真三维导航中道路场景的显示方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种真三维导航中道路场景的显示方法和装置，所述方法通过制作真三维道路导航场景模型，建立真三维导航电子地图数据母库，并根据导航设备的导航需要建立真三维导航应用数据库并存储在导航设备上，经导航引擎动态合成真三维导航场景以及在导航设备上播放真三维导航场景。本发明专利技术的有益效果是驾乘者在驾驶过程中，在导航设备上浏览真三维导航电子地图，可以看到对导航起实质作用的路况形态和道路场景的真实再现，加上可以显示路径引导和方向的箭头，使导航效果更精准、更完美。

【技术实现步骤摘要】
真三维导航中道路场景的显示方法和装置
本专利技术涉及导航
，尤其涉及真三维导航中道路场景的显示方法，以及基于该方法的装置。
技术介绍
现代地理信息系统的二元素结构包括图形文件和对应的属性数据库。在二维导航电子地图上，所有地理信息数据都被抽象化，街面被抽象为线条加属性进行表达，屋廓图面被抽象为点加属性来表达，对于二维数据无法完整表达的地方，用实景图和模式图进行补充表达。但是二维电子地图静态而抽象的表达方法无法为使用者提供与当前道路相同的更真实的导航服务，为了更形象的表达日益复杂的城市道路形态，三维导航电子地图诞生了。三维导航电子地图以其真实的导航视觉效果，吸引着越来越多的使用者，成为导航服务尤其是车载导航服务的热点。从已面世的导航电子地图来看，如图1所示，现有的所谓三维导航电子地图多采用正射影像图叠加具有立体视觉效果的三维标志性建筑物模型的方式制作而成，其所使用的正射影像图多由二维屋廓图和相对于平均道路面的相对高程数据处理后生成。再看地图的细部导航场景，如图2所示，地图上标注的具有立体感的三维建筑物模型是现有三维导航电子地图视觉表达的重点，对于道路形态的表达都是由导航引擎读取二维导航数据的基本属性后生成，显示比例都是小于等于1：5000米的小比例尺，导航误差一般在5米至10米之间，这些都是二维数据本身制作标准所允许的，但是导航引擎只能简单地图形化表现出道路的宽度、隔离以及分道状态，而对于导航道路路况关键要素的表达，如路面标线、方向箭头、隔离栏、路面材质、斑马线、分道线、右转专用道、左转专用道、限速信息、路沿、车道数、道路坡度、红绿灯、交通标牌、过街天桥、公交站牌等道路及道路附属设施和地表要素的表达不全甚至没有。在实际的导航过程中，仅靠三维建筑模型来支持和改善导航的作用并不显著，有时甚至还会因为三维建筑模型遮挡导航设备的界面，适得其反地破坏导航功能，妨碍驾驶安全。这些只是在二维导航电子地图上放置了一些三维建筑模型的地图只能提供仿真导航，严格意义上说只能称作二维导航电子地图的变种（我们可以称之为假三维导航电子地图），它们并没有从本质上区分出二维导航和三维导航。真三维导航电子地图基于独立的三维导航应用数据库，用高精度三个维度的（X,Y,Z）矢量化数据，以真实建模的方式动态再现了导航道路的三维场景。表1以表格形式列举真三维导航电子地图与已面世的所谓三维导航电子地图以及二维导航电子地图的差异。表1真三维导航电子地图假三维导航电子地图二维导航电子地图道路的三维表达方式可真实表现出立交桥、隧道与平交道路的层次关系不可表达，表达方式同二维用属性表达比例尺1：500米～1：1000米1：5000米～1：10000米1：5000米～1：10000米数据组织形式独立于二维导航电子地图数据库的三维导航电子地图数据库，矢量化数据二维导航电子地图数据库和三维建筑模型二维导航电子地图数据库坐标系三维坐标系（x,y,z），z为相对高度二维坐标系(x,y)二维坐标系(x,y)导航误差1米以内5米-10米之间5米-10米之间表达要素是真实导航道路路况和场景的再现，其所表达的导航道路路况关键要素主要有路面标线、方向箭头、隔离栏、路面材质、斑马线、分道线、右转专用道、左转专用道、限速信息、路沿、车道数、道路坡度、红绿灯、交通标牌、过街天桥、公交站牌在二维地图的背景上叠加三维建筑物模型图形化简单的表现出道路的宽度、隔离以及分道状态在实际驾车行驶中，驾乘者更加关注的是道路路况对驾驶的影响，这些对街景、路况形态和细部的表达比建筑体表达的导航作用更加明显，而建筑体在导航中主要起参照作用。所以真正的三维导航电子地图在数据制作的时候，就需要制作与二维导航数据不同坐标维度的三维导航数据，需要在二维XY坐标系中增加相对高度Z坐标，相对高度尤其可以表达出导航道路真实的上下坡起伏状态，用三个维度的数据来再现大于等于1：1000米大比例尺下的现实道路场景，导航数据的制作标准只允许导航误差在1米之内；真正的三维导航电子地图在应用的时候还应该有独立于二维导航电子地图数据库的三维导航电子地图数据库；真正的三维导航电子地图在实景重现的时候应该更加重视对导航起实质作用的路况形态和道路场景进行渲染，注重对导航道路路况关键要素的表达，如路面标线、方向箭头、隔离栏、路面材质、斑马线、分道线、右转专用道、左转专用道、限速信息、路沿、车道数、道路坡度、红绿灯、交通标牌、过街天桥、公交站牌等。现有技术中既没有公开地、完整地以大比例尺对三维导航地图中起导航作用的导航道路场景进行显示的方法，又没有使用该方法显示真三维导航中道路场景的装置。
技术实现思路
为了解决现有二维导航电子地图中对导航道路场景显示不足的缺点，本专利技术提供了真三维导航电子地图中道路场景的显示方法和使用该方法的装置。本专利技术的一个目的是提供真三维导航中道路场景的显示方法，方法包括：1．制作真三维道路导航场景模型，建立真三维导航电子地图数据母库。所述真三维道路导航场景模型的建立步骤包括：．将航片（航空拍摄图片）或者卫片（卫星拍摄图片）制成大于等于1：1000米大比例尺级别的市街图；．外业通过采集作业车实地拍摄360度的道路真实场景；．按照所述步骤的影像采集数据和所述步骤的市街图资料，分别制作道路场景和路边建筑物模型；所述道路场景包括但不仅限于道路、道路附属设施、地表。所述道路的表达要素包括但不仅限于路面标线、箭头、隔离栏、路面材质、斑马线、分道线、右转专用道、左转专用道、限速信息、路沿、车道数、道路坡度；所述道路附属设施的表达要素包括但不仅限于红绿灯、交通标牌、过街天桥、公交站牌；所述地表的表达要素包括但不仅限于绿地、树木、水系、铁路。所述道路场景中的道路和道路附属设施采用在二维XY坐标系中增加相对高度Z坐标的三维坐标系中，按照只允许导航误差在1米之内的制作标准，制作包含三个维度的数据。所述相对高度尤其可以表达出导航道路真实的坡度起伏状态。所述三个维度的导航场景数据为矢量化数据。所述道路场景的道路形态包括但不仅限于双线化道路、非双线化道路、辅路、环岛、道路连接路、调头专用道、左转专用道、右转专用道、出口和/或入口道路、商业步行街、内连接路口。所述道路交通流方向可以是双向通行、与矢量化方向相同可通行、与矢量化方向相反可通行、双向禁行。所述道路的车道数量包括但不仅限于一车道、二车道、三车道、四车道、五车道、六车道及以上。所述道路坡度包括但不仅限于平坡、上坡、下坡。所述道路的道路隔离状态包括但不仅限于无隔离设施、有物理隔离设施、有法定隔离设施。所述路边建筑物模型包括但不仅限于楼体形状、楼面装饰、标牌文字、广告牌、路边橱窗。．合并道路场景数据和路边建筑物模型生成真三维导航场景模型，并进行质量检查。．将组成质检合格真三维导航场景模型的真三维导航场景数据存储在数据库中，建立独立的真三维导航电子地图数据母库。所述真三维导航场景数据包括道路场景数据和路边建筑物模型。所述真三维导航电子地图数据母库中数据的存储格式为（L,W,H），其中L为长度，W为宽度，H为相对高度。所述真三维导航电子地图数据母库中的数据按照路段和路口两个基本单元进行管理，在路段的两端分别连接不同的路口和/或路段。所述路口通常包括一个和/或多个十字路口和/或丁字路口。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种真三维导航中道路场景的显示方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：1）建立真三维导航电子地图数据母库：制作真三维道路导航场景模型，建立真三维导航电子地图数据母库；2）建立真三维导航应用数据库：从真三维导航电子地图数据母库中提取导航设备所需区域的数据，经过重新切割组合和数据压缩处理后得到的真三维导航电子地图数据，建立真三维导航应用数据库，存储在导航设备上；3）动态合成真三维导航场景：导航引擎根据导航路径从真三维导航应用数据库中读取真三维导航场景数据，动态合成导航路径任意位置处较大比例尺的真三维道路场景；在导航设备上播放真三维导航场景。

【技术特征摘要】
1.一种真三维导航中道路场景的显示方法，其特征在于，所方法包括以下步骤：1)建立真三维导航电子地图数据母库：制作真三维道路导航景模型，建立真三维导航电子地图数据母库；2)建立真三维导航应用数据库：从真三维导航电子地图数据库中提取导航设备所需区域的数据，经过重新切割组合和数据压缩理后得到的真三维导航电子地图数据，建立真三维导航应用数据库存储在导航设备上；步骤2)中的真三维导航应用数据库独立于二维导航电子地图据库，用高精度三个维度的(X,Y,Z)矢量化数据，以真实建模的式动态再现了导航道路的三维场景；3)动态合成真三维导航场景：导航引擎根据导航路径从真三导航应用数据库中读取真三维导航场景数据，动态合成导航路径任位置处较大比例尺的真三维道路场景；在导航设备上播放真三维导航场景；所述真三维导航电子地图数据母库中数据的存储格式为(L，W，H)，其中L为长度，W为度，H为相对高度；所述步骤1)具体包括：步骤101：将航片(航空拍摄图片)或者卫片(卫星拍摄图片制成大于等于1：1000米大比例尺级别的市街图；步骤102：外业通过采集作业车实地拍摄360度的道路真实场景；步骤103：按照步骤102)采集的道路数据和步骤101)制成的市街图，分别制作道路场景和路边建筑物模型；步骤104：合并道路场景数据和路边建筑物数据生成真三维导航场景模型，并进行质量检查；步骤105，将组成质检合格真三维导航场景模型的真三维导航场景数据存储在数据库中，建立独立的真三维导航电子地图数据母库。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志勋，尹艳，
申请(专利权)人：易图通科技北京有限公司，
类型：发明
国别省市：