden. A method according to at least one of the preceding claims, wherein the spatial arrangement of an environment around a distance of a rail network for track-guided traffic is defined by the distance of the objects to the track, being selected as a measure of the relevance of the object data safety aspects.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei innerhalb des Modells eine hierarchische Raumordnung definiert wird, die durch Abstände zwischen Objekten definierter Zusammengehörigkeit bestimmt wird, wobei nur Messrelationen zugelassen werden, die zueinander passende Objekte betreffen. Method according to at least one of the preceding claims, wherein a hierarchical spatial arrangement is defined within the model, which is determined by distances between objects of defined togetherness, wherein only measurement relations are permitted which relate to matching objects.
Verfahren gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche, wobei die Gültigkeit des Datenmodells durch 3D-Messungen verifiziert und/oder aktualisiert wird, indem als Bezugssystem für die Messung das Bezugssystem des Datenmodells gewählt wird, so dass die Objekte in der Umgebung gegen das Datenmodell-Bezugssystem vermessen werden. Method according to at least one of the preceding claims, wherein the validity of the data model is verified and / or updated by 3D measurements by selecting the reference system of the data model as the reference system for the measurement so that the objects in the environment are measured against the data model reference system become.
Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge, wobei die Daten ein Programm zum Ablauf auf einer Datenverarbeitungsanlage zur Auswertung und darstellenden Anzeige einer dreidimensionalen Umgebung und der sich in dieser Umgebung befindlichen Objekte darstellen, wobei die Positionsdaten und Attribute zur Umgebung und den Objekten aus unterschiedlichen Datenquellen stammen, wobei das Programm die Daten in der Datenverarbeitungsanlage zu einer Datenbasis zusammenführt, verarbeitet und an mindestens einer Anzeigeeinheit darstellt, dadurch gekennzeichnet, dass das Programm so ausgebildet ist, dass es die Datenmenge in der Datenbasis reduziert, indem es die Umgebung und die sich in der Umgebung befindlichen Objekte in Kategorien unterschiedlicher Relevanz einteilt und die Genauigkeit der Positions- und Zeitkoordinaten der Datenpunkte für die unterschiedlichen Objektkategorien in Abhängigkeit ihrer Relevanz variiert, wobei es die räumliche Dichte der Messdaten bei Objektkategorien mit hoher Re- levanz höher wählt als bei Objektkategorien mit niedrigerer Relevanz, und es in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit die Daten so an das Endgerät weiterleitet, dass es die Punktdichte der Darstellung an die Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit bzw. des Endgeräts anpasst, wo- bei es die Daten an einer Ausgabeeinheit so darstellt, dass es Objektkategorien mit geringer Relevanz mit einer geringeren Auflösung darstellt als Objektkategorien mit höherer Relevanz. Data carrier with data stored thereon or signal sequence representing data suitable for transmission over a data network, the data representing a program for execution on a data processing system for evaluating and displaying a three-dimensional environment and the objects located in that environment, wherein the position data and Attributes to the environment and the objects come from different data sources, the program merges the data in the data processing system to a database, processed and displayed on at least one display unit, characterized in that the program is designed so that it reduces the amount of data in the database by dividing the environment and the surrounding objects into categories of different relevance and the accuracy of the position and time coordinates of the data points for the different object categories depending on their R elevanz, whereby the spatial density of the measured data for object categories with high re- levance is higher than for object categories of lower relevance, and depending on the performance of the display unit, passes the data to the terminal in such a way that it adapts the point density of the display to the performance of the display unit or terminal, where the data is represented on an output device as representing low-relevance object categories with a lower resolution than object categories of higher relevance.
8. Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß Anspruch 7, wobei das Programm so ausgebildet ist, dass es die Datenmenge reduziert, indem es A data medium having data stored thereon or a signal sequence representative of data transmission over a data network, according to claim 7, wherein the program is arranged to reduce the amount of data by
- verrauschte Punkte aus einem 3D-Scan ermittelt und löscht, und/oder - Detects noisy points from a 3D scan and deletes, and / or
- redundante Punkte ermittelt und löscht, und/oder - Detects and deletes redundant points, and / or
- valide Punkte dann löscht, wenn sie durch ein Interpolationsverfahren überflüssig gemacht werden, und/oder  - Deletes valid points if they are made redundant by an interpolation method, and / or
- häufig vorkommende Objekte durch algorithmische Objekte ersetzt, und/oder  Replaces frequently occurring objects with algorithmic objects, and / or
- Punkte mit unpassender Genauigkeit löscht, und/oder  - deletes points with inappropriate accuracy, and / or
- Punkte hoher Genauigkeit löscht, so dass die Cluster vergrößert werden können bei niedriger Sicherheitsrelevanz.  - Deletes high accuracy points so that the clusters can be scaled up with low security relevance.
9. Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß min- destens einem der vorigen Ansprüche 7 bis 8, wobei das Programm so ausgebildet ist, dass es den Datenpunkten neben Mess- und Darstellungstoleranzen auch Wichtungen zuweist, die kennzeichnen, welche Gültigkeit ein Maß für ein bestimmtes Messverfahren im 3D-Modell besitzt. 10. Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 7 bis 9, wobei das Programm so ausgebildet ist, dass es die Raumordnung einer Umgebung um eine Strecke eines Schienenetzes für spurgeführten Verkehr definiert durch den Abstand der Objekte zum Gleis, wobei es als Maß für die Relevanz der Objektdaten sicherheitstechnische Aspekte wählt. 9. Data carrier with data stored on it or for the transmission over a data network suitable, data representing signal sequence according to at least one of the preceding claims 7 to 8, wherein the program is designed so that it assigns the data points in addition to measurement and representation tolerances and weights , which indicate the validity of a measure of a specific measurement method in the 3D model. 10. Data carrier with data stored thereon or for the transmission over a data network suitable, data representing signal sequence according to at least one of the preceding claims 7 to 9, wherein the program is designed so that it is the spatial arrangement of an environment around a distance of a rail network for track-guided traffic Defined by the distance of the objects to the track, where it selects security aspects as a measure of the relevance of the object data.
1 1 . Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 7 bis 10, wobei das Programm so ausgebildet ist, dass es innerhalb des Modells eine hierarchische Raumordnung definiert, die durch Abstände zwischen Objekten definierter Zusammengehörigkeit bestimmt ist, wobei es nur Messrelationen zulässt, die zueinander passende Objekte betreffen. 12. Datenträger mit darauf gespeicherten Daten oder für die Übersendung über ein Datennetz geeignete, Daten repräsentierende Signalfolge gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 7 bis 1 1 , wobei das Programm so ausgebildet ist, dass es die Gültigkeit des Datenmodells durch 3D- Messungen verifiziert und/oder aktualisiert, indem als Bezugssystem für die Messung das Bezugssystem des Datenmodells dient, so dass das Programm die Objekte in der Umgebung gegen das Datenmodell-Bezugssystem misst. 1 1. Data carrier with data stored on it or data transmission signal sequence suitable for transmission over a data network according to at least one of the preceding claims 7 to 10, wherein the program is designed to define within the model a hierarchical spatial arrangement defined by distances between objects Togetherness is determined, where it only allows measurement relations that relate to matching objects. 12. Data carrier with data stored thereon or data transmission signal sequence suitable for transmission over a data network according to at least one of the preceding claims 7 to 11, the program being designed to verify the validity of the data model by 3D measurements and / or or updated by serving as the frame of reference for the measurement, the reference model of the data model, such that the program measures the objects in the environment against the data model reference system.
13. Rechneranlage, als Client-Server-System, so eingerichtet, dass der Client eine dreidimensionale Umgebung und die sich in dieser Umgebung befindlichen Objekte auswertet und auf seiner Anzeigeeinheit darstellt, wobei die Positionsdaten und Attribute zur Umgebung und den Objekten aus unterschiedlichen Datenquellen stammen, wobei der Server die Daten in mindestens einer Datenbank im Server zu einer Datenbasis zusammenführt, verar- beitet und an den Client übermittelt, dadurch gekennzeichnet, dass der Server so eingerichtet ist, dass er die Datenmenge in der Datenbasis reduziert, indem er die Umgebung und die sich in der Umgebung befindlichen Objekte in Kategorien unterschiedlicher Relevanz einteilt und die Genauigkeit der Positions- und Zeitkoordinaten der Datenpunkte für die unterschied- liehen Objektkategorien in Abhängigkeit ihrer Relevanz variiert, wobei er die räumliche Dichte der Messdaten bei Objektkategorien mit hoher Relevanz höher wählt als bei Objektkategorien mit niedrigerer Relevanz, und er in Abhängigkeit von der Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit des Clients die Daten so an den Client weiterleitet, dass er die Punktdichte der Darstellung an die Leistungsfähigkeit der Anzeigeeinheit des Clients anpasst, wobei er die Daten an der Ausgabeeinheit so darstellt, dass er Objektkategorien mit ge- ringer Relevanz mit einer geringeren Auflösung darstellt als Objektkategorien mit höherer Relevanz. 13. Computer system, as a client-server system, arranged such that the client evaluates a three-dimensional environment and the objects located in this environment and displays it on its display unit, the position data and attributes relating to the environment and the objects originating from different data sources, wherein the server merges the data in at least one database in the server into a database, processes it and transmits it to the client, characterized in that the server is set up in such a way that it reduces the amount of data in the database by defining the environment and the the objects in the environment are divided into categories of different relevance, and the accuracy of the position and time coordinates of the data points for the different object categories varies depending on their relevance, whereby the spatial density of the measurement data is higher for object categories with high relevance than for object categories with never Of greater relevance, and depending on the performance of the display unit of the client, it passes the data to the client in such a way that it adapts the point density of the representation to the performance of the display unit of the client, presenting the data on the output unit as object categories with ringer relevance with a lower resolution than object categories with higher relevance.
14. Rechneranlage gemäß Anspruch 13, wobei der Server so eingerichtet ist, dass er die Datenmenge reduziert, indem er The computer system of claim 13, wherein the server is arranged to reduce the amount of data by
- verrauschte Punkte aus einem 3D-Scan ermittelt und löscht, und/oder - Detects noisy points from a 3D scan and deletes, and / or
- redundante Punkte ermittelt und löscht, und/oder - Detects and deletes redundant points, and / or
- valide Punkte dann löscht, wenn sie durch ein Interpolationsverfahren überflüssig gemacht werden, und/oder  - Deletes valid points if they are made redundant by an interpolation method, and / or
- häufig vorkommende Objekte durch algorithmische Objekte ersetzt, und/oder  Replaces frequently occurring objects with algorithmic objects, and / or
Punkte mit unpassender Genauigkeit löscht, und/oder  Deletes points with improper accuracy, and / or
- Punkte hoher Genauigkeit löscht, so dass die Cluster vergrößert werden können bei niedriger Sicherheitsrelevanz.  - Deletes high accuracy points so that the clusters can be scaled up with low security relevance.
15. Rechneranlage gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 1 3 bis 14, wobei der Server so eingerichtet ist, dass er den Datenpunkten neben Mess- und Darstellungstoleranzen auch Wichtungen zuweist, die kennzeichnen, welche Gültigkeit ein Maß für ein bestimmtes Messverfahren im 3D- Modell besitzt. 15. Computer system according to at least one of the preceding claims 1 3 to 14, wherein the server is set up so that it assigns the data points in addition to measurement and representation tolerances and weightings that indicate the validity of a measure of a particular measurement method in the 3D model ,
16. Rechneranlage gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 13 bis 15, wobei der Server so eingerichtet ist, dass er die Raumordnung einer Umgebung um eine Strecke eines Schienenetzes für spurgeführten Verkehr defi- niert durch den Abstand der Objekte zum Gleis, wobei er als Maß für die Relevanz der Objektdaten sicherheitstechnische Aspekte wählt. 16. The computer system according to claim 1, wherein the server is set up to define the spatial arrangement of an area around a track of a track-based rail network by the distance of the objects to the track, using it as a measure of the relevance of the object data security aspects selects.
1 7. Rechneranlage gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 1 3 bis 16, wobei der Server so eingerichtet ist, dass er innerhalb des Modells eine hie- rarchische Raumordnung definiert, die durch Abstände zwischen Objekten definierter Zusammengehörigkeit bestimmt ist, wobei er nur Messrelationen zulässt, die zueinander passende Objekte betreffen. 7. The computer system according to claim 1, wherein the server is set up to define within the model a hierarchical spatial arrangement that is determined by distances between objects of defined togetherness, whereby it only permits measurement relationships, relate to the matching objects.
18. Rechneranlage gemäß mindestens einem der vorigen Ansprüche 13 bis 1 7, wobei der Server so eingerichtet ist, dass er die Gültigkeit des Datenmodells durch 3D-Messungen verifiziert und/oder aktualisiert, indem als Bezugssys- tem für die Messung das Bezugssystem des Datenmodells dient, so dass das Programm die Objekte in der Umgebung gegen das Datenmodell- Bezugssystem misst. 19. Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, wenn das Computerprogramm auf einem Computer oder einem Computernetzwerk ausgeführt wird. 18. Computer system according to claim 1, wherein the server is set up in such a way that it verifies and / or updates the validity of the data model by 3D measurements by using as reference system For the measurement, the reference model of the data model is used so that the program measures the objects in the environment against the data model reference system. 19. Computer program with program code for carrying out all method steps according to at least one of claims 1 to 6, when the computer program is executed on a computer or a computer network.
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