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EP4658975A1 - Zuweisen eines attributs an mit einem vektor-objekt überlappende gitterelemente eines referenzgitternetzes - Google Patents

Zuweisen eines attributs an mit einem vektor-objekt überlappende gitterelemente eines referenzgitternetzes

Info

Publication number
EP4658975A1
EP4658975A1 EP24703292.3A EP24703292A EP4658975A1 EP 4658975 A1 EP4658975 A1 EP 4658975A1 EP 24703292 A EP24703292 A EP 24703292A EP 4658975 A1 EP4658975 A1 EP 4658975A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grid
attribute
width
elements
grid elements
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP24703292.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Roman Brylka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Green Bridge Ingenieurgesellschaft Mbh
Original Assignee
Green Bridge Ingenieurgesellschaft Mbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Green Bridge Ingenieurgesellschaft Mbh filed Critical Green Bridge Ingenieurgesellschaft Mbh
Publication of EP4658975A1 publication Critical patent/EP4658975A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804—Creation or updating of map data
    • G01C21/3807—Creation or updating of map data characterised by the type of data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3863—Structures of map data
    • G01C21/3867—Geometry of map features, e.g. shape points, polygons or for simplified maps
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/20—Instruments for performing navigational calculations
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3804—Creation or updating of map data
    • G01C21/3833—Creation or updating of map data characterised by the source of data
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C21/00—Navigation; Navigational instruments not provided for in groups G01C1/00 - G01C19/00
    • G01C21/38—Electronic maps specially adapted for navigation; Updating thereof
    • G01C21/3863—Structures of map data
    • G01C21/387—Organisation of map data, e.g. version management or database structures
    • G01C21/3881—Tile-based structures

Definitions

  • Computer-implemented method for detecting a spatial arrangement of a physical object on a physical surface within a reference coordinate system by assigning an attribute to a selection of uniquely identifiable grid elements of a global reference grid determined by means of a vector object
  • the present invention relates to a computer-implemented method for detecting a spatial arrangement of a physical object on a physical surface within a reference coordinate system by assigning an object attribute and/or further attribute to a selection of uniquely identifiable grid elements of a global reference grid network determined by means of a vector object, in particular within a database of a GIS application, a BIM application or a machine control application.
  • a GIS application also called a geographic information system application or geographic information system application, is an application of a computer-based information system for collecting, processing, organizing and analyzing spatial data.
  • a BIM application also called a Building Information Model application or building data modelling application, is an application of a computer-aided information system for the planning, construction and management of a building or structure.
  • a machine control application can itself have a GIS or BIM application and is used to control or navigate mobile machines on an area or in space based on area- or space-related data.
  • an object stationary or mobile, real or planned
  • an area or a structure can typically be represented in its or its geographical position and extent using a vector graphic (also called a vector object).
  • a vector object is an image file whose content is defined by means of mathematical descriptions or calculations. Unlike so-called raster graphics (raster data, raster data set), the individual pixels of the image are not assigned a pixel value (which represents a gray or color level). and stored, but a (mathematical) description of all elements in the image. In this system, for example, a circle is described by a defined number of points that lie on a circumference and are connected to each other by point-to-point lines.
  • Both raster graphics and vector objects are usually used in GIS applications.
  • a satellite image of a certain region can be available as a raster graphic (raster data set), while the course of the roads in this region can be available as a vector object.
  • the raster graphic and the vector object can be "superimposed” and overlaid in order to link their information content.
  • US 2007 014488 A1 describes a method of how such a congruent overlay can be achieved using characteristic landmarks (e.g. an intersection) that are easy to determine in both the raster graphic and the vector object.
  • characteristic landmarks e.g. an intersection
  • a vector object in the present sense describes in particular (at least) one point, (at least) one line, (at least) one polygon, (at least) one area and/or (at least) one (three-dimensional) body, and has (at least one) support points, each of which is assigned a unique position in a geographical reference coordinate system and which together represent the position and extent of the depicted object, the depicted area or the depicted structure in the reference coordinate system.
  • the individual support points - and thus also the associated vector object - are georeferenced within the reference coordinate system.
  • a piece of land e.g. school grounds
  • a building e.g. school building
  • a part of a building e.g. auditorium
  • an individual component e.g. foundation, ceiling on the first floor, PV module on the roof
  • spatial information about physical objects (or structures) arranged in physical space is stored in databases by creating a vector object representing each physical object (or structure) with a separate data set that links, for example, an object identification number, an object type (e.g. point, line, polygon), one or more coordinate points, an object type (e.g. tree, road, building) and other attributes (e.g. tree type, road name). This is typically done in a database management system with a relational database structure.
  • common GIS applications e.g. the QGIS program
  • common BIM applications can create an associated local grid (also called a lattice) for a vector object.
  • a grid typically comprises a large number of regularly arranged grid elements (e.g. points, lines, circles, polygons, polyhedra) that cover the vector object in terms of its size and position in the reference coordinate system.
  • grids are typically two-dimensional.
  • additional attributes can be assigned to each grid element to capture grid element-specific properties (such as temperature values, material thickness, measured values or material type).
  • the extent of the individual grid elements can typically be determined by the user depending on the specific task and for a two-dimensional grid can be e.g. 500m x 500m or 1 mm x 1 mm.
  • the starting point for generating the local grid (also called the reference point of the grid) is typically generated automatically and depends on the extent and position of the associated vector object for which the local grid is generated. It has become established in common GIS and BIM applications that the reference point is the intersection of the northernmost and westernmost coordinate values. (with respect to a reference coordinate system) of the respective vector object. The reference point is therefore "top left" of the associated vector object.
  • a local grid is then spanned according to the user specifications for the grid width. Attributes can be assigned to the (local) grid elements generated in this way. In this way, properties can be recorded not only at the level of the (entire) vector object, but also in much more granular and detailed terms at the level of the individual grid elements.
  • a vector object-specific local grid with the assigned attributes for the individual grid elements is typically saved as another data set in common GIS applications.
  • the grid elements are each their own, independent vector objects.
  • the corner points of the grid elements are each assigned a coordinate in the coordinate system. The position and arrangement of the local grid and the (local) grid elements is therefore dependent on the position and size of the vector object from which the local grid was derived.
  • Figure 1 shows a screenshot of the video to illustrate the state of the art.
  • Figure 1 shows a section of a georeferenced map 1 with a lake 2 in the middle.
  • the shoreline of lake 2 is shown as a georeferenced polygon vector object 3.
  • Polygon vector object 3 has a large number of support points that are connected by polygon edges and thus describe the contour of the shoreline of lake 2.
  • the interior of the polygon i.e. the area between the polygon edges) represents the water surface of lake 2.
  • a local grid network 4 can also be seen, which covers polygon vector object 3.
  • the local grid 4 was designed according to the usual state of the art,
  • the reference point 5 of the local grid 4 is located at the intersection of the northernmost coordinate value of the polygon vector object 3 (see horizontal line 6) and the western coordinate value of the polygon vector object 3 (see vertical line 7). Starting from this reference point 5, which obviously depends on the position and dimensions of the polygon vector object 3, the associated local grid 4 was created.
  • the reference point 5 thus forms the "top left corner" of the local grid 4.
  • the local grid 4 comprises a large number of similar square grid elements 8 that are adjacent to one another.
  • the size of the local grid 4 is chosen so that it completely covers the polygon vector object 3.
  • all or individual grid elements 8 could be assigned an attribute (such as a temperature value or a water depth).
  • the size and position of the local grid 4 as well as the number and position of the grid elements 8 depend directly on the size and position of the polygon vector object 3.
  • a first local grid is created for the first vector object and a first attribute is assigned to some of the first grid elements.
  • a second local grid is created for the second vector object and a second attribute is assigned to some of the second grid elements.
  • the information on the first attribute and the second attribute are therefore in different local grids (and thus in different data spaces) and cannot be linked in a consistent manner (or only with great effort).
  • the creation of grids and the assignment of attributes to individual grid elements also plays a role in the navigation and control of autonomous vehicles.
  • US 2020293 038 A1 describes a method for determining a driving route in a parking lot.
  • the starting point is a georeferenced satellite image of the parking lot (see Figure 5A) and thus a raster graphic (raster data set) and not a vector object.
  • the satellite image is overlaid with a local grid (see Figures 5A and 5B) and image recognition is used to determine for each grid element whether the associated area is drivable or not.
  • the individual grid elements are assigned the attribute "navigable area” or "static obstacle” and a driving route is determined that only crosses drivable grid elements.
  • the positions of the grid elements are evidently determined by the cropping of the satellite image, since, according to Figure 5A, the local grid (grid 5100) runs flush with the edges of the satellite image.
  • the grid and with it the grid elements are thus positioned and determined locally depending on the satellite image, the raster data set. This means that it is a local grid with local grid elements.
  • CN 114445 517 A describes a method for indoor navigation, i.e. for planning a route within a building.
  • Raster data sets are used here that depict the interior of the building in two dimensions.
  • the pixels of the raster data set represent spatial features of the building's interior and are each assigned to a coordinate (see paragraph [0052]). The positions of the pixels are thus determined locally, depending on the section of the building's interior shown in the raster data set.
  • the grid that contains the grid elements with the attribute to be changed must first be identified and picked out from the multitude of different grids. ) Tracking and planning changes to areas when the change only affects parts of a grid element.
  • the aim is to track the whereabouts and history of material across different states.
  • Existing BIM and GIS applications are not suitable for this (or only to a very limited extent), although high-resolution material data is often available via vector objects and their grids.
  • the present invention is based on the object of overcoming the weaknesses of the prior art outlined above, particularly in BIM or GIS applications, and in particular of enabling applications for machine control.
  • the object of the invention is to provide a computer-implemented method (for a database management system), particularly within a GIS application, a BIM application or an application for machine control, which makes it possible to record the spatial arrangement of physical objects or structures on physical surfaces (or in physical space) and to document changes, to record and document material shifts in terms of volume, material type and time, and to detect potential usage conflicts, whereby the highest level of data consistency is achieved and only a small amount of storage space is used.
  • the invention is intended to create the basis for significantly reducing the complexity and thus the energy consumption of subsequent data processing, which are crucial factors in connection with the control of machines.
  • This object is achieved by the computer-implemented method for detecting a spatial arrangement of a physical object (or a physical structure) on a physical surface (or in physical space) within a geographic reference coordinate system by assigning an object attribute and/or a further attribute to a selection of uniquely identifiable grid elements of a global reference grid network determined by means of a vector object, in particular within (a database) of a GIS application, a BIM application or a machine control application according to claim 1, the data processing system according to claim 13 and the computer program product according to claim 14.
  • the computer-implemented method for detecting a spatial arrangement of a physical object (or structure) on a physical surface (or in physical space) within a geographical reference coordinate system by assigning an object attribute and/or further attribute to a selection of uniquely identifiable grid elements of a (global) reference grid determined by means of a vector object, in particular within (a database) of a GIS application or a BIM application or a machine control application, comprises the following steps:
  • A) Providing the (only) global reference grid network georeferenced with respect to the geographical reference coordinate system with a vector object-independently defined geographical global reference point and (global) grid elements of a first grid width, each of which is designed as a polygon (in particular as a triangular, square or polygonal polygon) or as a polyhedron (in particular as an octagonal and hexagonal polyhedron), adjoining one another without overlap and clearly identifiable within the global reference grid network and georeferenced with respect to the reference coordinate system, in a storage unit,
  • step D) Assigning an object attribute linked to the vector object and/or a further attribute to the (global) grid elements of the first grid width selected in step C) by the processor unit and storing the selected (global) grid elements together with the respectively assigned object attribute and/or the further attribute in the storage unit.
  • attributes are not recorded and stored in different local grids (as has been the case in the prior art to date) which were created for different vector objects as separate tables, which are in the best case linked relationally to the respective vector object and form data spaces that are isolated from one another and whose data cannot be linked to one another (or can only be linked with difficulty); instead, all object attributes (and other attributes) linked to the various vector objects are recorded and stored in a single global reference grid with clearly identifiable global grid elements by assigning the respective object attribute (or other attribute) to the global grid elements that overlap with the respective vector object. All object attributes (and other attributes) are thus available in a common georeferenced global grid (or data space) within a database (or several databases linked to one another). Changes regarding individual attributes (as well as their validity) can be recorded easily and consistently in this way.
  • the global reference grid and (therefore) the global grid elements are defined in relation to a vector object-independent geographical reference point.
  • the attributes of all vector objects are recorded using a single common global reference grid and the same global grid elements and stored in a database or data storage.
  • the grid elements of the global reference grid are assigned to it and are defined as globally unique and vector object independent, they are also referred to as "global grid elements" in this publication.
  • the position and arrangement of the global reference grid is determined by the vector object-independent geographical reference point and is therefore expressly not dependent on the position and size of the object to be recorded.
  • the method according to the invention therefore differs fundamentally from the methods commonly used in the prior art, as described in the introduction for navigation applications in the documents US 2020293 038 A1 or CN 114445 517 A. This is because there the position of the grid, the grid elements or the pixels is determined by the image section shown in the respective raster data set and is therefore dependent on the object to be recorded.
  • the documents mentioned therefore describe local grids and local grid elements.
  • the method according to the invention thus relates to features that relate to the internal functioning of the database or the database management system.
  • the global and unique grid elements function as geospatial unique identifiers.
  • the invention thus solves the technical problem of efficiently capturing and processing spatial data of physical objects or structures arranged on a physical surface (or in a physical space) by means of the data structure defined by the method according to the invention, in which these spatial data are stored and managed in the database.
  • the data structure defined by the method according to the invention and the associated type of data management enables extremely storage-, computation-efficient and thus resource-efficient acquisition, management and further processing of spatial data, which can be particularly advantageous in connection with the control of machines.
  • the method according to the invention has a direct reference to physical surfaces, spaces or objects and thus to physical reality due to the georeferenced reference of the global reference grid and the global grid elements.
  • One or more object attributes and/or one or more additional attributes can be assigned to each global grid element of the global reference grid.
  • An object attribute is always linked to a vector object.
  • a further attribute is always linked to (at least) one (further) property.
  • the attribute assignments are therefore all located in the common data space of the single global reference grid. Cross-relationships between the individual attributes and the individual global grid elements, even if these are based on different vector objects, can thus be easily established.
  • the attribute assignments can be used consistently beyond the respective original vector object.
  • the method according to the invention makes it possible to consistently and easily record, retrieve and manage the status or change relating to a surface or volume.
  • the surface area (or volume area) to which a specific attribute is to be assigned can be described or mapped using a vector object.
  • the associated attribute is then assigned to the global grid elements of the global reference grid network selected (using the vector object). This procedure can be repeated as often as desired for different vector objects and different (object) attributes, but the attributes are always assigned to global grid elements that are located in one and the same global reference grid network.
  • the global reference grid can be used in conjunction with several different geographic reference coordinate systems.
  • a first vector object e.g. the WPM World Pseudo Mercator reference coordinate system
  • a second vector object e.g. the WGS84 reference coordinate system
  • the position of the global reference point of the global reference grid is defined in both the first reference coordinate system and the second reference coordinate system. Regardless of whether a vector object is defined in the first or second reference coordinate system, its position on the physical surface can be consistently recorded in the global reference grid.
  • a vector object can be provided, for example, by loading a vector graphics file (e.g. into the relevant GIS or BIM application or machine control application).
  • a vector object can be created via a GUI (graphical user interface) in a map view using an input device (e.g. mouse or touch screen) by marking grid elements or pulling up a selection window (box), thus making a selection of grid elements.
  • GUI graphical user interface
  • a vector object can also be provided as a list of individual points.
  • all attribute information is stored in a single, common (global) data space.
  • Cross-references and links can be easily established, and changes to the attribute values for individual global grid elements can be made without any problem.
  • the method according to the invention makes it possible to save storage space. This is because when a vector object is recorded, not all possible local grid elements of a local grid network have to be generated and saved and then assigned an attribute value (or a zero value), but only those global grid elements of the global reference grid that overlap with the vector object and to which an attribute is assigned. In a sense, only those global grid elements of the global reference grid that are required for recording the vector object because they overlap with it are saved with attribute information. The number of global grid elements to be saved can be radically reduced in this way if the many global grid elements that do not overlap the vector object or to which no attributes are assigned are not taken into account and saved at all.
  • the method according to the invention enables a (point-like) vector object to be assigned to the (the vector object) respectively overlapping global grid element of the reference grid.
  • (point-like) location information eg regarding the current position of a mobile phone
  • the global grid elements of the global reference grid can thus also take on the role of a global and spatially unique identifier, as a geo-referenced data equivalent.
  • the method according to the invention can be used in both two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) coordinate systems in order to process 2D or 3D vector objects.
  • the global reference grid is designed as a two-dimensional or three-dimensional global grid.
  • the reference point of the global reference grid is georeferenced with respect to the reference coordinate system and defined independently of the vector object(s) to be recorded (reference point defined independently of the vector object). This means that the reference point is not redefined (vector object-specific) depending on the size and position of the vector object, as in the prior art, every time a new local grid is created for a vector object, but that the global reference point, once defined, no longer changes its position relative to the reference coordinate system - regardless of the size and position of the vector object to be recorded.
  • the term (single) global reference grid expresses that the one reference grid covers the entire geographical reference coordinate system.
  • a geographical reference coordinate system can represent an entire planet or, in particular, only a selected region (e.g. Europe, Africa, North America) or a selected country.
  • a global reference grid network can be created in this way, in which the coordinates of the individual corner points of the clearly identifiable global grid elements in the reference coordinate system can be clearly determined algorithmically.
  • Figure 2 shows a two-dimensional reference coordinate system 9 with an x-axis x and a y-axis y.
  • the reference point 10 of a reference grid 11 was defined at the coordinate (0;0) of the reference coordinate system 9.
  • the first grid width is 1 in both spatial directions (i.e. in the x and y directions).
  • the resulting global reference grid 11 with its (16 shown) global grid elements 12 covers the entire reference coordinate system 9.
  • the square grid elements 12 can be clearly identified by their respective designation E(a;b).
  • their relative arrangement to one another can be derived from the designation of the grid elements, e.g. the grid element with the designation (1; 1) is located to the left of the grid element with the designation (2; 1) and below the grid element (1; 2). This means that the respective coordinates of the corner points 13 of the grid elements can be determined algorithmically using the coordinate of the reference point 10, the first grid width (in both spatial directions) and the designation of the grid elements 12.
  • Each grid element 12 with respect to the reference coordinate system 9 results from the position of its corner points 13.
  • Each grid element thus represents an associated surface area within the reference coordinate system in a two-dimensional reference coordinate system.
  • the three-dimensional grid elements each represent a volume area within the three-dimensional reference coordinate system.
  • a grid element overlaps a vector object if the control points of the vector object and/or a connecting line of the control points lie (at least partially) in an area of the reference coordinate system that the grid element covers.
  • a grid element that extends completely within the polygon edges of the vector object with respect to the reference coordinate system (internal grid element) also overlaps the associated polygon vector object.
  • the (first) grid spacing of the global grid elements is determined by the respective extension of the grid elements in the two (2D) or three (3D) spatial directions.
  • the grid elements of a grid spacing each have an identical grid spacing.
  • a route can be determined for a mobile machine that leads (exclusively) through surface areas or volume areas of the reference coordinate system that are represented by one of the (global) grid elements stored together with the respectively assigned object attribute and/or the further attribute, the route can be transmitted to the mobile machine and the route can be followed by the mobile machine, and/or a route can be determined for a mobile machine that leads to a surface area or volume area of the reference coordinate system that is represented by one of the (global) grid elements stored together with the respectively assigned object attribute and/or the further attribute, the route can be transmitted to the mobile machine and the route can be followed by the mobile machine.
  • a mobile machine can be controlled based on the information contained in the attribute assignment regarding the state of an area/volume area (or global grid element). This can be achieved, for example, by determining a route and transmitting it to the mobile machine to follow, which leads (exclusively) over area areas or volume areas of the reference coordinate system (or global grid elements) to which a defined attribute is assigned. Alternatively, it is also conceivable that routes are defined in such a way that area areas or volume areas of the reference coordinate system (or global grid elements) to which a certain attribute is assigned are avoided.
  • a mobile machine can be an air, water and land vehicle.
  • a mobile machine can, for example, be designed as an (autonomous) mine clearance vehicle, which is given a route to follow for mine clearance that leads through areas represented by global grid elements, each of which is assigned the attribute "to be cleared”, an (autonomous or human-operated) (military) transport vehicle, which is given a route to follow that leads exclusively through areas represented by global grid elements, each of which is assigned the attribute "cleared and safe", an (autonomous or human-operated) mining machine that is suitable for mining mineral resources in an open-cast mine and that is given a route to follow which leads to a surface area represented by global grid elements to which the attribute "ready for mining" is assigned, an (autonomous or human-operated) unloading vehicle which is suitable for unloading landfill material at a landfill and to which a route can be transmitted for following which leads to a surface area represented by a global grid element to which the attribute "ready for mining" is assigned, an aircraft to which a route can be
  • an alarm signal can be triggered when a mobile machine is located in a surface area or volume area of the reference coordinate system that is represented by one of the global grid elements stored together with the respectively assigned object attribute and/or the further attribute.
  • the alarm can be triggered in particular when the mobile machine enters such a surface or volume area.
  • the georeferenced global reference grid has grid elements of the first grid width and grid elements of a larger grid width
  • the larger grid width is larger than the first grid width and a plurality of grid elements of the first grid width (child grid elements) are assigned to a grid element of the larger grid width (parent grid element) in a clearly identifiable and georeferenced manner and fill this completely and without overlap
  • the method step C) of determining and selecting those grid elements of the first grid width that overlap with the vector object comprises:
  • the global reference grid comprises grid elements of nine different grid widths.
  • the grid elements of the largest grid width in a two-dimensional reference grid for example, have a grid width of 100 km x 100 km, while the grid elements of the next smaller grid width are each 10 times smaller in length and width.
  • the grid widths of the smaller grid elements are therefore 10 km x 10 km, 1 km x 1 km, 100 m x 100 m, 10 m x 10 m, 1 m x 1 m, 100 mm x 100 mm, 10 mm x 10 mm or 1 mm x 1 mm.
  • One hundred grid elements of the next smallest grid width fill a grid element of the next largest grid width completely and without overlapping and are clearly identifiable and georeferenced to it.
  • the individual grid elements would be cube-shaped in an analogous manner, with the next smaller grid width being smaller in length, width and height by a factor of 10.
  • 10,000 grid elements of the next smaller grid width would fill a grid element of the next larger grid width completely and without overlapping and would be clearly identifiable and georeferenced to it.
  • the coordinates of the respective corner points can first be determined (algorithmically) for the grid elements of the larger grid width.
  • those grid elements of the larger grid width can then be determined and selected that overlap with the vector object in terms of their position in the reference coordinate system (determined by the respective corner points).
  • those grid elements of the first grid width that lie within the selected grid elements of the larger grid width are activated.
  • the coordinates of their respective corner points can then be determined (algorithmically) and those activated grid elements of the first grid width are determined and selected, which overlap with the vector object with respect to their position in the reference coordinate system (determined by the respective corner points).
  • the at least one further attribute is designed as a main object attribute that assigns a higher-level main object to a grid element, in particular a building, a floor, a part of a building, a construction section and/or a room, an area attribute that assigns a grid element in particular an area name, an area type, an area status and/or an area type, a sub-object attribute that assigns a downstream sub-object to a grid element, a qualitative or quantitative attribute that assigns a color, a material, a floor type and/or a floor covering type to a grid element, a temporal or statistical attribute that assigns a point in time and/or an object number to a grid element, in particular to enable the tracking of moving objects such as vehicles, a complex attribute that assigns a document, in particular a soil report, a laboratory analysis or an aerial photograph, and/or a data set, in particular a table, to a grid element, and/or a link attribute that assigns a link
  • Such attributes can be used particularly in BIM and GIS applications as well as machine control applications.
  • the vector object is provided by assigning the geographical coordinate of the reference coordinate system to the at least one support point by means of a GPS tracker.
  • a GPS tracker is a portable device that is designed to record and document its GPS location.
  • a GPS tracker can be used in conjunction with the method according to the invention to record the status of, for example, an area in a particularly simple manner. To do this, the area to be mapped is "circled" with the GPS tracker.
  • some support points are defined and a corresponding polygon vector object is created.
  • the polygon vector object created can then be used according to the inventive method by assigning an associated object attribute (or further attribute) expressing a certain status to the grid elements of the reference grid that overlap the vector object.
  • the method according to the invention can be used (particularly in conjunction with a GPS tracker or aerial image evaluations) to quickly and easily record and document the status of areas or sections of areas for military, police and other official applications.
  • the vector object is a polygon vector object with at least three support points
  • the determination and selection of the grid elements according to step C) takes place by determining and selecting those grid elements that lie completely within the polygon vector object (inner grid elements)
  • the assignment of the object attribute linked to the vector object and/or a further attribute to the selected grid elements according to step D) takes place by assigning the object attribute linked to the polygon vector object and/or the further attribute to the inner grid elements selected in the previous step.
  • a polygon vector object describes a polygon whose vertices are each connected to two other vertices of the polygon by two polygon edges.
  • a grid element lies completely within a polygon vector object and is therefore an internal grid element if the grid element extends completely within the polygon edges of the vector object with respect to the reference coordinate system.
  • a grid element that lies inside the polygon is always also a grid element that overlaps the polygon within the meaning of the present application.
  • the method according to the invention can additionally comprise the following steps
  • the method according to the invention can advantageously comprise the following steps
  • the child grid elements inherit the assigned (object) attributes of their parent grid elements.
  • the method according to the invention for outputting a conflict message can also be used in connection with so-called geo-fencing applications.
  • the first object attribute "restricted area” can be assigned to the associated grid elements that overlap the first vector object via a corresponding first vector object.
  • a second vector object maps the position of a potential intruder on the physical area in the reference coordinate system.
  • the second object attribute "position of the potential intruder” is assigned to those grid elements that overlap with a second vector object. If both the first object attribute "restricted area” and the second object attribute "position of the potential intruder" are assigned to a grid element, a conflict message can be issued to indicate that the intruder has entered the restricted area.
  • an attribute can be transferred from a first grid element to a second grid element by means of the method according to claim 10.
  • the computer-implemented method for transferring an attribute from a first grid element to a second grid element of a common global reference grid within a GIS application or a BIM application comprises the following steps Assigning an object attribute and/or a further attribute to a first selection of uniquely identifiable grid elements of a global reference grid network according to claim 1, determined by means of a first vector object, selecting a first grid element of the first grid width to which the object attribute and/or the further attribute is assigned,
  • Transferring an attribute from the first grid element to the second grid element can be done by deleting the assignment of the attribute from the first grid element and assigning the attribute to the second grid element and saving it accordingly.
  • the attribute is linked to time information that states that up to a defined point in time the attribute is assigned to the first grid element and then to the second grid element. This time information together with the attribute information can be assigned to both grid elements accordingly, so that it is traceable and documented when the attribute was transferred from where to where.
  • the additional attribute describes, for example, a material type, its density and classification
  • the corresponding material flow can be traced in time and space. This is essential for the recording, documentation and traceability of mass and volume flows (e.g. in connection with landfills or mines) and is becoming more and more important against the background of the circular economy.
  • the recorded data is consistent and easy to manage because the inventive use of the global reference grid means that the first and second grid elements are identically dimensioned and both grid elements are in a common grid (or data space) so that cross-references can easily be made between the grid elements. All of this is not possible in a conventional GIS application or BIM application.
  • the method for assigning an attribute to a grid element of a larger grid width of a global reference grid comprises the following steps:
  • the invention manifests itself in a data processing system according to claim 12 and a computer program product according to claim 13.
  • the data processing system is in particular a database management system that enables the spatial arrangement of a physical object on a physical surface or in the physical space of a geographical reference coordinate system to be recorded.
  • the data processing system can in particular be designed as a desktop computer, server (on-premise or in the cloud) or mobile device and in particular comprises a storage unit and a processor unit.
  • the storage unit can be designed as a volatile or non-volatile data storage device and enables the storage of data sets and the provision of stored data sets.
  • the processor unit can be designed as one or more computer processors and in particular enables the editing, manipulation, determination, selection and assignment of data sets and/or attributes.
  • Fig. 1 the generation of a grid for a polygon vector object according to the prior art
  • Fig. 2 a reference coordinate system with a reference point and a reference grid including grid elements
  • FIG. 3 Grid elements of a global reference grid, which are selected according to a method according to the invention and to which an object attribute can be assigned,
  • Fig. 4A-4D grating elements of a larger grating pitch and grating elements of the first grating pitch provided in a method according to the invention
  • FIG. 5A-5D Grid elements of a first grid width and the associated
  • Grid elements (Fig.6B) of a reference grid network, which are selected by a method according to the invention, Fig. 7 inner grid elements of a first grid width and
  • Grid elements with a larger grid width which together form a Polygon vector object and provided in a method according to the invention.
  • Figure 1 shows the grid 4 as it is generated for the polygon vector object 3 according to the methods customary in the prior art
  • Figure 2 shows a reference coordinate system 9 with a reference point 10 and a reference grid 11.
  • Figures 3 to 7 each illustrate grid elements 14 of a georeferenced global reference grid network 15, as provided within the framework of a method according to the invention.
  • the following explanations are intended to further explain the method according to the invention using concrete application examples.
  • Figure 3 shows a section of a second map 16 georeferenced in a reference coordinate system, in the middle of which a plot of land 17 with several buildings on it is arranged.
  • the contour of the plot of land 17 is designed as a polygon vector object 18 georeferenced in the reference coordinate system.
  • the polygon vector object 18 has several support points 19 that are connected by polygon edges 20 and thus describe the contour of the plot of land 17.
  • the support points 20 are each assigned a geographical coordinate of the reference coordinate system. Together, the support points 19 represent the position of the "plot of land" object 17 in the geographical reference coordinate system.
  • a section of the georeferenced global reference grid 15 is shown with a selection of the grid elements 14 of a first grid width.
  • the individual grid elements 14 of a first grid width (10m x 10m) are each designed as a quadrangular polygon (or square), border on one another, are clearly identifiable within the global reference grid 15 by their designation and are georeferenced with respect to the reference coordinate system.
  • Figure 3 shows the selection of the grid elements 14 of the first grid width that overlap with the polygon vector object 18 (with respect to their respective position in the reference coordinate system).
  • the grid elements 14 of the first selection were also assigned the object attribute "property", which is linked to the polygon vector object 18.
  • the grid elements 14 of the first selection are then stored in a storage unit together with the object attribute "property" assigned to them.
  • EPSG:3035 is used as the reference coordinate system, although other suitable reference coordinate systems such as EPSG:3395 could also be used in an analogous manner.
  • the starting point, reference point or zero point of the reference coordinate system EPSG:3035 is used as the vector object-independent global reference point of the reference grid, which in turn is globally georeferenced uniquely by its longitude and latitude.
  • EPSG European Petrol Search Group
  • Figures 4A to 4D illustrate how the determination and selection of those grid elements of the first grid width 14 can be carried out particularly efficiently according to a preferred embodiment of the invention.
  • the reference grid network 15 also has clearly identifiable and georeferenced grid elements of a larger grid width 21 (grid width 100m x 100m).
  • a plurality of grid elements of the first grid width 14 are clearly identifiable and georeferenced and are each assigned to a grid element of the larger grid width 21 and fill this grid element of the larger grid width completely and without overlap.
  • the grid elements of the first grid width 14 thus have a kind of child-parent relationship to the grid elements of the larger grid width 21.
  • the grid elements of the larger grid width 21 are referred to as parent grid elements and the grid elements of the first grid width 14 are referred to as child grid elements.
  • first those grid elements of the larger grid width 21 that overlap with the polygon vector object 18 are determined and selected (see Figures 4A and 4B). Then those grid elements of the first grid width 14 that lie within the selected grid elements of the larger grid width 21 are activated (see Figure 4C). The activated grid elements of the first grid width are then checked to see whether they overlap with the polygon vector object 18 and those grid elements of the first grid width that meet this condition are determined and selected. The selected grid elements of the first grid width 14 of this first selection are then assigned the object attribute "property" as already explained above.
  • Figures 5A to 5D each illustrate grid elements of a first grid width 14 and the associated grid elements of a smaller grid width 22, which are provided in a method according to the invention.
  • the quadrangular, square grid elements of the first grid width 14 function here as the larger parent grid elements and each have a grid width of 10m x 10m.
  • the grid elements of the smaller grid width 22 function here as the smaller child grid elements and each have a grid width of 1m x 1m.
  • Each 100 grid elements of the smaller grid width 22 (child grid elements) are clearly identifiable and georeferenced and fill the respective grid element of the first grid width 14 (parent grid element) completely and without overlap.
  • Figure 50 shows those child grid elements that are assigned to the parent grid elements shown in Figures 5A and 5B.
  • Figure 5D shows only that (second) selection of child grid elements (grid elements of the smaller grid width 22) that overlap with the polygon vector object 18.
  • the child grid elements of the second selection can each be assigned the object attribute of their parent grid element and/or a second additional attribute.
  • the selected grid elements of the smaller grid width 22 that overlap with the polygon vector object 18 can therefore be assigned the object attribute "property", for example.
  • Figures 6A and 6B each show, for a different polygon vector object 23, which depicts the floor plan of the main building on the property 17 and is georeferenced accordingly, the grid elements of the smaller grid width 22 (Figure 6A) that overlap the associated polygon, or the inner grid elements of the smaller grid width 22 ( Figure 6B).
  • the inner grid elements 22 of the smaller grid width 22 have in common that they extend completely within the polygon edges of the polygon of the polygon vector object 23. This selection of inner grid elements was assigned the object attribute "building".
  • the grid elements of Figures 6A and 6B and the grid elements of Figures 3 to 5 are each part of the (same) single global reference grid 15.
  • the grid elements of the smaller grid spacing 22 of Figures 6A and 6B are a subset of the grid elements 22 of the smaller grid spacing shown in Figures 50 and 5D. If the grid elements of the smaller grid width 22 shown in Figure 5D and overlapping the polygon vector object 18 (plot of land) are each assigned the object attribute "plot of land” and the inner grid elements of the smaller grid width 22 shown in Figure 6B and lying within the polygon vector object 23 ("building") are each assigned the object attribute "building”, then both object attributes ("building” and "plot of land”) are assigned to these inner grid elements.
  • (polygon) vector objects are recorded by assigning attributes to grid elements of a single common reference grid 15.
  • Figure 7 illustrates how storage space can be saved by assigning an attribute to a grid element with a larger grid width.
  • Figure 7 shows the polygon vector object 23 with grid elements of the first grid width 14 (grid width 10m x 10m) of the global reference grid 15. Each grid element of the first grid width 14 is assigned one hundred grid elements of the smaller grid width 22 (grid width 1m x 1m) in a clearly identifiable and georeferenced manner and fills it completely and without overlap.
  • Figure 7 (analogous to Figure 6B), only the grid elements of the smaller grid width 22 that are located inside the polygon vector object 23 are shown.
  • the grid elements of the first grid width 14 are grid elements of a larger grid width compared to the smaller grid width 22 (grid width 1m x 1m).
  • Reference coordinate system 9 x-axis x y-axis y
  • Grid element of a first grid width 14 global reference grid 15 second map 16

Landscapes

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objekts auf einer physischen Fläche durch Zuweisen eines Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren globalen Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes (15), insbesondere innerhalb einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung mit den folgenden Schritten: A) Bereitstellen eines, bezüglich eines geographischen Bezugskoordinatensystems georeferenzierten, globalen Referenzgitternetzes (15) mit einem Vektor-Objekt- unabhängig definierten geographischen globalen Referenzpunkt und globalen Gitterelementen einer ersten Gitterweite (14), die überlappungsfrei aneinandergrenzen und eindeutig innerhalb des globalen Referenzgitternetztes (15) identifizierbar und bezüglich des Bezugskoordinatensystems georeferenziert sind, B) Bereitstellen eines Vektor-Objekts mit mindestens einem Stützpunkt (19), dem jeweils eine geographische Koordinate des geographischen Bezugskoordinatensystems (9) zugewiesen ist, C) Bestimmen und Auswählen jener globalen Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die mit dem Vektor-Objekt überlappen, und D) Zuweisen eines mit dem Vektor-Objekt verknüpften Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an die in Schritt C) ausgewählten Gitterelemente der ersten Gitterweite (14) und Abspeichern der ausgewählten Gitterelemente (14) mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs.

Description

Computerimplementiertes Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objekts auf einer physischen Fläche innerhalb eines Bezugskoordinatensystems durch Zuweisen eines Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes
Die vorliegende Erfindung betrifft ein computerimplementiertes Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objekts auf einer physischen Fläche innerhalb eines Bezugskoordinatensystems durch Zuweisen eines Objektattributs und/oder weiteren Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes insbesondere innerhalb einer Datenbank einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung.
Eine GIS-Anwendung, auch Geoinformationssystem-Anwendung oder geographische Informationssystem-Anwendung genannt, ist eine Anwendungen eines computergestützten Informationssystems zur Erfassung, Bearbeitung, Organisation und Analyse räumlicher Daten.
Eine BIM-Anwendung, auch Building Information Modell-Anwendung oder Bauwerksdatenmodellierungs-Anwendung genannt, ist eine Anwendung eines computergestützten Informationssystems zur Planung, zum Bau und zur Bewirtschaftung eines Gebäudes oder eines Bauwerks.
Eine Anwendung zur Maschinensteuerung kann selbst eine GIS- oder BIM-Anwendung aufweisen und dient zur Steuerung bzw. Navigation von mobilen Maschinen auf einer Fläche bzw. im Raum auf Grundlage von flächen- bzw. räumbezogenen Daten.
Sowohl bei GIS-Anwendungen als auch BIM-Anwendungen kann typischerweise ein (ortsfestes oder mobiles, reales oder geplantes) Objekt, eine Fläche oder eine Struktur in seiner bzw. ihrer geographischen Position und Ausdehnung mittels einer Vektorgraphik (auch Vektor-Objekt genannt) abgebildet werden.
Ein Vektor-Objekt (bzw. eine Vektorgraphik) ist dabei eine Bilddatei, dessen Inhalt mittels mathematischer Beschreibungen bzw. Berechnungen definiert ist. Anders als bei den sogenannten Rastergrafiken (Raster-Daten, Raster- Datensatz) werden nicht die einzelnen Pixel des Bildes mit einem Pixelwert (der eine Grau- oder Farbstufe repräsentiert) versehen und gespeichert, sondern eine (mathematische) Beschreibung aller im Bild befindlichen Elemente. Ein Kreis wird in diesem System beispielsweise durch eine definierte Anzahl von Punkten beschrieben, die auf einem Kreisumfang liegen und durch Punkt-zu-Punkt-Linien miteinander verbunden sind.
In GIS-Anwendungen werden üblicherweise sowohl Rastergrafiken als auch Vektor-Objekte verwendet. Beispielsweise kann ein Satellitenbild einer bestimmten Region als Rastergrafik (Raster- Datensatz) vorliegen, während der Verlauf der Straßen in dieser Region als Vektor- Objekt vorliegt. Mit Hilfe von GIS-Anwendungen können die Rastergrafik und das Vektor- Objekt "übereinandergelegt" und überlagert werden, um deren Informationsgehalte zu verknüpfen. In der US 2007 014488 A1 wird ein Verfahren beschrieben, wie eine solche deckungsgleiche Überlagerung anhand von charakteristischen Landmarken (z.B. einer Kreuzung), die sowohl in der Rastergrafik als auch im Vektor-Objekt einfach zu bestimmen sind, erfolgen kann. Dabei wird die im Vektor-Objekt steckende Information zur Lage und Beschaffenheit des abgebildeten physischen Objekts allerdings nicht in ein übergeordnetes, globales Gitternetz transferiert, sondern lediglich die Rastergrafik mit dem Vektor-Objekt überlagert.
Ein Vektor-Objekt im vorliegenden Sinne beschreibt dabei insbesondere (mindestens) einen Punkt, (mindestens) eine Linie, (mindestens) ein Polygon, (mindestens) eine Fläche und/oder (mindestens) einen (dreidimensionalen) Körper, und weist (mindestens einen) Stützpunkte auf, denen jeweils eine eindeutige Position in einem geographischen Bezugskoordinatensystem zugewiesen ist und die gemeinsam die Position und Ausdehnung des abgebildeten Objekts, der abgebildeten Fläche oder der abgebildeten Struktur im Bezugskoordinatensystem repräsentieren.
Die einzelnen Stützpunkte - und somit auch das zugehörige Vektor-Objekt sind dabei georeferenziert innerhalb des Bezugskoordinatensystems. Darunter versteht man in diesem Zusammenhang die Zuweisung von raumbezogenen Informationen zu einem Datensatz zur Herstellung eines Raumbezugs innerhalb des Bezugskoordinatensystems.
Innerhalb einer GIS- oder BIM-Anwendung kann beispielsweise ein Grundstück (z.B. Schulgelände), ein Gebäude (z.B. Schulgebäude), ein Gebäudeteil (z.B. Aula) oder ein einzelnes Bauteil (z.B. Fundament, Decke 1. Stockwerk, PV-Modul auf Dach) jeweils als ein eigenes Vektor-Objekt erfasst sein. In den gängigen GIS-Anwendungen werden raumbezogene Informationen von sich im physischen Raum angeordneten physischen Objekten (oder Strukturen) in Datenbanken gespeichert, indem für jedes physische Objekt (bzw. jede physische Struktur) ein dieses physische Objekt (bzw. diese physische Struktur) repräsentierendes Vektor-Objekt mit einem separaten Datensatz angelegt wird, der z.B. eine Objektidentifikationsnummer, einen Objekttyp (z.B. Punkt, Linie, Polygon), eine oder mehrere Koordinatenpunkte, eine Objektart (z.B. Baum, Straße, Gebäude) sowie weitere Attribute (z.B. Baumart, Straßenname) miteinander verknüpft. Typischerweise erfolgt dies in einem Datenbankverwaltungssystem mit einer relationalen Datenbankstruktur.
Oftmals ist es erwünscht das Vektor-Objekt in kleinere Einheiten zu untergliedern, damit einzelnen Teilbereichen des abgebildeten physischen Objekts (bzw. der abgebildeten physischen Fläche, der abgebildeten physischen Struktur) spezifische Eigenschaften (Attribute) zugewiesen werden können; beispielsweise, wenn nur auf einem Teil einer als ein Vektor-Objekt beschriebenen Grundstücksfläche Altlasten zu verzeichnen sind.
Zu diesem Zweck können gängige GIS-Anwendungen (z.B. das Programm QGIS) und gängige BIM-Anwendungen für ein Vektor-Objekt ein zugehöriges lokales Gitternetz (auch Gitter genannt) erzeugen. Ein Gitternetz umfasst dabei typischerweise eine Vielzahl regelmäßig angeordneter Gitterelemente (z.B. Punkte, Linien, Kreise, Polygone, Polyeder), die das Vektor-Objekt bezüglich seiner Größe und Position im Bezugskoordinatensystem abdecken. Derartige Gitternetze sind dabei typischerweise zweidimensional.
Darüber hinaus können jedem Gitterelement weitere Attribute zugewiesen werden, um gitterelementspezifische Eigenschaften zu erfassen (wie z.B. Temperaturwerte, Materialstärke, Messwerte oder Materialart).
Die Ausdehnung der einzelnen Gitterelemente (also die Gitterweite in den verschiedenen Raumrichtungen) kann typischerweise durch den Nutzer in Abhängigkeit von der konkreten Aufgabenstellung festgelegt werden und für ein zweidimensionales Gitter z.B. 500m x 500m oder 1 mm x 1 mm betragen.
Der Ausgangspunkt für die Erzeugung des lokalen Gitternetzes (der auch Referenzpunkt des Gitternetzes genannt wird) wird indes typischerweise automatisch erzeugt und hängt von der Ausdehnung und Position des zugehörigen Vektor-Objekts ab, für das das lokale Gitternetz erzeugt wird. Es hat sich bei den gängigen GIS- und BIM-Anwendungen etabliert, dass als Referenzpunkt der Schnittpunkt des nördlichsten und des westlichsten Koordinatenwerts (bezüglich eines Bezugskoordinatensystems) des jeweiligen Vektor-Objekts gewählt wird. Der Referenzpunkt liegt damit "links oben" vom zugehörigen Vektor-Objekt. Ausgehend von diesem Referenzpunkt wird dann ein lokales Gitternetz gemäß den Nutzervorgaben zur Gitterweite aufgespannt. Den dabei erzeugten (lokalen) Gitterelementen können jeweils Attribute zugewiesen werden. Auf diese Weise können Eigenschaften nicht nur auf der Ebene des (gesamten) Vektor-Objekts, sondern deutlich granulärer und detaillierter auf der Ebene der einzelnen Gitterelemente erfasst werden.
Bezüglich der Datenbankstruktur wird so ein Vektor-Objekt-spezifisches, lokales Gitternetz mit den zugewiesenen Attributen für die einzelnen Gitterelemente in den gängigen GIS- Anwendungen typischerweise als ein weiterer Datensatz abgespeichert. Die Gitterelemente sind dabei jeweils eigene, voneinander unabhängige Vektor-Objekte. Den Eckpunkten der Gitterelemente ist jeweils eine Koordinate im Koordinatensystem zugewiesen. Die Position und Anordnung des lokalen Gitternetzes und der (lokalen) Gitterelemente ist somit abhängig von der Position und der Größe des Vektor-Objekts, aus dem das lokale Gitternetz abgeleitet wurde.
Vor diesem Hintergrund werden derartige Gitternetze im Rahmen dieser Veröffentlichung auch als "lokale" Gitternetze und die zugehörigen Gitterelemente als "lokale" Gitterelemente bezeichnet. Es bestehen typischerweise weder Relationen zwischen den einzelnen lokalen Gitterelementen untereinander, noch Relationen zwischen den Gitterelementen und dem Vektor-Objekt, aus dem das Vektor-Objekt spezifische lokale Gitternetz abgeleitet wurde. Eine Verknüpfung der Gitterelemente untereinander, also zu einem Gitter, ist nur durch die Speicherung in derselben Datentabelle gegeben.
In dem unter https://www.youtube.com/watch?v=aGNMRTgw3c8 abrufbaren Video mit dem Titel "QGIS 3 - Gitter- und Punktnetze erstellen | QGIS Tutorial | Deutsch | German" wird das Erzeugen eines derartigen lokalen Gitternetzes in der gebräuchlichen GIS-Anwendung QGIS beispielhaft erläutert. Figur 1 zeigt einen Screenshot des Videos um den Stand der Technik zu illustrieren. Figur 1 stellt einen Ausschnitt einer georeferenzierten Landkarte 1 dar, in deren Mitte ein See 2 angeordnet ist. Die Uferlinie des Sees 2 ist als ein georeferenziertes Polygon-Vektor-Objekt 3 abgebildet. Das Polygon-Vektor-Objekt 3 weist dabei eine Vielzahl von Stützpunkten auf, die durch Polygonkanten verbunden sind und dadurch die Kontur der Uferlinie des Sees 2 beschreiben. Das Innere des Polygons (also der Bereich zwischen den Polygonkanten) repräsentiert die Wasseroberfläche des Sees 2. Weiterhin ist ein lokales Gitternetz 4 erkennbar, welches das Polygon-Vektor-Objekt 3 überdeckt. Das lokale Gitternetz 4 wurde dabei gemäß der im Stand der Technik üblichen, weiter oben skizzierten Methode erzeugt. Der Referenzpunkt 5 des lokalen Gitternetzes 4 liegt im Schnittpunkt des nördlichsten Koordinatenwerts des Polygon-Vektor-Objekts 3 (vgl. waagrechte Gerade 6) und des westlichen Koordinatenwerts des Polygon-Vektor-Objekts 3 (vgl. vertikale Gerade 7). Ausgehend von diesem Referenzpunkt 5, der ganz offensichtlich von der Position und der Abmessung des Polygon-Vektor-Objekts 3 abhängt, wurde das zugehörige lokale Gitternetz 4 erzeugt. Der Referenzpunkt 5 bildet damit die "linke obere Ecke" des lokalen Gitternetzes 4. Das lokale Gitternetz 4 umfasst eine Vielzahl von gleichartigen viereckigen Gitterelementen 8, die aneinander angrenzen. Die Größe des lokalen Gitternetzes 4 wird dabei so gewählt, dass es das Polygon-Vektor-Objekt 3 vollständig abdeckt. Allen oder einzelnen Gitterelementen 8 könnte nun im nächsten Schritt jeweils ein Attribut (wie z.B. ein Temperaturwert oder eine Wassertiefe) zugewiesen werden. Die Größe und die Position des lokalen Gitternetzes 4 sowie die Anzahl und Position der Gitterelemente 8 hängt unmittelbar von der Größe und der Position des Polygon-Vektor- Objekts 3 ab.
Wenn nun beispielsweise für zwei sich überlappende Vektor-Objekte jeweils ein Gitter mit eigenen Gitterelementen erzeugt wird, so sind diese beiden lokalen Gitternetze (Gitter) mitsamt ihren Gitterelementen und den mit diesen verknüpften Attributen völlig unabhängig voneinander. Das bringt mit sich, dass zwischen den Gitterelementen der verschiedenen Gitter keinerlei Verknüpfung besteht. Die beiden Gitter mit ihren eigenen unabhängigen Gitterelementen stellen somit voneinander isolierte Datenräume, mit individuellen Vektor- Objekten, dar, zwischen denen grundsätzlich keine Querverweise bestehen. Ein Verknüpfen der Gitterelemente verschiedener lokaler Gitter wird darüber hinaus dadurch erschwert, dass die Gitterelemente der verschiedenen lokalen Gitternetze unterschiedliche Referenzpunkte aufweisen und daher typischerweise nicht deckungsgleich zueinander sind.
Das folgende Beispiel für zwei sich überlappende Vektor-Objekte soll zur Verdeutlichung dienen: Für das erstes Vektor-Objekt wird ein erstes lokales Gitternetz erzeugt und einigen der ersten Gitternetzelementen wird ein erstes Attribut zugewiesen. In analoger Weise wird für das zweite Vektor-Objekt ein zweites lokales Gitternetz erzeugt und einigen zweiten Gitternetzelementen ein zweites Attribut zugewiesen. Zwischen den ersten Gitternetzelementen und den zweiten Gitternetzelementen besteht - selbst, wenn sie sich teilweise überlappen - keinerlei Verknüpfung. Die Information zum ersten Attribut und zum zweiten Attribut liegen somit in verschiedenen lokalen Gitternetzen (und damit in verschiedenen Datenräumen) und sind nicht (oder nur mit sehr großem Aufwand) in konsistenter Weise zu verknüpfen. Auch im Zusammenhang mit der Navigation und Steuerung von autonomen Fahrzeugen spielt das Erzeugen von Gitternetzen und das Zuweisen von Attributen zu einzelnen Gitternetzelement eine Rolle. In der US 2020293 038 A1 wird ein Verfahren zur Festlegung einer Fahrroute auf einem Parkplatz beschrieben. Ausgangspunkt ist ein georeferenziertes Satellitenbild des Parkplatzes (vgl. Figur 5A) und somit eine Rastergrafik (Raster-Datensatz) und kein Vektor-Objekt. Um zu ermitteln, welche Bereiche des Parkplatzes befahren werden dürfen und welche nicht (weil sich dort z.B. ein Bordstein, ein Baum oder ein Gebäude befindet), wird das Satellitenbild mit einem lokalen Gitternetz überlagert (vgl. Figuren 5A und 5B) und mittels Bilderkennung für jedes Gitternetzelement bestimmt, ob der zugehörige Bereich befahrbar ist oder nicht. Auf dieser Grundlage wird den einzelnen Gitternetzelementen das Attribut "befahrbar" ("navigable area") oder "nicht befahrbar" ("static obstacle") zugewiesen und eine Fahrroute festgelegt, die nur befahrbare Gitternetzelemente kreuzt. Die Positionen der Gitterelemente sind dabei offenbar durch den Zuschnitt des Satellitenbildes vorgegeben, da gemäß Figur 5A das lokale Gitternetz (grid 5100) bündig zu den Kanten des Satellitenbildes verläuft. Das Gitternetz und mit ihm die Gitternetzelemente sind somit in Abhängigkeit vom Satellitenbild, dem Raster- Datensatz, lokal positioniert und festgelegt. Demnach handelt es sich um ein lokales Gitternetz mit lokalen Gitternetzelementen.
Die CN 114445 517 A beschreibt ein Verfahren zur Indoor-Navigation, d.h. zur Planung einer Route innerhalb eines Gebäudes. Hierbei werden Raster-Datensätze verwenden, die das Innere des Gebäudes zweidimensional abbilden. Die Pixel des Raster-Datensatzes stellen räumliche Merkmale des Gebäudeinnenraums dar und sind jeweils einer Koordinate zugeordnet (vgl. Absatz [0052]). Die Positionen der Pixel sind somit lokal, in Abhängigkeit von dem im Raster- Datensatz gezeigten Ausschnitt des Gebäudeinnenraums festgelegt.
Bedingt durch diese "Isoliertheit" der lokalen Gitternetze verschiedener Vektor-Objekte können herkömmlich GIS- und BIM-Anwendungen nicht (oder nur unter sehr großem Aufwand) dazu verwendet werden, um die folgenden technischen Probleme der Flächen- bzw. Bauwerksplanung und Maschinensteuerung zu bearbeiten:
1) Das Nachhalten bzw. Planen von Veränderungen auf Flächen, insbesondere, wenn die Veränderungen ein Vektor-Objekt nur teilweise betreffen.
Denn hierzu muss zunächst aus der Vielzahl der verschiedenen Gitternetze aufwändig jenes Gitternetz identifiziert und herausgepickt werden, welches die Gitterelemente mit dem zu verändernden Attribut enthält. ) Das Nachhalten und Planen von Veränderungen auf Flächen, wenn die Veränderung nur Teilbereiche eines Gitterelements betrifft.
Wenn im späteren Verlauf kleinere Gitterelemente zweckmäßig wären, um Eigenschaften bzw. Attribute zu erfassen, kann dies nicht oder nur mit größtem Aufwand realisiert werden. Denn würde ein neues Gitternetz mit kleineren Gitterelemente neu erzeugt werden, hätten diese kleineren Gitterelemente gemäß Stand der Technik keinen Bezug zu den früher erzeugten größeren Gitterelementen. Und wenn von vorn herein vorsorglich Gitter mit sehr kleinen Gitterelementen erzeugt werden, führt dies zu sehr großen Dateien, was den Aufwand für Speicherung und Verarbeitung der Daten stark erhöht.
Akkurate und aktuelle Flächeninformationen (vgl. Punkt 1) und 2)) können dabei insbesondere als Grundlage für die präzise Steuerung von mobilen Maschinen dienen. ) Das (fälschungssichere) Abbilden und Dokumentieren von Verschiebungen von Material bzw. Volumen auf Flächen
Mit Blick auf die wachsende Bedeutung der Kreislaufwirtschaft (Circular Economy) entsteht die Notwendigkeit, Materialflüsse in Volumen, Art und Zeitpunkt (auch über eine Baustelle hinaus) abzubilden, zu erfassen und zu dokumentieren, um eine effiziente und korrekte Weiterverwendung bzw. Entsorgung zu gewährleisten und Recyclingbetrug und illegale Abfallentsorgung zu verhindern bzw. zu erschweren.
Dabei gilt es den Verbleib und die Historie von Material über verschiedene Zustandsformen hinweg nachzuverfolgen. Bestehende BIM- und GIS-Anwendungen eignen sich hierfür nicht (oder nur sehr eingeschränkt), obwohl über Vektor-Objekte und deren Gitternetze oftmals hochauflösende Materialdaten zur Verfügung stünden.
Denn, wenn nun beispielsweise in einer typischen GIS- oder BIM-Anwendung erfasst ist, dass eine bestimmte Wand eines Gebäudes asbestbelastet ist, indem dem zugehörigen Vektor-Objekt "Wand" (bzw. den Gitterelementen eines für das Vektor- Objekt erzeugten Gitternetzes) ein entsprechendes Attribut zugewiesen ist, so kann diese Materialinformation typischerweise nicht mit dem Material verknüpft werden, das beim Abbruch dieser Wand entsteht und die Baustelle verlässt. Die Materialinformation ist gewissermaßen mit dem Vektor-Objekt bzw. mit dem zugehörigen Gitternetz verknüpft und kann nicht mehr sinnvoll genutzt werden, wenn das abgebildete (reale) Objekt (in diesem Beispiel die Wand) nicht mehr in dieser Struktur existiert.
4) Das Detektieren von (Flächen-)Nutzungskonflikten
Konflikte in der Flächennutzung können in herkömmlichen GIS- und BIM- Anwendungen nur schwer erkannt werden; denn selbst wenn die Gitterelemente von zwei lokalen Gitternetzen einander überlappen und den beiden sich überlappenden Gitterelementen in Konflikt stehende Attribute zugewiesen sind, ist dieser Konflikt im Stand der Technik schwer zu detektieren, da die beiden Gitterelemente unterschiedlichen, voneinander isolierten lokalen Gitternetzen (bzw. Datenräumen) angehören.
5) Das Detektieren von freien Bereichen bzw. Korridoren (Detektieren von NICHT- Verschneidungen)
Für zahlreiche technische Anwendungen, insbesondere im Zusammenhang mit der Steuerung von beweglichen Maschinen, ist es erforderlich einen Bereich oder Korridor zu ermitteln, der frei von Hindernissen (oder Objekten) ist, damit dieser von der Maschine befahren oder beflogen werden kann (freier Korridor). Im Stand der Technik, mit herkömmlichen GIS- und BIM-Anwendungen, ist dies aufgrund der Struktur der vorliegenden Daten nur mit großem Aufwand und unter Zuhilfenahme von komplexen und zeitaufwändigen mathematischen Berechnungen möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorstehend ausgeführten Schwächen des Standes der Technik insbesondere bei BIM- oder GIS-Anwendungen zu überwinden und insbesondere Anwendungen zur Maschinensteuerung zu ermöglichen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung ein computerimplementiertes Verfahren (für ein Datenbankverwaltungssystem) insbesondere innerhalb einer GIS-Anwendung, einer BIM- Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung bereitzustellen, welches es ermöglicht, die räumliche Anordnung von physischen Objekten oder Strukturen auf physischen Flächen (bzw. im physischen Raum) zu erfassen und Veränderungen zu dokumentieren, Materialverschiebungen bezogen auf Volumen, Materialart und Zeitpunkt zu erfassen und zu dokumentieren sowie potentielle Nutzungskonflikte zu detektieren, wobei ein höchstes Maß an Datenkonsistenz erzielt und nur wenig Speicherplatz verwendet werden soll. Weiterhin soll durch die Erfindung die Grundlage dafür geschaffen werden, die Komplexität und damit den Energieverbrauch der nachfolgenden Datenverarbeitung stark reduzieren zu können, was entscheidende Faktoren im Zusammenhang mit der Steuerung von Maschinen sind.
Gelöst wird diese Aufgabe durch das computerimplementierte Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objekts (oder einer physischen Struktur) auf einer physischen Fläche (oder im physischen Raum) innerhalb eines geographischen Bezugskoordinatensystems durch Zuweisen eines Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes insbesondere innerhalb (einer Datenbank) einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung gemäß Anspruch 1, das System zur Datenverarbeitung gemäß Anspruch 13 und das Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14.
Das computerimplementierte Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objekts (oder einer Struktur) auf einer physischen Fläche (oder im physischen Raum) innerhalb eines geographischen Bezugskoordinatensystems durch Zuweisen eines Objektattributs und/oder weiteren Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines (globalen) Referenzgitternetzes, insbesondere innerhalb (einer Datenbank) einer GIS-Anwendung oder einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung, umfasst die folgenden Schritte:
A) Bereitstellen des (einzigen), bezüglich des geographischen Bezugskoordinatensystems georeferenzierten, globalen Referenzgitternetzes mit einem Vektor-Objekt-unabhängig definierten geographischen globalen Referenzpunkt und (globalen) Gitterelementen einer ersten Gitterweite, die jeweils als ein Polygon (insbesondere als ein dreieckiges, viereckiges oder vieleckiges Polygon) oder als ein Polyeder (insbesondere als ein achteckiger und sechsseitiger Polyeder) ausgebildet sind, überlappungsfrei aneinandergrenzen und eindeutig innerhalb des globalen Referenzgitternetztes identifizierbar und bezüglich des Bezugskoordinatensystems georeferenziert sind, in einer Speichereinheit,
B) Bereitstellen des Vektor-Objekts mit mindestens einem Stützpunkt, dem jeweils eine geographische Koordinate des geographischen Bezugskoordinatensystems zugewiesen ist und der die Position eines Objekts im geographischen Bezugskoordinatensystem repräsentiert, in der Speichereinheit, C) Bestimmen und Auswahlen jener (globalen) Gitterelemente der ersten Gitterweite, die mit dem Vektor-Objekt überlappen, mittels einer Prozessoreinheit, und
D) Zuweisen eines mit dem Vektor-Objekt verknüpften Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an die in Schritt C) ausgewählten (globalen) Gitterelemente der ersten Gitterweite durch die Prozessoreinheit und Abspeichern der ausgewählten (globalen) Gitterelemente mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs in der Speichereinheit.
Diese Art der Zuweisung eines Objektattributs (bzw. eines weiteren Attributs an die mittels des Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von (globalen) Gitterelementen ermöglicht dabei auf überraschende Weise die Lösung der oben erwähnten technischen Probleme. Denn Attribute werden erfindungsgemäß nicht (wie im Stand der Technik bisher üblich) in verschiedenen lokalen Gitternetzen erfasst und abgespeichert, die für verschiedene Vektor-Objekt gewissermaßen als separate, im besten Falle relational mit dem jeweiligen Vektor-Objekt verknüpfte Tabellen erzeugt wurden und voneinander isolierte Datenräume bilden, deren Daten nicht (oder nur schwer) miteinander zu verknüpfen sind; sondern alle mit den verschiedensten Vektor-Objekten verknüpfte Objektattribute (und weitere Attribute) werden in einem einzigen globalen Referenzgitternetz mit eindeutig identifizierbaren globalen Gitterelementen erfasst und abgespeichert, indem den mit dem jeweiligen Vektor-Objekt überlappenden globalen Gitterelementen das jeweilige Objektattribut (bzw. weitere Attribut) zugewiesen wird. Alle Objektattribute (und weitere Attribute) liegen somit in einem gemeinsamen georeferenzierten globalen Gitternetz (bzw. Datenraum) innerhalb einer Datenbank (oder mehrerer miteinander verknüpfter Datenbanken) vor. Veränderungen bezüglich einzelner Attribute (sowie deren Gültigkeit) können auf diese Weise einfach und konsistent erfasst werden.
Zu diesem Zweck sind das globale Referenzgitternetz und (somit auch) die globalen Gitterelemente bezogen auf einen Vektor-Objekt-unabhängigen geographischen Referenzpunkt definiert. Anstatt für verschiedene Vektor-Objekte jeweils ein eigenes lokales Gitternetz zu erzeugen und mit den Objekt-Attributen zu verknüpfen, werden die Attribute aller Vektor-Objekte unter Rückgriff auf ein einziges gemeinsames globales Referenzgitternetz und dieselben globalen Gitterelemente erfasst und in einer Datenbank bzw. einem Datenspeicher abgespeichert.
Um auszudrücken, dass die Gitterelemente des globalen Referenzgitternetztes diesem zugeordnet und dabei global einzigartig sowie Vektor-Objekt-unabhängig definiert sind, werden diese im Rahmen dieser Veröffentlichung auch als "globale Gitterelemente" bezeichnet. Die Lage und Anordnung des globalen Referenzgitternetzes wird durch den Vektor-Objekt- unabhängigen geographischen Referenzpunkt bestimmt und ist somit ausdrücklich nicht von der Lage und der Größe des zu erfassenden Objekts abhängig. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren grundlegend von den im Stand der Technik gängigen Verfahren, wie sie einleitend für Navigationsanwendungen in den Dokumenten US 2020293 038 A1 oder CN 114445 517 A beschrieben sind. Denn dort wird die Lage und die Position des Gitternetzes, der Gitternetzelemente bzw. der Pixel durch den im jeweiligen Raster- Datensatz abgebildeten Bildausschnitt festgelegt und ist somit abhängig von dem zu erfassenden Objekt. In den genannten Dokumenten werden demnach lokale Gitternetze und lokale Gitternetzelemente beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich somit auf Merkmale, die die interne Funktionsweise der Datenbank bzw. des Datenbankverwaltungssystems betreffen. Denn durch die erfindungsgemäße Verwendung des globalen, georeferenzierten Referenzgitters mit georeferenzierten globalen und einmaligen Gitterelementen wird die Struktur der dahinterliegenden Datenbank und mit ihr die interne Funktionsweise des Datenbankverwaltungssystems definiert. Die globalen und einmaligen Gitterelemente fungieren als räumlich einzigartige Identifizierer (geospacial unique identifier).
Die Erfindung löst damit das technische Problem der effizienten Erfassung und Verarbeitung von raumbezogenen Daten von physischen Objekten oder Strukturen, die auf einer physischen Fläche (oder in einem physischen Raum) angeordnet sind, durch die durch das erfindungsgemäße Verfahren definierte Datenstruktur, in der diese raumbezogenen Daten in der Datenbank abgelegt und verwaltet werden.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren definierte Datenstruktur und die damit verbundene Art der Datenverwaltung ermöglicht eine äußerst Speicher-, recheneffiziente und somit ressourceneffiziente Erfassung, Verwaltung und Weiterverarbeitung von räumlichen Daten, was insbesondere im Zusammenhang mit der Steuerung von Maschinen besonders vorteilhaft sein kann.
Ferner weist das erfindungsgemäße Verfahren durch den georeferenzierten Bezug des globalen Referenzgitters und der globalen Gitterelemente einen unmittelbaren Bezug zu physischen Flächen, Räumen oder Objekten und somit zur physischen Wirklichkeit auf. Jedem globalen Gitterelement des globalen Referenzgitternetzes können ein oder mehrere Objektattribute und/oder ein oder mehrere weitere Attribute zugewiesen werden. Ein Objektattribut ist jeweils mit einem Vektor-Objekt verknüpft. Ein weiteres Attribut ist jeweils mit (mindestens) einer (weiteren) Eigenschaft verknüpft.
Die Attributzuweisungen befinden sich damit alle in dem gemeinsamen Datenraum des einzigen globalen Referenzgitternetzes. Querbeziehungen zwischen den einzelnen Attributen und den einzelnen globalen Gitterelementen, selbst wenn diese auf unterschiedliche Vektor-Objekt zurückgehen, können somit einfach hergestellt werden. Die Attributzuweisungen können über das jeweilige ursprüngliche Vektor-Objekt hinaus konsistent genutzt werden.
Das stellt eine radikale Abkehr von den Verfahren dar, die bisher in GIS- und BIM- Anwendungen genutzt werden, wo typischerweise für jedes Vektor-Objekt (oder eine Gruppe von Vektor-Objekten) ein eigenes lokales Gitternetz mit eigenen lokalen Gitterelementen erzeugt wird und somit die Attributinformationen der lokalen Gitterelemente eines jeden Vektor-Objekts jeweils in einem eigenen isolierten lokal definiertem Datenraum vorliegen. Querbeziehungen zwischen den lokal referenziellen Datenräumen können dort nicht (oder nur sehr umständlich und unter Inkaufnahme von Inkonsistenzen) erzeugt werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren hingegen ermöglicht es, den Status bzw. Veränderung bezüglicher einer Fläche oder eines Volumens konsistent und einfach zu erfassen, abzurufen sowie zu verwalten. Jener Flächenbereich (oder Volumenbereich), dem ein spezielles Attribut zugewiesen werden soll, kann mittels eines Vektor-Objekts beschrieben bzw. abgebildet werden. Gemäß dem obigen Verfahren wird das zugehörige Attribut dann den (mittels des Vektor-Objekts) ausgewählten globalen Gitterelementen des globalen Referenzgitternetzes zugeordnet. Dieses Vorgehen kann beliebig oft für verschiedene Vektor-Objekte und verschiedene (Objekt-)Attribute wiederholt werden, die Attribute werden allerdings immer globalen Gitterelementen zugewiesen, die sich in ein und demselben globalen Referenzgitternetz befinden.
Das globale Referenzgitternetz kann in Verbindung mit mehreren unterschiedlichen geographischen Bezugskoordinatensystemen zum Einsatz kommen. So ist es beispielsweise möglich, dass ein erstes Vektor-Objekt bezüglich eines ersten geographischen Bezugskoordinatensystems (z.B. dem WPM World Pseudo Merkator Bezugskoordinatensystem) und ein zweites Vektor-Objekt bezüglich eines zweiten geographischen Bezugskoordinatensystems (z.B. dem WGS84 Bezugskoordinatensystem) definiert ist. Die Lage des globalen Referenzpunkts des globalen Referenzgitternetzes ist sowohl im ersten Bezugskoordinatensystem als auch im zweiten Bezugskoordinatensystem definiert. Unabhängig davon, ob ein Vektor-Objekt nun also im ersten oder zweiten Bezugskoordinatensystem definiert ist, kann seine Lage auf der physischen Fläche konsistent im globalen Referenzgitternetz erfasst werden.
Das Bereitstellen eines Vektor-Objekts kann dabei beispielsweise erfolgen, indem eine Vektorgraphik-Datei (z.B. in die betreffende GIS- oder BIM-Anwendung oder Anwendung zur Maschinensteuerung) geladen wird. Alternativ kann über eine GUI (graphical user interface, grafische Benutzeroberfläche) in einer Kartenansicht mittels eines Eingabegeräts (z.B. Maus oder Touch-Screen) durch Markieren von Gitterelementen oder Aufziehen eines Auswahlfensters (Box) ein Vektor-Objekt erzeugt und somit eine Auswahl an Gitterelementen getroffen werden. Ein Vektor-Objekt kann weiterhin auch als Liste einzelner Punkte bereitgestellt werden.
Im Stand der Technik hingegen wird für jedes Vektor-Objekt oder eine Gruppe von Vektorobjekten ein neues, eigenständiges lokales Gitternetz erzeugt, dessen lokalen Gitterelemente keinerlei Bezug zu den lokalen Gitterelementen der anderen lokalen Gitternetze haben.
Erfindungsgemäß wird die gesamte Attributinformation in einem einzigen, gemeinsamen (globalen) Datenraum gespeichert. Querbezüge und Verknüpfungen können leicht hergestellt werden, Veränderungen der Attributwerte für einzelne globale Gitterelemente können problemlos vorgenommen werden.
Weiterhin wird durch das erfindungsgemäße Verfahren das Einsparen von Speicherplatz ermöglicht. Denn beim Erfassen eines Vektor-Objekts müssen nicht alle möglichen lokalen Gitterelemente eines lokalen Gitternetzes erzeugt und abgespeichert und dann mit einem Attributwert (bzw. einem Nullwert) belegt werden, sondern nur jene globale Gitterelemente des globalen Referenzgitters, die mit dem Vektorobjekt überlappen und denen ein Attribut zugewiesen ist. Es werden gewissermaßen nur jene globale Gitterelemente des globalen Referenzgitternetzes mit einer Attributinformation versehen abgespeichert, die für die Erfassung des Vektor-Objekts benötigt werden, weil sie mit ihm überlappen. Die Anzahl der abzuspeichernden globalen Gitterelemente kann auf diese Weise radikal reduziert werden, wenn die vielen globalen Gitterelemente, die das Vektor-Objekt nicht überlappen oder denen keine Attribute zugewiesen sind gar nicht berücksichtigt und abgespeichert werden. Darüber hinaus ermöglicht das erfindungsgemäße Verfahren ein Zuordnen eines (punktförmigen) Vektor-Objekts zum (das Vektor-Objekt) jeweils überlappenden globalen Gitterelement des Referenzgitternetzes. Auf diese Weise können (punktartige) Standtortinformationen (z.B. bezüglich des momentanen Standpunkts eines Mobilfunktelefons) aggregiert und geclustert werden, indem ein entsprechendes Attribut jenem Gitterelement zugewiesen wird, in dem sich der jeweilige Standort befindet.
Die globalen Gitterelemente des globalen Referenzgitters können somit auch hier die Rolle eines globalen und räumlichen einmaligen Identifizierers, als geo-referenziertes Datenäquivalent, übernehmen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sowohl in zweidimensionalen (2D) als auch im dreidimensionalen (3D) Koordinatensystemen zum Einsatz kommen, um 2D- bzw. 3D- Vektor-Objekte zu verarbeiten. Hierzu ist das globale Referenzgitternetz als ein zweidimensionales bzw. als ein dreidimensionales globales Gitternetz ausgeführt.
Im Folgenden sollen einige weitere Aspekte des erfindungsgemäßen Verfahrens näher erläutert werden:
Der Referenzpunkt des globalen Referenzgitternetzes ist georeferenziert bezüglich des Bezugskoordinatensystems und unabhängig von dem (bzw. den) zu erfassenden Vektor- Objekt definiert (Vektor-Objekt-unabhängig definierter Referenzpunkt). Das heißt, dass der Referenzpunkt nicht wie im Stand der Technik jedes Mal, wenn für ein Vektor-Objekt ein neues lokales Gitternetz erzeugt wird, in Abhängigkeit von Größe und Position des Vektor- Objekts neu und (Vektor-Objekt-spezifisch) definiert wird, sondern dass der globale Referenzpunkt nachdem er einmal definiert wurde, seine Position gegenüber dem Bezugskoordinatensystem nicht mehr ändert - unabhängig davon, welche Größe und Position das zu erfassende Vektor-Objekt hat.
Der Begriff des (einzigen) globalen Referenzgitters drückt dabei aus, dass das eine Referenzgitter das gesamte geographische Bezugskoordinatensystem abdeckt. Ein geographisches Bezugskoordinatensystem kann dabei einen gesamten Planeten oder insbesondere auch nur eine ausgewählte Region (z.B. Europa, Afrika, Nordamerika) oder ein ausgewähltes Land abbilden. In Verbindung mit den Koordinaten des Referenzpunktes kann auf diese Weise ein globales Referenzgitternetz erzeugt werden, bei dem die Koordinaten der einzelnen Eckpunkte der eindeutig identifizierbaren globalen Gitterelemente im Bezugskoordinatensystem eindeutig algorithmisch bestimmt werden können. Die nachfolgenden beispielhaften Erläuterungen sollen dies mit Blick auf Figur 2 weiter verdeutlichen: Figur 2 zeigt ein zweidimensionales Bezugskoordinatensystem 9 mit einer x- Achse x und einer y-Achse y. Der Referenzpunkt 10 eines Referenzgitternetzes 11 wurde bei der Koordinate (0;0) des Bezugskoordinatensystems 9 definiert. Die erste Gitterweite beträgt in beide Raumrichtungen (also in x- bzw. y-Richtung) jeweils 1. Das sich ergebende globale Referenzgitternetz 11 mit seinen (16 dargestellten) globalen Gitterelementen 12 deckt das gesamte Bezugskoordinatensystem 9 ab. Die viereckigen Gitterelemente 12 sind durch ihre jeweilige Bezeichnung E(a;b) eindeutig identifizierbar. Weiterhin kann aus der Bezeichnung der Gitterelemente auch ihre relative Anordnung zueinander abgeleitet werden, z.B. befindet das Gitterelement mit der Bezeichnung (1 ; 1 ) links neben dem Gitterelemente mit der Bezeichnung (2; 1) und unterhalb des Gitterelements (1 ;2). Damit können mittels der Koordinate des Referenzpunkts 10, der ersten Gitterweite (in beiden Raumrichtungen) und der Bezeichnung der Gitterelemente 12 die jeweiligen Koordinaten der Eckpunkte 13 der Gitterelemente algorithmisch ermittelt werden. Die Lage eines Gitterelements 12 bezüglich des Bezugskoordinatensystems 9 ergibt sich dabei aus der Lage seiner Eckpunkte 13. Jedes Gitterelement repräsentiert damit in einem zweidimensionalen Bezugskoordinatensystem einen zugehörigen Flächenbereich innerhalb des Bezugskoordinatensystems. In einem dreidimensionalen Bezugskoordinatensystem mit einem dreidimensionalen Referenzgitternetz hingegen repräsentieren die dreidimensionalen Gitterelemente jeweils einen Volumenbereich innerhalb des dreidimensionalen Bezugskoordinatensystems.
Ein Gitterelement überlappt ein Vektor-Objekt, wenn die Stützpunkte des Vektor-Objekts und/oder eine Verbindungslinien der Stützpunkte (zumindest teilweise) in einem Bereich des Bezugskoordinatensystems liegen, den das Gitterelement abdeckt. Ein Gitterelement, welches sich bezüglich des Bezugskoordinatensystems vollständig innerhalb der Polygonkanten des Vektor-Objekts erstreckt (innenliegendes Gitterelement), überlappt dabei ebenfalls das zugehörige Polygon-Vektor-Objekt.
Die (erste) Gitterweite der globalen Gitterelemente wird bestimmt durch die jeweilige Ausdehnung der Gitterelemente in den zwei (2D) bzw. drei (3D) Raumrichtungen. Die Gitterelemente einer Gitterweite weisen dabei jeweils eine identische Gitterweite auf.
Die durch das erfindungsgemäße Verfahren ermöglichten technischen Anwendungen werden in den durch die folgenden beanspruchten vorteilhaften Ausführungsformen des Verfahrens besonders deutlich: Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass eine Route für eine mobile Maschine bestimmbar ist, die (ausschließlich) durch Flächenbereiche oder Volumenbereiche des Bezugskoordinatensystems führt, die durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten (globalen) Gitterelemente repräsentiert sind, die Route an die mobile Maschine übermittelbar ist und die Route durch die mobile Maschine nachfahrbar ist, und/oder eine Route für eine mobile Maschine bestimmbar ist, die zu einem Flächenbereich oder Volumenbereich des Bezugskoordinatensystems führt, der durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten (globalen) Gitterelemente repräsentiert ist, die Route an die mobile Maschine übermittelbar ist und die Route durch die mobile Maschine nachfahrbar ist.
Auf diese Weise kann eine mobile Maschine auf Grundlage der in der Attributzuweisung steckenden Information zum Zustand eines Flächen-/Volumenbereichs (bzw. globalen Gitterelements) gesteuert werden. Dies kann beispielsweise realisiert werden, indem eine Route ermittelt und an die mobile Maschine zum Nachfahren übermittelt wird, die (ausschließlich) über Flächenbereiche oder Volumenbereiche des Bezugskoordinatensystems (bzw. globalen Gitterelemente) führen, denen ein definiertes Attribut zugewiesen ist. Alternativ ist auch denkbar, dass Routen gerade so definiert werden, dass Flächenbereiche oder Volumenbereiche des Bezugskoordinatensystems (bzw. globalen Gitterelemente), denen ein gewisses Attribut zugewiesen ist, gemieden werden.
Bei einer mobilen Maschine kann es sich um ein Fahrzeug zu Luft, zu Wasser und zu Land handeln. Eine mobile Maschine kann beispielsweise ausgeführt sein als ein (autonomes) Minenräumfahrzeug, dem zur Minenräumung eine Route zum Nachfahren übermittelt wird, die durch Flächenbereiche führt, die durch globalen Gitterelemente repräsentiert werden, denen jeweils das Attribut "zu räumen" zugewiesen ist, ein (autonomes oder menschengeführtes) (militärisches) Transportfahrzeug, dem eine Route zum Nachfahren übermittelt wird, die ausschließlich durch Flächenbereiche führt, die durch globalen Gitterelemente repräsentiert sind, denen jeweils das Attribut "geräumt und sicher" zugewiesen ist, eine (autonome oder menschengeführte) Abbaumaschine, die zum Abbau von Bodenschätzen in einem Tagebau geeignet ist und der eine Route zum Nachfahren übermittelbar ist, die zu einem Flächenbereich führt, der durch globale Gitterelemente repräsentiert ist, dem das Attribut "abbaureif" zugewiesen ist, ein (autonomes oder menschengeführtes) Abladefahrzeug, das zum Abladen von Deponiegut eine Deponie geeignet ist und dem eine Route zum Nachfahren übermittelbar ist, die zu einem Flächenbereich führt, der durch ein globales Gitterelement repräsentiert ist, dem das Attribut "aufnahmebereit" zugewiesen ist, ein Flugzeug, dem eine Route zum Nachfahren (Nachfliegen) übermittelbar ist, die ausschließlich durch Volumenbereiche führt, die durch ein globales Gitterelement repräsentiert werden, denen jeweils das Attribut "frei" zugewiesen ist.
Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein Alarmsignal auslösbar ist, wenn eine mobile Maschine sich in einem Flächenbereich oder olumenbereich des Bezugskoordinatensystems befindet, der durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten globalen Gitterelement repräsentiert ist. Der Alarm kann dabei insbesondere ausgelöst werden, wenn die mobile Maschine in einen derartigen Flächen- bzw. Volumenbereich einfährt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das georeferenzierte globalen Referenzgitternetz Gitterelemente der ersten Gitterweite und Gitterelementen einer größeren Gitterweite aufweist, die größere Gitterweite größer ist als die erste Gitterweite und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der ersten Gitterweite (Kinder-Gitterelemente) einem Gitterelement der größeren Gitterweite (Eltern-Gitterelement) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllt, und der Verfahrensschritt C) des Bestimmens und Auswählens jener Gitterelemente der ersten Gitterweite, die mit dem Vektor-Objekt überlappen, umfasst:
Bestimmen und Auswählen jener Gitterelemente der größeren Gitterweite, die mit dem Vektor-Objekt überlappen,
Aktivieren der Gitterelemente der ersten Gitterweite, die innerhalb eines im voranstehenden Schritt ausgewählten Gitterelements der größeren Gitterweite liegen, und
Bestimmen und Auswählen jener im voranstehenden Schritt aktivierten Gitterelemente der ersten Gitterweite, die mit dem Vektor-Objekt überlappen. Auf diese Weise kann ein Verfahren mit besonders hoher Effizienz realisiert werden, da nicht alle Gitterelemente der ersten Gitterweite darauf geprüft werden, ob sie mit dem Vektor- Objekt überlappen, sondern nur jene, die innerhalb eines mit dem Vektor-Objekt überlappenden Gitterelements der größeren Gitterweilte liegen. Durch dieses "Hereinzoomen" bzw. diesen "Drill-Down" kann die Anzahl der auf Überlappung zu überprüfenden Gitterelemente und somit die benötigte Rechenzeit massiv reduziert werden. Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn bei diesem "Drill-Down" nicht nur Gitterelemente zwei verschiedener Gitterweiten (erste Gitterweite und größere Gitterweite) zum Einsatz kommen. Dem Fachmann erschließt sich unmittelbar, dass das beanspruchte Verfahren in analoger Weise auf ein Referenzgitternetz übertragen werden kann, das Gitterelemente mit mehr als drei verschiedenen Gitterweiten umfasst.
Denkbar ist beispielsweise, dass das globale Referenzgitternetz Gitterelemente von neun verschiedenen Gitterweiten umfasst. Die Gitterelemente der größten Gitterweite weisen in einem zweidimensionalen Referenzgitternetz beispielsweise eine Gitterweite von 100km x 100km auf, die Gitterelemente der nächst kleineren Gitterweite sind in Länge und Breite jeweils um den Faktor 10 kleiner. Damit betragen die Gitterweiten der kleineren Gitterelemente 10km x 10km, 1 km x 1 km, 100m x 100m, 10m x 10m, 1m x 1m, 100 mm x 100 mm, 10 mm x 10 mm bzw. 1 mm x 1 mm. Dabei füllen jeweils einhundert Gitterelemente der nächstkleineren Gitterweite ein Gitterelement der nächstgrößeren Gitterweite vollständig und überlappungsfrei aus und sind diesem eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet. In einem dreidimensionalen Referenzgitternetz hingegen wären in analoger Weise die einzelnen Gitterelemente würfelförmig ausgebildet, wobei die nächst kleinere Gitterweite in Länge, Breite und Höhe jeweils um den Faktor 10 kleiner wäre. Somit würden jeweils 10.000 Gitterelemente der nächstkleineren Gitterweite ein Gitterelement der nächstgrößeren Gitterweite vollständig und überlappungsfrei ausfüllen und wären diesem eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet.
Bei dieser Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens können dabei für die Gitterelemente der größeren Gitterweite zunächst (algorithmisch) die Koordinaten ihrer jeweiligen Eckpunkte ermittelt werden. Im nächsten Schritt können dann jene Gitterelemente der größeren Gitterweite bestimmt und ausgewählt werden, die bezüglich ihrer (durch die jeweiligen Eckpunkte bestimmten) Lage im Bezugskoordinatensystem mit dem Vektor-Objekt überlappen. Daraufhin werden (nur) jene Gitterelemente der ersten Gitterweite aktiviert, die innerhalb der ausgewählten Gitterelemente der größeren Gitterweite liegen. Für die aktivierten Gitterelemente der ersten Gitterweite können daraufhin (algorithmisch) die Koordinaten ihrer jeweiligen Eckpunkte ermittelt werden und jene aktivierte Gitterelemente der ersten Gitterweite bestimmt und ausgewählt werden, die bezüglich ihrer (durch die jeweiligen Eckpunkte bestimmten) Lage im Bezugskoordinatensystem mit dem Vektor-Objekt überlappen.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine weitere Attribut ausgebildet als ein Hauptobjektattribut, das einem Gitterelement ein übergeordnetes Hauptobjekt zuordnet, insbesondere ein Gebäude, ein Geschoss, einen Gebäudeteil, einen Bauabschnitt und/oder einen Raum, ein Flächenattribut, das einem Gitterelement insbesondere einen Flächennamen, eine Flächenart, einen Flächenstatus und/oder einen Flächentyp zuordnet, ein Unterobjektattribut, das einem Gitterelement ein nachgelagertes Unterobjekt zuordnet, ein qualitatives oder quantitatives Attribut, das einem Gitterelement insbesondere eine Farbe, ein Material, eine Fußbodenart und/oder eine Bodenbelagart zuordnet, ein zeitliches oder statistisches Attribut, das einem Gitterelement insbesondere einen Zeitpunkt und/oder eine Objektnummer zuweist, um insbesondere das Nachverfolgen von beweglichen Objekten wie Fahrzeugen zu ermöglichen, ein komplexes Attribut, das einem Gitterelement ein Dokument, insbesondere ein Bodengutachten, eine Laboranalyse oder eine Luftbildaufnahme, und/oder einen Datensatz, insbesondere eine Tabelle, zuordnet, und/oder ein Linkattribut, das einem Gitterelement einen Link (insbesondere zu einem Speicherort, einer IP-Adresse oder einer Webadresse) zuordnet.
Derartige Attribute können insbesondere bei BIM- und GIS-Anwendungen sowie Anwendungen zur Maschinensteuerung zum Einsatz kommen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Bereitstellung des Vektor-Objekts, indem dem mindestens einen Stützpunkt die geographische Koordinate des Bezugskoordinatensystems mittels eines GPS-Trackers zugewiesen wird.
Ein GPS-Tracker ist ein tragbares Gerät, das dazu eingerichtet ist seinen GPS-Standort zu erfassen und zu dokumentieren. Ein GPS-Trackers kann genutzt werden, um in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf besonders einfache Weise den Status z.B. eines Flächenbereichs zu erfassen. Hierzu wird die abzubildende Fläche mit dem GPS-Tracker "umrundet". Dabei werden einige Stützpunkte definiert und ein entsprechendes Polygon- Vektor-Objekt wird erzeugt. Das erzeugte Polygon-Vektor-Objekt kann dann gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren erfasst werden, indem ein zugehöriges einen gewissen Status ausdrückendes Objektattribut (oder weiteres Attribut) an die das Vektor-Objekt überlappende Gitterelemente des Referenzgitternetzes zugewiesen wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann (insbesondere in Verbindung mit einem GPS- Tracker oder Luftbildauswertungen) dazu verwendet werden, um auch für militärische, polizeiliche und sonstige behördliche Anwendungen den Status von Flächen bzw. Flächenabschnitten schnell und einfach zu erfassen und zu dokumentieren.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Vektor-Objekt ein Polygon-Vektor-Objekt mit mindestens drei Stützpunkten ist, das Bestimmen und Auswählen der Gitterelemente gemäß Schritt C) erfolgt, indem jene Gitterelemente bestimmt und ausgewählt werden, die vollständig innerhalb des Polygon-Vektor-Objekts liegen (innenliegende Gitterelemente), und das Zuweisen des mit dem Vektor-Objekt verknüpften Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an die ausgewählten Gitterelemente gemäß Schritt D) erfolgt, indem den im vorangehenden Schritt ausgewählten innenliegenden Gitterelementen das mit dem Polygon-Vektor-Objekt verknüpfte Objektattribut und/oder das weitere Attribut zugewiesen wird.
Ein Polygon-Vektor-Objekt beschreibt dabei ein Polygon, dessen Stützpunkte jeweils durch zwei Polygonkanten mit zwei anderen Stützpunkten des Polygons verbunden sind.
Ein Gitterelement liegt dann vollständig innerhalb eines Polygon-Vektor-Objekts und ist damit ein innenliegendes Gitterelement, wenn sich das Gitterelement bezüglich des Bezugskoordinatensystems vollständig innerhalb der Polygonkanten des Vektor-Objekts erstreckt. Ein bezüglich des Polygons innenliegendes Gitterelement ist dabei stets auch ein das Polygon überlappendes Gitterelement im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
Weiterhin kann das erfindungsgemäße Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte umfassen
E) Bestimmen und Auswählen jener Gitterelemente der ersten Gitterweite, die mit dem Polygon-Vektor-Objekt überlappen und gleichzeitig nicht vollständig innerhalb des Polygon-Vektor-Objekts liegen (umfassende Gitterelemente), und
F) Zuweisen eines mit dem Polygon-Vektor-Objekt verknüpften Randattributs an die in Schritt E) ausgewählten Gitterelemente der ersten Gitterweite. Um die Erfassungsgenauigkeit des Referenzgitternetzes nachträglich zu erhöhen kann das erfindungsgemäße Verfahren in vorteilhafter Weise die folgenden Schritte umfassen
Bereitstellen von Gitterelementen einer kleineren Gitterweite (Kinder-Gitterelement) innerhalb des globalen Referenzgitternetzes, wobei die kleinere Gitterweite kleiner ist als die erste Gitterweite und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der kleineren Gitterweite (Kinder-Gitterelementen) einem Gitterelement der ersten Gitterweite (Eltern-Gitterelement) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllt,
Auswählen eines Gitterelements der ersten Gitterweite (Eltern-Gitterelement), dem das erste Objektattribut zugewiesen ist, und
Auswählen eines dem ausgewählten Gitterelement der ersten Gitterweite (Eltern- Gitterelement) zugeordneten Gitterelements der kleineren Gitterweite (Kinder- Gitterelement), Zuweisen eines zweiten weiteren Attributs an das ausgewählte Gitterelement der kleineren Gitterweite und Abspeichern des ausgewählten Gitterelements der kleineren Gitterweite mitsamt des verknüpften zweiten weiteren Attributs.
Auf diese Weise können einem Teilbereich eines Gitterelements der ersten Gitterweite weitere Attribute zugewiesen werden. Damit kann das Gitter verfeinert bzw. die Auflösung des Gitters erhöht werden. Durch die eindeutige Zuordnung der Kinder-Gitterelemente zu ihren jeweiligen Eltern-Gitterelement bleibt die inhaltliche und räumlich korrekte Zuordnung der Informationen erhalten. Dieses Verfeinern des Gitternetzes wird dabei auch als "Drill- Down" bezeichnet. Dadurch, dass das Verfeinern des Gitternetztes nur selektiv dort erfolgen kann, wo entsprechend hochauflösende Information zu erfassen sind, - und nicht über das gesamte Referenzgitternetz hinweg - kann Speicherplatz sehr effizient genutzt werden.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass die Kinder-Gitterelemente die zugewiesenen (Objekt- )Attribute ihrer Eltern-Gitterelemente übernehmen.
Konflikte bei der Flächennutzung (bzw. Volumennutzung) können aufbauend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 einfach mittels des Verfahrens zum Ausgeben einer Konfliktmeldung innerhalb einer GIS-Anwendung oder einer BIM- Anwendung gemäß Anspruch 9 identifiziert werden. Das Verfahren umfasst hierzu die folgenden Schritte
Zuweisen eines ersten Objektattributs an eine mittels eines ersten Vektor-Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes gemäß Anspruch 1 , Zuweisen eines zweiten Objektattributs an eine mittels eines zweiten Vektor-Objekts bestimmte zweite Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen des globalen Referenzgitternetzes gemäß Anspruch 1 ,
Auswahlen jener Gitterelemente (der ersten Gitterweite), denen sowohl das erste Objektattribut als auch das zweite Objektattribut zugeordnet ist durch die Prozessoreinheit, und
Ausgeben einer Konfliktmeldung für die im vorangehenden Schritt ausgewählten Gitterelemente (der ersten Gitterweite) durch die Prozessoreinheit.
Auf diese Weise können (Nutzungs-)Konflikte einfach detektiert und entsprechende Warnmeldungen ausgegeben werden, indem erkannt wird, wenn ein und demselben Gitterelement des Referenzgitternetzes sowohl das erste Objektattribut als auch das zweite Objektattribut zugewiesen ist.
Vor diesem Hintergrund kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Ausgeben einer Konfliktmeldung auch im Zusammenhang mit sogenannten Geo-Fencing-Anwendungen verwendet werden. Soll beispielsweise eine bestimmte physische Fläche im Bezugskoordinatensystems als Sperrgebiet markiert werden, so kann über ein entsprechendes erstes Vektor-Objekt den zugehörigen, das erste Vektor-Objekt überlappenden Gitterelemente das erste Objektattribut "Sperrgebiet" zugewiesen werden. Ein zweites Vektor-Objekt bildet die Position eines potentiellen Eindringlings auf der physischen Fläche im Bezugskoordinatensystem ab. Denjenigen Gitterelementen, die mit einem zweiten Vektor-Objekt überlappen, wird erfindungsgemäß das zweite Objektattribut "Position des potentiellen Eindringlings" zugewiesen. Ist nun einem Gitterelement sowohl das erste Objektattribut "Sperrgebiet" als auch das zweite Objektattribut "Position des potentiellen Eindringlings" zugeordnet, so kann eine Konfliktmeldung ausgegeben werden, um auf das Eindringen des Eindringlings in das Sperrgebiet hinzuweisen.
Weiterhin kann aufbauend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 mittels des Verfahrens gemäß Anspruch 10 ein Attribut (Objektattribut und/oder weiteres Attribut) von einem ersten Gitterelement zu einem zweiten Gitterelement übertragen werden. Das computerimplementierte Verfahren zur Übertragung eines Attributs von einem ersten Gitterelement zu einem zweiten Gitterelement eines gemeinsamen globalen Referenzgitternetzes innerhalb einer GIS-Anwendung oder einer BIM-Anwendung umfasst die folgenden Schritte Zuweisen eines Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an eine mittels eines ersten Vektor-Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes gemäß Anspruch 1, Auswahlen eines ersten Gitterelements der ersten Gitterweite, dem das Objektattribut und/oder das weitere Attribut zugewiesen ist,
Auswahlen eines zweiten Gitterelements der ersten Gitterweite des globalen Referenzgitternetzes, und
Übertragen des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs des ersten Gitterelements an das zweite Gitterelement, insbesondere durch
Zuweisen des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs an das zweite Gitterelement und Abspeichern des zweiten Gitterelements mitsamt des zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs in der Speichereinheit, und
Löschen der Zuweisung des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs an das erste Gitterelement in der Speichereinheit.
Das Übertragen eines Attributs vom ersten Gitterelement zum zweiten Gitterelement kann dabei erfolgen, indem die Zuweisung des Attributs beim ersten Gitterelement gelöscht wird und das Attribut dem zweiten Gitterelement zugeordnet und entsprechend abgespeichert wird.
Es kann vorgesehen sein, dass das Attribut mit einer Zeitinformation verknüpft ist, die besagt, dass bis zu einem definierten Zeitpunkt das Attribut dem ersten Gitterelement und danach dem zweiten Gitterelement zugeordnet ist. Diese Zeitinformationen mitsamt der Attributinformation können beiden Gitterelementen entsprechend zugeordnet sein, sodass nachvollziehbar und dokumentiert ist, wann das Attribut von wo nach wo übertragen wurde.
Wenn das weitere Attribut z.B. eine Materialart, dessen Dichte und Klassifizierung bezeichnet, kann auf diese Weise der entsprechende Materialfluss zeitlich und räumlich nachvollzogen werden. Dies ist für die Erfassung, Dokumentation und Nachvollziehbarkeit von Massen- und Volumenströmen (z.B. im Zusammenhang mit Deponien oder Minen) essentiell wichtig und gewinnt vor dem Hintergrund der Circular Economy mehr und mehr an Bedeutung.
Die erfassten Daten sind dabei konsistent und einfach zu verwalten, weil durch die erfindungsgemäße Nutzung des globalen Referenzgitternetzes das erste und das zweite Gitterelement identisch dimensioniert sind, und sich beide Gitterelemente in einem gemeinsamen Gitternetz (bzw. Datenraum) befinden, sodass zwischen den Gitterelementen einfach Querverweise hergestellt werden können. All dies ist in einer herkömmlichen GIS- Anwendung oder BIM-Anwendung nicht möglich.
Darüber hinaus kann aufbauend auf dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Anspruch 1 mittels des Verfahrens zum Zuweisen eines Attributs an ein Gitterelement einer größeren Gitterweite eines globalen Referenzgitternetzes gemäß Anspruch 11 noch weitergehend Speicherplatz eingespart werden. Hierzu umfasst das Verfahren zum Zuweisen eines Attributs an ein Gitterelement einer größeren Gitterweite eines globalen Referenzgitternetzes die folgenden Schritte:
Zuweisen eines ersten Objektattributs und/oder eines ersten weiteren Attributs an eine mittels eines ersten Vektor-Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen einer ersten Gitterweite eines globalen Referenzgitternetzes gemäß Anspruch 1 ,
Bereitstellen von Gitterelementen einer größeren Gitterweite innerhalb des globalen Referenzgitternetzes, wobei die größere Gitterweite größer ist als die erste Gitterweite und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der ersten Gitterweite einem Gitterelement der größeren Gitterweite (Eltern-Gitterelement) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllen,
Auswählen eines Gitterelements der größeren Gitterweite (Eltern-Gitterelement), bei dem allen ihm zugeordneten Gitterelemente der ersten Gitterweite (also alle Kinder- Gitterelemente) jeweils das erste Objektattribut und/oder das erste weitere Attribut zugeordnet ist, und
Zuweisen des ersten Objektattributs und/oder des ersten weiteren Attributs an das im vorangehenden Schritt ausgewählte Gitterelement der größeren Gitterweite und Abspeichern des ausgewählten Gitterelements der größeren Gitterweite mitsamt des zugewiesenen Objektattributs und/oder des ersten weiteren Attributs in der Speichereinheit.
Auf diese Weise kann Speicherplatz in der Speichereinheit eingespart werden. Denn nun muss das erste Attribut (Objektattribut und/oder das weiteres Attribut) nicht (mehr) für jedes Gitterelement der ersten Gitterweite (Kinder-Gitterelement) eigenständig abgespeichert werden. Es genügt vielmehr, wenn stattdessen das erste Attribut nur ein einziges Mal für das ausgewählte Gitterelement der größeren Gitterweite (Eltern-Gitterelement) abgespeichert und die Konvention berücksichtigt wird, dass ein dem Eltern-Gitterelement zugewiesenes Attribut gleichsam auch als seinen Kinder-Gitterelementen zugewiesen gilt. Zudem manifestiert sich die Erfindung in einem System zur Datenverarbeitung gemäß Anspruch 12 und einem Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 13.
Bei dem System zur Datenverarbeitung handelt es sich insbesondere um ein Datenbankverwaltungssystem, welches das Erfassen der räumlichen Anordnung eines physischen Objektes auf einer physischen Fläche oder im physischen Raum eines geographischen Bezugskoordinatensystems ermöglicht. Das System zur Datenverarbeitung kann insbesondere als Desktop-Computer, Server (On-Premise oder in der Cloud) oder mobiles Endgerät ausgeführt sein und umfasst insbesondere eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit. Die Speichereinheit kann als volatiler oder nicht-volatiler Datenspeicher ausgeführt sein und ermöglicht das Abspeichern von Datensätzen und das Bereitstellen von abgespeicherten Datensätzen. Die Prozessoreinheit kann als ein oder mehrere Computerprozessoren ausgeführt sein und ermöglicht insbesondere das Bearbeiten, Manipulieren, Bestimmen, Auswählen und Zuweisen von Datensätzen und/oder Attributen.
Nachfolgend werden der Stand der Technik sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt
Fig. 1 die Erzeugung eines Gitternetzes für ein Polygon-Vektor-Objekt gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2 ein Bezugskoordinatensystem mit einem Referenzpunkt und einem Referenzgitternetz samt Gitterelemente,
Fig. 3 Gitterelemente eines globalen Referenzgitternetzes, welche nach einem erfindungsgemäßen Verfahren ausgewählt werden und denen ein Objektattribut zugewiesen werden kann,
Fig. 4A-4D Gitterelemente einer größeren Gitterweite und Gitterelemente der ersten Gitterweite, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt werden,
Fig. 5A-5D Gitterelemente einer ersten Gitterweite und die zugehörigen
Gitterelemente einer kleineren Gitterweite, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt werden,
Fig. 6A-6B überlappende Gitterelemente (Fig. 6A) und innenliegende
Gitterelemente (Fig.6B) eines Referenzgitternetzes, die durch ein erfindungsgemäßes Verfahren ausgewählt werden, Fig. 7 innenliegende Gitterelementen einer ersten Gitterweite und
Gitterelemente einer größeren Gitterweite, die gemeinsam ein Polygon-Vektor-Objekt ausfüllen und in einem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt werden.
Wie bereits weiter oben ausgeführt zeigt Figur 1 das Gitternetz 4, wie es für das Polygon- Vektor-Objekt 3 gemäß den im Stand der Technik üblichen Methoden erzeugt wird, und zeigt Figur 2 ein Bezugskoordinatensystem 9 mit einem Referenzpunkt 10 und einem Referenzgitternetz 11.
Die Figuren 3 bis 7 illustrieren jeweils Gitterelemente 14 eines georeferenzierten globalen Referenzgitternetzes 15, wie sie im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens bereitgestellt werden. Die nachfolgenden Ausführungen sollen das erfindungsgemäße Verfahren anhand konkreter Anwendungsbeispiele weiter erläutern.
Figur 3 zeigt einen Ausschnitt einer in einem Bezugskoordinatensystem georeferenzierten zweiten Landkarte 16, in deren Mitte ein mit mehreren Gebäuden bebautes Grundstück 17 angeordnet ist. Die Kontur des Grundstücks 17 ist als ein in dem Bezugskoordinatensystem georeferenziertes Polygon-Vektor-Objekt 18 ausgeführt. Das Polygon-Vektor-Objekt 18 weist mehrere Stützpunkte 19 auf, die durch Polygonkanten 20 verbunden sind und dadurch die Kontur des Grundstücks 17 beschreiben. Den Stützpunkten 20 ist jeweils eine geographische Koordinate des Bezugskoordinatensystems zugewiesen. Gemeinsam repräsentieren die Stützpunkte 19 die Position des Objekts "Grundstück" 17 im geographischen Bezugskoordinatensystem.
Weiterhin ist ein Ausschnitt des georeferenzierten globalen Referenzgitternetzes 15 mit einer Auswahl der Gitterelemente 14 einer ersten Gitterweite abgebildet. Die einzelnen Gitterelemente 14 einer ersten Gitterweite (10m x 10m) sind jeweils als ein viereckiges Polygon (bzw. Quadrat) ausgebildet, grenzen aneinander an, sind innerhalb des globalen Referenzgitternetzes 15 durch ihre Bezeichnung eindeutig identifizierbar und bezüglich des Bezugskoordinatensystems georeferenziert. In Figur 3 ist dabei die Auswahl der Gitterelemente 14 der ersten Gitterweite dargestellt, die mit dem Polygon-Vektor-Objekt 18 (bezüglich ihrer jeweiligen Lage im Bezugskoordinatensystem) überlappen.
Den Gitterelementen 14 der ersten Auswahl wurde weiterhin das Objektattribut "Grundstück" zugewiesen, welches mit dem Polygon-Vektor-Objekt 18 verknüpft ist. Die Gitterelemente 14 der ersten Auswahl werden daraufhin mitsamt dem ihnen jeweils zugewiesenen Objektattribut "Grundstück" in einer Speichereinheit abgespeichert. Als Bezugskoordinatensystem wird im vorliegenden Beispiel EPSG:3035 verwendet, wobei auch andere geeignete Bezugskoordinatensystem wie z.B. EPSG:3395 in analoger Weise zur Anwendung kommen könnten. Als Vektor-Objekt-unabhängig definierter geographischer globaler Referenzpunkt des Referenzgitternetzes wird im vorliegenden Beispiel der Ausgangspunkt, Bezugspunkt bzw. Nullpunkt des Referenzkoordinatensystems EPSG:3035 verwendet, welcher wiederum durch seinen Längen- und Breitengrad global eindeutig georeferenziert ist. EPSG (European Petrol Search Group) bezeichnet dabei einen Standard zur Kodifizierung von Koordinatenreferenzsystemen.
Die Figuren 4A bis 4D illustrieren, wie das Bestimmen und Auswählen jener Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besonders effizient erfolgen kann. Das Referenzgitternetz 15 weist neben den Gitterelementen der ersten Gitterweite 14 (Gitterweite 10m x 10m) auch eindeutig identifizierbare und georeferenzierte Gitterelemente einer größeren Gitterweite 21 (Gitterweite 100m x 100m) auf. Eine Mehrzahl von Gitterelementen der ersten Gitterweite 14 ist dabei eindeutig identifizierbar und georeferenziert jeweils einem Gitterelement der größeren Gitterweite 21 zugeordnet und füllt dieses Gitterelement der größeren Gitterweite vollständig und überlappungsfrei aus.
Die Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 stehen damit zu den Gitterelemente der größeren Gitterweite 21 in einer Art Kinder-Eltern-Verhältnis. Vor diesem Hintergrund werden (im vorliegenden Zusammenspiel der Gitterelemente verschiedener Gitterweiten) die Gitterelemente der größeren Gitterweite 21 als Eltern-Gitterelemente und die Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 als Kinder-Gitterelemente bezeichnet.
Um zu bestimmen, welche Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 mit den Polygon-Vektor- Objekt 18 überlappen, werden zunächst jene Gitterelemente der größeren Gitterweite 21 bestimmt und ausgewählt, die mit dem Polygon-Vektor-Objekt 18 überlappen (vgl. Figuren 4A und 4B). Anschließend werden jene Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 aktiviert, die innerhalb der ausgewählten Gitterelemente der größeren Gitterweite 21 liegen (vgl. Figur 4C). Daraufhin werden die aktivierten Gitterelemente der ersten Gitterweite darauf überprüft, ob sie mit dem Polygon-Vektor-Objekt 18 überlappen und jene Gitterelemente der ersten Gitterweite, die diese Bedingung erfüllen, bestimmt und ausgewählt. Den ausgewählten Gitterelementen der ersten Gitterweite 14 dieser ersten Auswahl, wird dann wie bereits oben ausgeführt das Objektattribut "Grundstück" zugewiesen. Figuren 5A bis 5D illustriert jeweils Gitterelemente einer ersten Gitterweite 14 und die zugehörigen Gitterelemente einer kleineren Gitterweite 22, die in einem erfindungsgemäßen Verfahren bereitgestellt werden. Die viereckigen, quadratischen Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 fungieren hier als die größeren Eltern-Gitterelemente und haben jeweils eine Gitterweite von 10m x 10m. Die Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22 fungieren hier als die kleineren Kinder-Gitterelemente und haben jeweils eine Gitterweite von 1m x 1 m. Jeweils 100 Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22 (Kinder-Gitterelemente) sind einem der Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 (Eltern-Gitterelement) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet und füllen das jeweilige Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 (Eltern-Gitterelement) vollständig und überlappungsfrei aus.
Figur 50 zeigt jene Kinder-Gitterelemente, die den in Figur 5A und 5B dargestellten Eltern- Gitterelementen zugeordnet sind. Figur 5D hingegen zeigt nur jene (zweite) Auswahl an Kinder-Gitterelementen (Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22), die mit dem Polygon- Vektor-Objekt 18 überlappen. Den Kinder-Gitterelementen der zweiten Auswahl kann jeweils das Objektattribut ihres Eltern-Gitterelements und/oder ein zweites weiteres Attribut zugeordnet werden. Den ausgewählten Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22, die mit dem Polygon-Vektor-Objekt 18 überlappen (siehe Figur 5D) kann also beispielsweise das Objektattribut "Grundstück" zugewiesen werden.
Die Figuren 6A und 6B zeigen jeweils für ein anderes Polygon-Vektor-Objekt 23, welches den Grundriss des Hauptgebäudes auf dem Grundstück 17 abbildet und entsprechend georeferenziert ist, die das zugehörige Polygon überlappenden Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22 (Figur 6A) bzw. die innenliegenden Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22 (Figur 6B). Die innenliegenden Gitterelemente 22 der kleineren Gitterweite 22 haben dabei gemein, dass sie sich vollständig innerhalb der Polygonkanten des Polygons des Polygon-Vektor-Objekts 23 erstrecken. Dieser Auswahl innenliegender Gitterelemente wurde das Objektattribut "Gebäude" zugewiesen.
Die Gitterelemente der Figuren 6A und 6B und die Gitterelemente der Figuren 3 bis 5 sind dabei jeweils ein Teil des (selben) einzigen globalen Referenzgitternetzes 15.
Die Gitterelemente der kleinere Gitterweite 22 der Figuren 6A und 6B sind dabei eine Teilmenge der in den Figuren 50 und 5D dargestellten Gitterelementen 22 der kleineren Gitterweite. Wenn den in Figur 5D dargestellten, das Polygon-Vektor-Objekt 18 (Grundstück) überlappenden Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22 jeweils das Objektattribut "Grundstück" zugewiesen ist und den in Figur 6B dargestellten, innerhalb des Polygon- Vektor-Objekts 23 ("Gebäude") liegenden innenliegenden Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22 jeweils das Objektattribut "Gebäude" zugewiesen ist, dann sind diesen innenliegenden Gitterelementen jeweils beide Objektattribute ("Gebäude" und "Grundstück") zugewiesen. Es werden also nicht (wie im Stand der Technik üblich) für die beiden Polygon- Vektor-Objekte zwei unterschiedliche, voneinander unabhängige Gitternetze erzeugt und verschiedene Attribut in verschiedenen Gitternetzen gespeichert. Erfindungsgemäß werden (Polygon-)Vektor-Objekte erfasst, indem Attribute Gitterelementen eines einzigen gemeinsamen Referenzgitternetzes 15 zugewiesen werden.
Figur 7 illustriert, wie durch Zuweisen eines Attributs an ein Gitterelement einer größeren Gitterweite Speicherplatz eingespart werden kann. Figur 7 zeigt das Polygon-Vektor-Objekt 23 mit Gitterelementen der ersten Gitterweite 14 (Gitterweite 10m x 10m) des globalen Referenzgitternetzes 15. Jedem Gitterelement der ersten Gitterweite 14 sind dabei einhundert Gitterelement der kleineren Gitterweite 22 (Gitterweite 1m x 1m) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet und füllen dieses vollständig und überlappungsfrei aus. Dargestellt sind in Figur 7 dabei (analog zu Figur 6B) nur die bezogen auf das Polygon-Vektor-Objekt 23 innenliegenden Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22.
Jene fünf Gitterelemente 14.5 der ersten Gitterweite, deren jeweils einhundert Gitterelemente der kleineren Gitterweite 22 alle innenliegend bezüglich des Polygon-Vektor- Objekts 23 sind und denen allen jeweils das Objektattribut "Gebäude" zugeordnet ist, wurden ausgewählt. Diesen fünf ausgewählten Gitterelementen 14.5 der ersten Gitterweite wurde jeweils das Objektattribut "Gebäude" zugewiesen und die fünf Gitterelemente 14.5 wurden mitsamt dem jeweils zugewiesenen Objektattribut "Gebäude" in der Speichereinheit abgespeichert.
Anstelle das Objektattribut "Gebäude" 500-mal mitsamt 500 Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22 abzuspeichern, genügt es nun, wenn das Objektattribut "Gebäude" nur fünfmal mitsamt den ausgewählten fünf Gitterelemente 14.5 der ersten Gitterweite (Eltern- Gitterelement) abgespeichert und die Konvention berücksichtigt wird, dass ein dem Gitterelement der ersten Gitterweite 14 zugewiesenes Attribut gleichsam auch als seinen einhundert Gitterelementen der kleineren Gitterweite 22 zugewiesen gilt. Auf diese Weise kann der benötigte Speicherplatz in der Speichereinheit um den Faktor 100 reduziert werden.
Im Zusammenhang mit Figur 7 sind die Gitterelemente der ersten Gitterweite 14 (Gitterweite 10m x 10m) im Vergleich zur kleineren Gitterweite 22 (Gitterweite 1m x 1m) Gitterelemente einer größeren Gitterweite.
Bezugszeichenliste
Erste Landkarte 1
See 2
Polygon-Vektor-Objekt 3, 18, 23
Gitternetz 4
Referenzpunkt 5 waagrechte Gerade 6 vertikale Gerade 7
Gitterelement 8
Bezugskoordinatensystem 9 x-Achse x y-Achse y
Referenzpunkt 10
Referenzgitternetz 11
Gitterelemente 12
Eckpunkt 13
Gitterelement einer ersten Gitterweite 14 globalen Referenzgitternetzes 15 zweite Landkarte 16
Grundstück 17
Stützpunkte 19
Polygonkanten 20
Gitterelemente einer größeren Gitterweite 21
Gitterelemente einer kleineren Gitterweite 22

Claims

Ansprüche
1. Computerimplementiertes Verfahren zum Erfassen einer räumlichen Anordnung eines physischen Objektes auf einer physischen Fläche oder im physischen Raum innerhalb eines geographischen Bezugskoordinatensystems durch Zuweisen eines Objektattributs und/oder weiteren Attributs an eine mittels eines Vektor-Objekts bestimmte Auswahl von eindeutig identifizierbaren globalen Gitterelementen eines globalen Referenzgitternetzes (15), insbesondere innerhalb einer Datenbank einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung, mit den folgenden Schritten:
A) Bereitstellen des, bezüglich des geographischen Bezugskoordinatensystems (9) georeferenzierten, globalen Referenzgitternetzes (11, 15) mit einem Vektor-Objekt-unabhängig definierten geographischen globalen Referenzpunkt (10) und globalen Gitterelementen einer ersten Gitterweite (14), die jeweils als ein Polygon oder als ein Polyeder ausgebildet sind, überlappungsfrei aneinandergrenzen und eindeutig innerhalb des globalen Referenzgitternetztes (11 , 15) identifizierbar und bezüglich des Bezugskoordinatensystems (9) georeferenziert sind, in einer Speichereinheit,
B) Bereitstellen des Vektor-Objekts mit mindestens einem Stützpunkt (19), dem jeweils eine geographische Koordinate des geographischen Bezugskoordinatensystems (9) zugewiesen ist und der die Position eines Objekts im geographischen Bezugskoordinatensystem (9) repräsentiert, in der Speichereinheit,
C) Bestimmen und Auswählen jener globalen Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die mit dem Vektor-Objekt überlappen, mittels einer Prozessoreinheit, und
D) Zuweisen eines mit dem Vektor-Objekt verknüpften Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an die in Schritt C) ausgewählten globalen Gitterelemente der ersten Gitterweite (14) durch die Prozessoreinheit und Abspeichern der ausgewählten globalen Gitterelemente (14) mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs in der Speichereinheit.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei eine Route für eine mobile Maschine bestimmbar ist, die, insbesondere ausschließlich, durch Flächenbereiche oder Volumenbereiche des Bezugskoordinatensystems führt, die durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten globalen Gitterelemente (14) repräsentiert sind, die Route an die mobile Maschine übermittelbar ist und die Route durch die mobile Maschine nachfahrbar ist, eine Route für eine mobile Maschine bestimmbar ist, die zu einem Flächenbereich oder Volumenbereich des Bezugskoordinatensystems führt, der durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten globalen Gitterelemente (14) repräsentiert ist, die Route an die mobile Maschine übermittelbar ist und die Route durch die mobile Maschine nachfahrbar ist, und/oder ein Alarmsignal auslösbar ist, wenn eine mobile Maschine sich in einem Flächenbereich oder Volumenbereich des Bezugskoordinatensystems befindet, der durch eines der mitsamt des jeweils zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs abgespeicherten globalen Gitterelemente (14) repräsentiert ist.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei: das georeferenzierte globalen Referenzgitternetz (11, 15) Gitterelemente der ersten Gitterweite (14) und Gitterelementen einer größeren Gitterweite (21) aufweist, die größere Gitterweite (21) größer ist als die erste Gitterweite (14) und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der ersten Gitterweite (14) einem Gitterelement der größeren Gitterweite (21) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllt, und der Verfahrensschritt C) des Bestimmens und Auswählens jener Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die mit dem Vektor-Objekt überlappen, umfasst:
Bestimmen und Auswählen jener Gitterelemente der größeren Gitterweite (21), die mit dem Vektor-Objekt überlappen,
Aktivieren der Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die innerhalb eines im voranstehenden Schritt ausgewählten Gitterelements der größeren Gitterweite (21) liegen, und
Bestimmen und Auswählen jener im voranstehenden Schritt aktivierten Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die mit dem Vektor-Objekt überlappen.
4. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das mindestens eine weitere Attribut ausgebildet ist als ein Hauptobjektattribut, das einem Gitterelement ein übergeordnetes Hauptobjekt zuordnet, insbesondere ein Gebäude, ein Geschoss, einen Gebäudeteil, einen Bauabschnitt und/oder einen Raum, ein Flächenattribut, das einem Gitterelement insbesondere einen Flächennamen, eine Flächenart, einen Flächenstatus, insbesondere den Flächenstatus "zu räumen", "geräumt und sicher", "abbaureif", "aufnahmebereit", "frei", und/oder einen Flächentyp zuordnet, ein Unterobjektattribut, das einem Gitterelement ein nachgelagertes Unterobjekt zuordnet, ein qualitatives oder quantitatives Attribut, das einem Gitterelement insbesondere eine Farbe, ein Material, eine Fußbodenart und/oder eine Bodenbelagart zuordnet, ein zeitliches oder statistisches Attribut, das einem Gitterelement insbesondere einen Zeitpunkt und/oder eine Objektnummer zuweist, um insbesondere das Nachverfolgen von beweglichen Objekten wie Fahrzeugen zu ermöglichen, ein komplexes Attribut, das einem Gitterelement ein Dokument, insbesondere ein Bodengutachten, eine Laboranalyse oder eine Luftbildaufnahme, und/oder einen Datensatz, insbesondere eine Tabelle, zuordnet, und/oder ein Linkattribut, das einem Gitterelement einen Link zuordnet.
5. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Bereitstellung des Vektor-Objekts erfolgt, indem dem mindestens einen Stützpunkt (19) die geographische Koordinate des Bezugskoordinatensystems (9) mittels eines GPS- Trackers zugewiesen wird.
6. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei das Vektor-Objekt ein Polygon-Vektor-Objekt (3, 18, 23) mit mindestens drei Stützpunkten (19) ist, das Bestimmen und Auswählen der Gitterelemente gemäß Schritt C) erfolgt, indem jene Gitterelemente bestimmt und ausgewählt werden, die vollständig innerhalb des Polygon-Vektor-Objekts (3, 18, 23) liegen (innenliegende Gitterelemente), und das Zuweisen des mit dem Vektor-Objekt verknüpften Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an die ausgewählten Gitterelemente gemäß Schritt D) erfolgt, indem den im vorangehenden Schritt ausgewählten innenliegenden Gitterelementen das mit dem Polygon-Vektor-Objekt (3, 18, 23) verknüpftes Objektattribut und/oder das weitere Attribut zugewiesen wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, mit den folgenden Schritten:
E) Bestimmen und Auswahlen jener Gitterelemente der ersten Gitterweite (14), die mit dem Polygon-Vektor-Objekt (3, 18, 23) überlappen und gleichzeitig nicht vollständig innerhalb des Polygon-Vektor-Objekts (3, 18, 23) liegen (umfassende Gitterelemente), und
F) Zuweisen eines mit dem Polygon-Vektor-Objekt (3, 18, 23) verknüpften Randattributs an die in Schritt E) ausgewählten Gitterelemente der ersten Gitterweite (14).
8. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche mit den folgenden Schritten:
Bereitstellen von Gitterelementen einer kleineren Gitterweite (22) innerhalb des globalen Referenzgitternetzes, wobei die kleinere Gitterweite (22) kleiner ist als die erste Gitterweite (14) und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der kleineren Gitterweite (22) einem Gitterelement der ersten Gitterweite (14) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllt, Auswählen eines Gitterelements der ersten Gitterweite (14), dem das erste Objektattribut zugewiesen ist, und Auswählen eines dem ausgewählten Gitterelement der ersten Gitterweite (14) zugeordneten Gitterelements der kleineren Gitterweite (22), Zuweisen eines zweiten weiteren Attributs an das ausgewählte Gitterelement der kleineren Gitterweite (22) und Abspeichern des ausgewählten Gitterelements der kleineren Gitterweite (22) mitsamt des verknüpften zweiten weiteren Attributs.
9. Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, wobei die Gitterelemente jeweils durch eine eindeutige Gitterelementbezeichnung eindeutig identifizierbar sind und insbesondere aus der Gitterelementbezeichnung die Koordinaten der Eckpunkte des jeweiligen Gitterelements ermittelbar sind, aus der Gitterelementbezeichnung die Größe des Gitterelements ableitbar ist, und/oder aus der Gitterelementbezeichnung eine Zuordnung zu einem übergeordneten Eltern-Gitterelement mit größerer Gitterweite ableitbar ist.
10. Computerimplementiertes Verfahren zum Ausgeben einer Konfliktmeldung insbesondere innerhalb einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung mit den folgenden Schritten:
Zuweisen eines ersten Objektattributs an eine mittels eines ersten Vektor- Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen (14) eines globalen Referenzgitternetzes (11 , 15) gemäß Anspruch 1 ,
Zuweisen eines zweiten Objektattributs an eine mittels eines zweiten Vektor- Objekts bestimmte zweite Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen (14) des globalen Referenzgitternetzes (11 , 15) gemäß Anspruch 1 ,
Auswählen jener Gitterelemente, denen sowohl das erste Objektattribut als auch das zweite Objektattribut zugeordnet ist durch die Prozessoreinheit, und Ausgeben einer Konfliktmeldung für die im vorangehenden Schritt ausgewählten Gitterelemente durch die Prozessoreinheit.
11 . Computerimplementiertes Verfahren zum Übertragen eines Attributs von einem ersten Gitterelement (14) zu einem zweiten Gitterelement (14) eines globalen Referenzgitternetzes (11 , 15) insbesondere innerhalb einer GIS-Anwendung, einer BIM-Anwendung oder einer Anwendung zur Maschinensteuerung mit den folgenden Schritten:
Zuweisen eines Objektattributs und/oder eines weiteren Attributs an eine mittels eines ersten Vektor-Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen (14) eines globalen Referenzgitternetzes (11 , 15) gemäß Anspruch 1 ,
Auswählen eines ersten Gitterelements der ersten Gitterweite (14), dem das Objektattribut und/oder das weitere Attribut zugewiesen ist,
Auswählen eines zweiten Gitterelements der ersten Gitterweite (14) des globalen Referenzgitternetzes (11 , 15), und
Übertragen des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs des ersten Gitterelements an das zweite Gitterelement, insbesondere durch
Zuweisen des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs an das zweite Gitterelement und Abspeichern des zweiten Gitterelements mitsamt des zugewiesenen Objektattributs und/oder des weiteren Attributs in der Speichereinheit, und
Löschen der Zuweisung des Objektattributs und/oder des weiteren Attributs an das erste Gitterelement in der Speichereinheit.
12. Computerimplementiertes Verfahren zum Zuordnen eines Attributs an ein Gitterelement einer größeren Gitterweite (21) eines globalen Referenzgitternetzes (11, 15) mit den folgenden Schritten:
Zuweisen eines ersten Objektattributs und/oder eines ersten weiteren Attributs an eine mittels eines ersten Vektor-Objekts bestimmte erste Auswahl von eindeutig identifizierbaren Gitterelementen einer ersten Gitterweite (14) eines globalen Referenzgitternetzes (11, 15) gemäß Anspruch 1 , Bereitstellen von Gitterelementen einer größeren Gitterweite (21) innerhalb des globalen Referenzgitternetzes (11, 15), wobei die größere Gitterweite (21) größer ist als die erste Gitterweite (14) und jeweils eine Mehrzahl von Gitterelementen der ersten Gitterweite (14) einem Gitterelement der größeren Gitterweite (21) eindeutig identifizierbar und georeferenziert zugeordnet ist und dieses vollständig und überlappungsfrei ausfüllen,
Auswählen eines Gitterelements der größeren Gitterweite (21), bei dem allen ihm zugeordneten Gitterelemente der ersten Gitterweite (14) jeweils das erste Objektattribut und/oder das erste weitere Attribut zugeordnet ist, und Zuweisen des ersten Objektattributs und/oder des ersten weiteren Attributs an das im vorangehenden Schritt ausgewählte Gitterelement der größeren Gitterweite (21) und Abspeichern des ausgewählten Gitterelements der größeren Gitterweite (21) mitsamt des zugewiesenen Objektattributs und/oder des ersten weiteren Attributs in der Speichereinheit.
13. System zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel, insbesondere eine Speichereinheit und eine Prozessoreinheit, zur Ausführung der Schritte des Verfahrens nach einem der voranstehenden Ansprüche.
14. Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Computerprogrammprodukts durch einen Computer diesen veranlassen, die Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
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