３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム、ナビゲーション装置及び３次元道路地図データ生成方法
【課題】格納する３次元道路地図データのデータサイズの削減を図ることができる３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム等を得る。
【解決手段】３次元道路地図データ処理システム１内の３次元道路地図データ出力装置１４はＸＹ構成点作成部２４及びＺ構成点作成部２５を有し、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報からなる格納用３次元道路地図データを生成する。ＸＹ構成点作成部２４は３次元の道路リングデータから第１の数のＸＹ構成点からなる上記ＸＹ構成点情報を生成する。各ＸＹ構成点は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる構成点であり、Ｚ方向成分を含まない。Ｚ構成点作成部２５は上記道路リンクデータに対し、第２の数のＺ構成点からなる上記Ｚ構成点情報を生成する。各Ｚ構成点は、Ｚ方向成分とＸ方向成分及びＹ方向成分と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とを有する。
【解決手段】３次元道路地図データ処理システム１内の３次元道路地図データ出力装置１４はＸＹ構成点作成部２４及びＺ構成点作成部２５を有し、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報からなる格納用３次元道路地図データを生成する。ＸＹ構成点作成部２４は３次元の道路リングデータから第１の数のＸＹ構成点からなる上記ＸＹ構成点情報を生成する。各ＸＹ構成点は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる構成点であり、Ｚ方向成分を含まない。Ｚ構成点作成部２５は上記道路リンクデータに対し、第２の数のＺ構成点からなる上記Ｚ構成点情報を生成する。各Ｚ構成点は、Ｚ方向成分とＸ方向成分及びＹ方向成分と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元道路地図情報を利用する３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム、ナビゲーション装置及び３次元道路地図データ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、道路形状を描くためには、道路を構成する道路成分となる道路リンクの始点と終点とを連結する直線を生成する。曲線部分を含む道路リンクを表現する場合には始点と終点とを結ぶ直線を作成するのではなく、始点と終点との間を複数の直線の集合により結ぶことにより表現される。このような複数の直線の端点（始点，終点を除く）を道路リンクの構成点と呼ぶ。構成点はそれぞれ座標情報を持っている。道路形状の曲線部分の精度はこれら構成点の数に依存して決まる。
【０００３】
２次元地図情報に含まれる道路形状の曲線部分はＸＹ平面上の湾曲部のみである。一方で、３次元地図情報に含まれる道路形状の曲線部分はＸＹ平面上の湾曲部とＺ方向の勾配部が存在する。そのため、３次元地図情報を作成する際には、２次元地図情報に含まれる構成点の位置に単純に標高情報を付加して３次元座標として表現しても、勾配部の曲線を精度よく表現することはできない。
【０００４】
３次元地図情報を作成する技術としては、例えば、特許文献１に開示された地図情報作成装置（方法）が挙げられる。特許文献１開示の装置では、２次元地図情報に標高情報を付加して３次元地図を作成する地図情報作成技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４９８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
道路形状はＸＹ平面上にある湾曲部とＺ方向の勾配部の曲線部分との位置が異なるため、湾曲部と勾配部に必要となる構成点の位置は異なる。上記特許文献１に代表される従来技術では、湾曲部と勾配部との両方の構成点に対してそれぞれ３次元座標情報を持つため、精度よく道路形状は表現できるが、データサイズは増大してしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、格納する３次元道路地図データのデータサイズの削減を図ることができる３次元道路地図データ生成装置、及び当該３次元道路地図データ生成装置を用い、出力時に３次元道路形状精度を劣化させることなく出力用の３次元道路地図データを得ることができる３次元道路地図データ処理システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る請求項１記載の３次元道路地図データ生成装置は、３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する３次元道路地図データ生成装置であって、前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するＸＹ構成点作成部と、前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するＺ構成点作成部とを備え、前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の本願発明である３次元道路地図データ生成装置は道路成分をＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【００１０】
そして、請求項１記載の本願発明のＸＹ構成点作成部により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【００１１】
加えて、Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この実施の形態１である次元道路地図データ処理システムが実現可能なコンピュータシステムのハードウェア構成を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１による３次元道路地図データ処理システムのデータ格納処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置による格納用３次元道路地図データの出力処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の３次元道路地図データ出力装置より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の３次元道路地図データ出力装置によるＺ座標算出処理動作を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１２】実施の形態３の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１４】実施の形態４の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１６】実施の形態５の３次元道路地図データ生成装置で得られるＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１７】実施の形態６による３次元道路地図データ処理システムの機能構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態６の３次元道路地図データ出力装置１４より道路リンク列の任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態６におけるＺ座標算出方法を説明するための説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態７による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図２１】実施の形態７による３次元道路地図データ処理システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２２】実施の形態７の３次元道路地図データ出力装置より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態８である移動体ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態１〜実施の形態７の他の態様である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２５】前提技術となる地図データ処理システムにて利用されるＸＹ平面上における道路表現方法の構成例を示している。
【図２６】一単位の道路リンクを前提技術の手法にて格納する方法を示す説明図である。
【図２７】前提技術における３次元道路地図データ用のレコードのデータ構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜前提技術＞
図２５はこの発明の前提技術となる、地図データ処理システムにて利用されるＸＹ平面上における道路表現方法の構成例を示している。同図に示すように、道路データは各々が道路成分となる７つの道路リンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹと、４つのノードＮ１〜Ｎ４から構成される。ノードＮ１〜Ｎ４は道路が交差する場所や属性が変化するような場所に設けられ、道路リンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹはノードＮ１〜Ｎ４間を接続する直線または曲線である。例えば、道路リンクＬ１ＸＹはノードＮ１が始点、ノードＮ２が終点となる。なお、道路リンクＬ４ＸＹ〜Ｌ７ＸＹに関しては他方側のノード（始点あるいは終点）の図示を省略している。
【００１４】
図２６は一単位の道路リンクＬ４０ＸＹを前提技術（特許文献１等）の手法にて格納する方法を示している。
【００１５】
図２６の(a)は道路リンクＬ４０ＸＹのＸＹ平面上の形状を図示したものである。なお、図２６の(a) で示す道路リンクＬ４０ＸＹは図２５で示したリンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹのいずれかに相当する。
【００１６】
同図(a) に示すように、道路リンクＬ４０ＸＹは始点ＳＸＹ〜終点ＥＸＹ間に５つのＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５が設けられ、「始点ＳＸＹ，ＸＹ構成点ＰＸＹ１１」間、「ＰＸＹ１ｊ，ＰＸＹ１（ｊ＋１）（ｊ＝１〜４）」間、「ＸＹ構成点ＰＸＹ１５，終点ＥＸＹ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＸＹ平面上にある道路リンクＬ４０ＸＹの湾曲部の道路リンク形状を表現する際に必要となる構成点を「ＸＹ構成点」と呼ぶ。
【００１７】
図２６(b) は道路リンクＬ４０ＺのＺＸ平面上の形状を図示したものである。同図(b) に示すように、道路リンクＬ４０Ｚは始点ＳＺ〜終点ＥＺ間に４つのＺ構成点ＰＺＸ１１〜ＰＺＸ１４が設けられ、「始点ＳＺ，Ｚ構成点ＰＺＸ１１」間、「ＰＺＸ１ｋ，ＰＺ１（ｋ＋１）（ｋ＝１〜３）」間、「Ｚ構成点ＰＺＸ１４，終点ＥＺ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＺＸ平面上等において道路リンクＬ４０ＺのＺ方向における湾曲部の道路リンク形状を表現する際に必要となる構成点を「Ｚ構成点」と呼ぶ。
【００１８】
特許文献１で開示された技術では、２次元地図情報が従来持っていたＸＹ構成点にＺ構成点を追加し、３次元曲線を表現するものである。以下、３次元曲線を表現する点を「３次元構成点」と呼ぶものとする。
【００１９】
図２６(c)は３次元構成点による３次元曲線表現をＸＹ平面上に図示したものである。
同図(c) に示すように、道路リンクＬ４０ＸＹに対応する道路リンクＬ４１ＸＹは始点ＳＸＹ〜終点ＥＸＹ間に９つの３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１９が設けられ、「始点ＳＸＹ，３次元構成点３Ｄ１１」間、「３Ｄ１ｊ，３Ｄ１（ｊ＋１）（ｊ＝１〜８）」間、「３次元構成点３Ｄ１９，終点ＥＸＹ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＸＹ平面上における湾曲部とＺＸ平面上における湾曲部を共に道路リンク形状として表現する際に必要となるＸＹ平面上の構成点を道路リンクＬ４１ＸＹの３次元構成点としている。
【００２０】
図２６(d)は３次元構成点による３次元曲線表現をＸＺ平面上に示したものである。同図(d) に示すように、道路リンクＬ４０Ｚに対応する道路リンクＬ４１Ｚは始点ＳＺ〜終点ＥＺ間に９つの３次元構成点３Ｄ２１〜３Ｄ２９が設けられ、「始点ＳＺ，３次元構成点３Ｄ２１」間、「３Ｄ２ｊ，３Ｄ２（ｊ＋１）（ｊ＝１〜８）」間、「３次元構成点３Ｄ２９，終点ＥＺ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＺＸ平面上における湾曲部とＸＹ平面上における湾曲部を共に道路リンク形状として表現する際に必要となるＺＸ平面上の構成点を道路リンクＬ４１Ｚの３次元構成点としている。
【００２１】
なお、図２６(c) ，(d) で示した道路リンクＬ４１ＸＹと道路リンクＬ４１Ｚとは基本とする平面（ＸＹ平面，ＺＸ平面）が異なるだけで内容は同一である。すなわち、「始点ＳＸＹ＝始点ＳＺ」、「３次元構成点３Ｄ１ｉ＝３Ｄ２ｉ（ｉ＝１〜９）」、「終点ＥＸＹ＝終点ＥＺ」となる。
【００２２】
図２７は前提技術（特許文献１等）における３次元道路地図データ用のレコードのデータ構成を示す説明図である。図２７から、前提技術では、道路リンクの各３次元構成点において(x,y,z)の３次元座標情報を保持していることがわかる。
【００２３】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ毎にリンクが管理される。例えば、図２６(c) ，(dで示した道路リンクＬ４１ＸＹ（道路リンクＬ４１Ｚ）が一つの３ＤリンクレコードＬＲｉ（ｉ＝１〜ｎのいずれか）に対応する。
【００２４】
図２７で示す例では、３ＤリンクレコードＬＲ１に対応してリンクＩＤ７０、その他項目７１、構成点数７２、３次元構成点３Ｄ１〜３Ｄｎの順に格納される。その他項目７１としては例えばリンク種別８１があり、３次元構成点３Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）それぞれにおいて、経度・Ｘ座標９３Ｘ、経度・Ｙ座標９３Ｙ、高度・Ｚ座標９３Ｚ、標高９３Ｈとからなる３次元情報が格納される。
【００２５】
図２７で示す例では、Ｚ座標である高度の他に標高も追加されているが、標高は地表の標高を指しており、高度は標高に地表から道路までの高さを加えた値としている。
【００２６】
このように、特許文献１に代表される前提技術では、図２６(c)や図２６(d)のようにＸＹ構成点とＺ構成点とのうち少なくとも一つを３次元構成点として登録することにより、ＸＹ平面上の湾曲部の道路形状とＺ方向の勾配部の道路形状の両方の曲線を精度よく表現することが可能となっている。
【００２７】
しかし、道路リンクＬ４０ＸＹを道路リンクＬ４１ＸＹに変換することにより構成点数は“５”から“９”に増加し、あるいは、道路リンクＬ４０Ｚを道路リンクＬ４１Ｚに変換することにより構成点数は“４”から“９”に増加してしまい、格納すべき３次元道路地図データのデータ量が増加してしまうという問題点があった。
【００２８】
以下での述べる実施の形態では、ＸＹ平面上の湾曲部の道路形状とＺ方向の勾配部の道路形状の両方の曲線を精度よく表現可能にし、かつ、格納すべき３次元道路地図データのデータ量の削減を図る３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム等を提供する。
【００２９】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【００３０】
３次元道路地図データ処理システム１の機能構成として、３次元道路地図データ生成装置１１、３次元道路地図記憶装置１２、及び３次元道路地図データ出力装置１３を備えている。
【００３１】
３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４とＺ構成点作成部２５とを備えた道路リンクデータ構成部２０、データを入力する入力部２１、データを出力する出力部２２を備えている。
【００３２】
３次元道路地図データ出力装置１３は、Ｚ座標直線近似値算出部４１を備えた道路リンクデータ取得部３０、入力部３１、及び出力部３２を備えている。
【００３３】
図２はこの実施の形態１である次元道路地図データ処理システム１が実現可能なコンピュータシステムのハードウェア構成例を示すブロック図である。同図に示すように、コンピュータシステム１０は、ハードウェアとして、入力装置６０、出力装置６１、ＣＰＵ６２、メモリ６３、通信装置６４、及び記憶装置６５を備えている。これらは、通常のコンピュータと同様のシステム構成である。
【００３４】
以下、図２で示したコンピュータシステム１０によって実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１を実現するための一構成例を説明する。
【００３５】
(1) 入力装置６０…入力部２１、入力部３１を実現、
(2) 出力装置６１…出力部２２、出力部３２を実現、
(3) 記憶装置６５…３次元道路地図記憶装置１２を実現、
(4) ＣＰＵ６２，メモリ６３…ＣＰＵ６２及びメモリ６３上で動作するプログラムとして、道路リンクデータ構成部２０（ＸＹ構成点作成部２４、Ｚ構成点作成部２５）及び道路リンクデータ取得部３０（Ｚ座標直線近似値算出部４１）を実現、
(5) 通信装置６４…ネットワーク経由で３次元道路地図データ処理システム１にアクセスして出力結果を取得する態様の際に用いる。
【００３６】
以下、上記構成例について補足説明する。３次元道路地図記憶装置１２への格納用の３次元道路地図データの出力は出力部２２によって行われ、ＸＹ構成点におけるＺ座標の出力等の処理は出力部３２によって行われる。
【００３７】
ＣＰＵ６２及びメモリ６３上で動作するプログラムとは、記憶装置６５から読み出したプログラムをＣＰＵ６２がメモリ６３を作業領域として実行することにより行われる。
【００３８】
入力部３１は出力用の３次元道路地図データを必要とする別装置から入力（所望の道路リンクにおけるＸＹ構成点のＸＹ座標値）を得て、出力部３２より出力（当該ＸＹ構成点におけるＺ座標値）を出力する。例えば、ＧＩＳ（Geographic Information System）システムや地図表示装置との連携があげられる。
【００３９】
入力装置６０は例えばキーボードやマウス等によって構成され、３次元道路地図データ処理システム１に対してユーザが指示や対話処理を行うことができる。出力装置６１はディスプレイ等によって構成され、入力内容の確認や３次元道路地図データの処理状況や結果の確認をすることができる。
【００４０】
図３は、実施の形態１による３次元道路地図データ処理システム１における３次元道路地図データ生成装置１１によるデータ格納処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
同図を参照して、ステップＳ１１において、３次元道路地図データ生成装置１１は様々なフォーマットで提供される３次元道路地図情報を入力部２１より読み込む。読み込まれたデータは複数のデータ間で関連付けを行ったり、所望されるデータサイズに加工したり、入力された地図データからデフォルメされた地図データを作成したりすることができる。
【００４２】
次に、ステップＳ１２において、読み込まれたデータのうち道路リンクデータは道路リンクデータ構成部２０に送られ、ＸＹ構成点作成部２４によって道路リングデータから第１の数のＸＹ構成点からなるＸＹ構成点情報が生成される。なお、ＸＹ構成点は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる構成点であり、Ｚ方向成分を含まない。
【００４３】
その後、ステップＳ１３において、Ｚ構成点作成部２５は上記道路リンクデータに対し、第２の数のＺ構成点からなるＺ構成点情報が生成される。なお、Ｚ構成点は、Ｚ方向成分とＸ方向成分及びＹ方向成分と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とにより位置決めされる構成点である。
【００４４】
最後に、ステップＳ１４において、ＸＹ構成点情報とＺ構成点情報に分けて構成された道路リンクデータは、その他入力データや加工されたデータとともにまとめられ格納用３次元道路地図データとして３次元道路地図記憶装置１２に格納される。
【００４５】
ステップＳ１１で入力される３次元道路地図情報とは、道路形状を表現する３次元位置座標を持っている情報を意味する。道路形状以外にも、通常の地図データに含まれる背景データ、施設データ、道路幅や車線数のような道路属性等を含んでよい。
【００４６】
図４は実施の形態１による３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ生成装置１１による格納用３次元道路地図データの出力処理を示すフローチャートである。
【００４７】
３次元道路地図データ生成装置１１は３次元道路地図記憶装置１２よりデータを出力する際は、ステップＳ２１において、入力部２１より出力形式や出力部分を特定する出力形式パラメータを入力する。
【００４８】
そして、ステップＳ２２において、指定された部分を３次元道路地図記憶装置１２より取り出した格納用３次元道路地図データを出力形式パラメータが指示する出力形式に変換した後、ステップＳ２３において、出力部２２よりデータ出力を行う。
【００４９】
上記の出力部２２より出力するデータの出力形式はカーナビゲーション装置のデータフォーマットや一般的な地図データのデータフォーマットによる出力があげられる。
【００５０】
図５は実施の形態１による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【００５１】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ毎にリンクが管理され、３ＤリンクレコードＬＲ１に対応してリンクＩＤ７０、その他項目７１、ＸＹ構成点数７２、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹｎ、Ｚ構成点数７３、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺｎの順に格納される。その他項目７１としては例えばリンク種別８１があり、ＸＹ構成点ＰＸＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）それぞれにおいて、経度・Ｘ座標８２Ｘ、経度・Ｙ座標８２ＹからなるＸ方向及びＹ方向成分のみの情報が格納される。すなわち、ＸＹ構成点は経度、緯度の２次元の座標情報を持ち、当該リンクのＸＹ平面での道路形状を示す。
【００５２】
一方、Ｚ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて経度・Ｘ座標８３Ｘ、経度・Ｙ座標８３Ｙ及び高度・Ｚ座標８３Ｚの３次元情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｘ方向成分及びＹ方向成分自体であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより構成される。したがって、Ｚ構成点は経度、緯度と高さ座標を持ち、当該リンクのＺ方向の道路起伏形状を示す。
【００５３】
なお、本明細書中において、「ＸＹ関連成分」とは、ＸＹ構成点情報と何らかの関連性を有し、Ｚ構成点情報がＺ方向成分に加え上記ＸＹ関連成分を有することにより、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能にした、情報成分を意味する。
【００５４】
上述したように、３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは３次元の道路リンクの数だけ存在し、各道路リンクの種別及び座標情報等が格納されたレコードである。これら３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは地図データ内の３次元道路リンクと１対１に対応する。３Ｄリンクレコードの中に道路リンクが含まれており、リンクＩＤやＸＹ構成点数、ＸＹ構成点、Ｚ構成点数、Ｚ構成点、またその他複数の項目により構成されている。リンクＩＤ７０は各道路リンクを識別するための番号である。ＸＹ構成点数７２はＸＹ構成点の数（第１の数）、Ｚ構成点数７３はＺ構成点の数（第２の数）を示している。
【００５５】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは道路リンクに関する情報を保持するための複数の項目を持つ。例えば、上述したリンク種別やリンクの長さ、トンネルや橋の有無などがあげられる。
【００５６】
ＸＹ構成点やＺ構成点の経度、緯度の値に関し、基準値の座標を決定し、差分を入力してもよい。基準値は、当該リンクの始点、終点となるノードや当該リンクの構成点の中の任意の点、地図の任意の矩形内の平均値等があげられる。また、基準値は３Ｄリンクレコードの持つ複数の項目の一つとして追加してもよい。
【００５７】
高度とは、地形の高度と道路の高さやトンネル等を考慮した道路上での高さである。地形の高度のみから３次元道路地図データを作る場合や、トンネルや高架等の高度を別レコードとして持たせる場合は、高さ情報として地形高度のみの高さ座標を格納してもよい。高さ座標においても、経度、緯度の値と同様に基準値を決定し差分入力としてもよい。
【００５８】
３次元道路地図記憶装置１２に格納されているすべての道路リンクデータを上記図５で示したデータ構成にて持つ必要はなく、湾曲部が多数存在するが勾配部の変化は乏しいランプのみ上記のデータ構成を適用するなど、一部分の適用でもよい。
【００５９】
以上のように、実施の形態１では、各々がＸＹ平面の湾曲部を表現する第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報と、Ｚ方向の勾配部を表現する第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報とに分類された格納用３次元道路地図データを得ることによって、従来と同様の３次元精度を維持するデータを提供しながら格納サイズを小さくすることが可能である。
【００６０】
図６は３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【００６１】
以下、図３のステップＳ１１で読み込んだ３次元道路地図情報が図２６の(c) ，(d) で示す道路リンクＬ４１ＸＹ（道路リンクＬ４１Ｚ）からなる場合を例に挙げて、ステップＳ１２におけるＸＹ構成点抽出動作、ステップＳ１３におけるＺ構成点抽出動作について説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１２におけるＸＹ構成点抽出方法について説明する。ＸＹ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１ＸＹを構成する始点ＳＸＹ、３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１９及び終点ＥＸＹのうち、始点ＳＸＹを開始点として連続する３点を順次取り出し、ＸＹ平面上で３点が同一直線上にある時は真ん中の点を除外する。
【００６３】
図２６(c) で示す道路リンクＬ４１ＸＹでは、３次元構成点３Ｄ１４〜３Ｄ１６は同一線上にあるため、真ん中の３次元構成点３Ｄ１５を除外する。次に３次元構成点３Ｄ１４，３Ｄ１６及び３Ｄ１７を取り出すと、これも同一線上にあるため、３次元構成点３Ｄ１６を除外する。これをくり返し、連続する３点を取り出した時に同一線上にある点がなくなれば、これらをＸＹ構成点と生成する。この際、生成するＸＹ構成点ではＺ成分の情報を除去する。
【００６４】
その結果、図６(a) に示すように、３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１４及び３Ｄ１９に対応する５つのＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５を選択的に抽出することができる。これらＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５はＸ方向成分及びＹ方向成分のみから構成される。
【００６５】
次に、ステップＳ１３におけるＺ構成点抽出方法について説明する。Ｚ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１Ｚを構成する始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２１〜３Ｄ２９及び終点ＥＺのうち、始点ＳＸを開始点として連続する３点を順次取り出し、ＸＹＺ空間上で３点が同一直線上にある時は真ん中の点を除外する。なお、説明の都合上、図６(b) 及び図２６(d) で示すＺＸ平面上の同一直線上のＺ構成点は、ＸＹＺ空間上でも同一直線上に存在するとする。
【００６６】
図２６(d) で示す道路リンクＬ４１Ｚでは、始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２１及び３Ｄ２２は同一直線上にあるため、真ん中の３次元構成点３Ｄ２１を除外する。次に、始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２２，３Ｄ２３を取り出すと、これも同一直線上にあるため、３次元構成点３Ｄ２２を除外する。これをくり返し、連続する３点を取り出した時に同一線上にある点がなくなれば、これらをＺ構成点とする。
【００６７】
その結果、図６(b) に示すように、３次元構成点３Ｄ２４、３Ｄ２６、３Ｄ２８及び３Ｄ２９に対応する４つのＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４を選択的に抽出することができる。Ｚ構成点は示す情報は、Ｚ方向成分に加え、Ｘ方向成分及びＹ方向成分をもＸＹ関連成分として含んでいる。
【００６８】
なお、ＸＹ構成点及びＺ構成点の抽出手法は上述した方法に限定するものではなく、ＸＹ構成点はＸＹ平面上で連続する３点が同一線上に存在しないように抽出し、Ｚ構成点はＸＹＺ空間上で連続する３点が同一線上に存在しないように抽出すればよいものとする。
【００６９】
（効果）
以下、図２６(c) ，(d) で示す道路リンクＬ４０ＸＹ（道路リンクＬ４０Ｚ）と、図６(a) ，(b) で示す道路リンクＬ２０ＸＹ及び道路リンクＬ２０Ｚの組合せとを比較検討する。
【００７０】
道路リンクＬ４０ＸＹに関し、図２６ (c)のように(x,y,z)の３次元構成点が９個必要となる。一方、図６(a) に示すように、道路リンクＬ２０ＸＹに関し、(x,y)のＸＹ構成点が５個で十分となる。
【００７１】
そして、図９(b) に示すように、道路リンクＬ２０Ｚに関し、(x,y,z)のＺ構成点が４個で十分となる。
【００７２】
ｘ，ｙ，ｚのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、特許文献１に代表される前提技術の３次元道路地図データ（道路リンクＬ４０ＸＹあるいは道路リンクＬ４０Ｚ）では、いずれも格納サイズは２７ＳＤとなり、実施の形態１により得られた格納用３次元道路地図データでは、２２ＳＤ（１０ＳＤ＋１２ＳＤ）となる。結果として、実施の形態１で得られる格納用３次元道路地図データの方がデータサイズを削減できていることがわかる。
【００７３】
このように、格納用３次元道路地図データとしてＸＹ構成点情報とＺ構成点情報とに分類することにより、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報がそれぞれ不要な情報を持たずに精度よく表現することが可能である。
【００７４】
例えば、ＸＹ構成点を多数必要とするような湾曲部を持ち、Ｚ方向の勾配については直線で表現できるためＺ構成点を必要としないような道路形状の道路リンクにおいて、前提技術では、３次元の座標情報をすべての構成点において持たせては余分な情報を持つことになりデータサイズが増大する。一方、実施の形態１の３次元道路地図データ生成装置１１によれば、上記ケースにおいて、Ｚ構成点情報は余分な高さ情報を保持せず、格納用３次元道路地図データとしてデータサイズを小さくすることが可能となる。
【００７５】
このように、実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置１１は道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【００７６】
さらに、実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【００７７】
加えて、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【００７８】
また、実施の形態１の格納用３次元道路地図データにおけるＺ構成点情報はＸＹ座標値を持っているため、ＸＹ平面状でのＺ構成点の位置を知るために計算を必要とせず、容易に出力可能である。
【００７９】
３次元道路地図データ処理システム１は、地図表示機能や経路計算機能を有したり、地図情報を利用する装置と連携したり、組み込んだりしてもよい。その際に、３次元道路地図記憶装置１２より任意のデータ値を取り出すために３次元道路地図データ出力装置１３を備えている。取り出すデータとしては、位置座標を指定して道路リンクのＺ座標値、道路属性、任意の位置の施設データを取得したり、指定の名前の施設を検索したりすることができる。３次元道路地図データ出力装置１３は、３次元道路地図情報を利用するために、必要なデータへのアクセス機能を持っている。
【００８０】
３次元道路地図データ出力装置１３は、入力部３１より取り出すデータを指定するパラメータを受け付ける。３次元道路地図記憶装置１２より指定されたデータを取り出し、出力部３２より格納用３次元道路地図データに基づく出力用３次元道路地図データを出力する。
【００８１】
図７は、３次元道路地図データ出力装置１３より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ３１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置（ＸＹ座標）を指定して、Ｚ座標値を取得するよう命令を出す。
【００８３】
次に、ステップＳ３２において、３次元道路地図記憶装置１２より格納用３次元道路地図データにおける道路リンクデータの情報を道路リンクデータ取得部３０により取得する。道路リンクデータ取得部３０は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合には、Ｚ座標直線近似値算出部４１によって、指定した道路リンク上におけるＸＹ座標が、当該道路リンクにおけるＺ構成点(開始点ＳＺ及び終了点ＳＺを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【００８４】
そして、ステップＳ３３において、隣接する２点のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)から直線の式を求めて、直線の式にＸＹ座標を代入し対応するＺ座標を算出する。算出した値は出力部３２より得る。
【００８５】
したがって、３次元道路地図データ出力装置１３は、格納用３次元道路地図データ内のＸＹ構成点情報が指示するＸＹ構成点に基づきＺ方向成分の情報であるＺ座標値を含む出力用３次元道路地図データを精度良く算出することができる。
【００８６】
図８は３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標算出処理動作を説明する説明図である。同図(a) は道路リンクＬ２０におけるＸＹ構成点情報で指示される道路リンクＬ２０ＸＹ、同図(b) は道路リンクＬ２０におけるＺ構成点情報で指示される道路リンクＬ２０Ｚを示している。
【００８７】
以下、図８を参照して、３３次元道路地図記憶装置１２に格納された格納用３次元道路地図データ内の道路リンクＬ２０（道路リンクＬ２０ＸＹ＋道路リンクＬ２０Ｚ）から、道路リンクＬ２０上の任意の位置としＸＹ座標を指定された場合に、３次元道路地図データ出力装置１３における道路リンクデータ取得部３４内のＺ座標直線近似値算出部４１を用いて、対応するＺ座標を求める方法を説明する。
【００８８】
例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標が指定された場合、そのＺ座標は開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。そこで、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出することにより、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標を精度良く算出することができる。
【００８９】
このように、実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１は３次元道路地図データ出力装置１３を備えることによって、ＸＹ平面の湾曲部を表現する第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報と、Ｚ方向の勾配部を表現する第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報とに分けた格納用３次元道路地図データから、適宜、各ＸＹ構成点にＺ座標値を付加した出力用３次元道路地図データを精度良く取得することが可能となる。
【００９０】
その結果、特許文献１に代表される前提技術よりも、格納用３次元道路地図データのデータサイズを圧縮させながら、かつ、前提技術にて格納されていたＺ座標と同等のＺ座標値を３次元道路地図データ出力装置１３により取得することができる効果をする。
【００９１】
上述したように、Ｚ構成点情報はＸ方向成分及びＹ方向成分自体であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、ＸＹ関連成分に基づき、ＸＹ構成点情報が指示する各ＸＹ構成点のＺ方向成分を精度良く算出することができる。その結果、３次元道路地図データ生成装置１１より生成される格納用３次元道路地図データは、３次元道路地図情報としての３次元精度を維持することができる。
【００９２】
さらに、実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１におけるＺ座標直線近似値算出部４１は、始点、終点、第２の数のＺ構成点のうち、隣接する２点間を直線近似する直線近似処理を実行することにより、Ｚ構成点情報のデータサイズを増加させることなく、所望の道路リンク上のＸＹ座標に対応するＺ座標を得ることができる。
【００９３】
＜実施の形態２＞
図９はこの発明の実施の形態２による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムは、図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５による生成されるＺ構成点情報の内容が異なる。
【００９４】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて始点相対距離８４及び高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｚ方向成分と始点からの相対距離である始点相対距離であるＸＹ関連成分とにより構成される。したがって、Ｚ構成点は、経度、緯度座標が算出可能な始点相対距離と高さ座標とを持ち、当該道路リンクのＺ方向の道路起伏形状を示している。
【００９５】
図９で示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているのに対し、実施の形態２ではリンクの始点相対距離８４をＤ座標とし、Ｄ座標の値によってＺ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００９６】
Ｄ座標はリンクの始点からの当該Ｚ構成点までの距離としているが、Ｄ座標の“０”となる基準値は上記差分表現と同様に限定するものではない。
【００９７】
図１０は実施の形態２の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【００９８】
図１０(a) に示すように、ＸＹ構成点情報が指示する内容は、実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＸＹを指示している。
【００９９】
一方、図１０(b) に示すように、Ｚ構成点情報に関し、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４の内容が実施の形態１と異なる。実施の形態２のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４は、Ｚ方向成分に加え、始点ＳＸＹとの相対距離ｄを含んで構成される。
【０１００】
ｘ，ｙ，ｚ，ｄのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態２により得られた格納用３次元道路地図データでは、１８ＳＤ（１０ＳＤ＋８ＳＤ）となる。結果として、実施の形態２で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１のデータサイズの２／３にデータサイズを削減できていることがわかる。
【０１０１】
このように、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として道路リンクの始点からの各Ｚ構成点に至る距離を含ませることにより、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１０２】
また、実施の形態２のデータ構成では、ADAS(Advanced Driver Assistance System)対応のアプリケーションで、勾配位置を(経度、緯度)の２次元情報として情報取得するのではなく距離として勾配情報を利用する場合、計算する手間が発生せず、素早く処理することができる。
【０１０３】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は以下のように行うことができる。例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ２のＸＹ座標が指定された場合、始点ＳＸＹからＸＹ構成点ＰＸＹ１を経由してＸＹ構成点ＰＸＹ２に至る距離である始点相対距離を求める。その始点相対距離は開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ２の始点相対距離を代入し、対応するＺ座標を算出することにより、実施の形態１と同様、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標を精度良く算出することができる。
【０１０４】
＜実施の形態３＞
図１１はこの発明の実施の形態３による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムは、図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１０５】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、ＸＹ構成点インデックス８５、ＸＹ構成点相対距離８６及び高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、ＸＹ構成点インデックス８５で指示されるＸＹ構成点からの相対距離であるＸＹ構成点相対距離であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより構成される。なお、ＸＹ構成点インデックス８５は各Ｚ構成点に最も近いＸＹ構成点のインデックス情報である。インデックス情報とは例えばＸＹ構成点ＰＸＹｉの始点からの順序等が考えられる。したがって、Ｚ構成点は、経度、緯度座標が算出可能なＸＹ構成点インデックス８５及びＸＹ構成点相対距離８６と共に高さ座標とを持ち、当該リンクのＺ方向の道路起伏形状を示している。
【０１０６】
図１１に示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているが、実施の形態３では最も近いＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点インデックス８５と当該ＸＹ構成点までの相対距離を指示するＸＹ構成点相対距離８６とを有し、これらの情報によってＺ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１０７】
図１２は実施の形態３の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１０８】
図１２(a) に示すように、ＸＹ構成点情報の指示する内容は実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＸＹを指示している。なお、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５はそれぞれ簡単に表現可能なインデックス［０］〜［４］により識別可能である。
【０１０９】
一方、図１２(b) に示すように、Ｚ構成点情報はＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４の内容が実施の形態１と異なっており、Ｚ方向成分に加え、元と近いＸＹ構成点のインデックス情報を指示するｉｄｘ、インデックス情報ｉｄｘが指示するＸＹ構成点から当該Ｚ構成点までの相対距離ｄ（終点側ＥＺに向かう方向（図中右方向）の距離）を含んで構成される。
【０１１０】
ｘ，ｙ，ｚ，ｉｄｘ，ｄのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態３により得られた格納用３次元道路地図データでは、２２ＳＤ（１０ＳＤ＋１０ＳＤ）となる。結果として、実施の形態３で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１と同等のデータサイズ削減を図ることができる。また、ｉｄｘ，ｄのデータサイズをｘ，ｙ，ｚ，のデータサイズより小さくすることができれば、実施の形態１以上のデータサイズ削減を図ることができる。
【０１１１】
このように、実施の形態３の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として最も近いＸＹ構成点を指示するインデックス情報と、最も近いＸＹ構成点からの相対距離（一方向における）を含ませることにより、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１１２】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は、各ＸＹ構成点が間に存在する２つのＺ構成点（始点ＳＺ，終点ＥＺ含む）から、以下のように行うことができる。道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ５のＸＹ座標が指定された場合、ＸＹ構成点ＰＸＹ５は、ＸＹ構成点ＰＸＹ５をインデックス情報（［４］）として指示するＺ構成点ＰＺ１と始点ＳＺとの間に存在することを認識する。その結果、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線上におけるＸＹ構成点ＰＸＹ５の位置（Ｚ構成点ＰＺ１の相対距離ｄに基づき算出）に対応するＺ座標を精度良く算出することができる。
【０１１３】
上述のように、Ｚ座標を求める際に、そのＸＹ構成点がＺ構成点と一致しているか、またはＺ構成点の間に存在しているのかを取得する必要がある。Ｚ構成点の間に存在している場合には、どのＺ構成点の区間にあるか情報を取得しなければならない。本構成では、Ｚ構成点と最も近いＸＹ構成点とをＸＹ構成点インデックス８５によって関連付けているため、距離によって関連付けする実施の形態２の構成に比べ、ＸＹ構成点における高さ情報を取得する処理速度の向上が可能となる。
【０１１４】
＜実施の形態４＞
図１３はこの発明の実施の形態４による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムは図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１１５】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｚ方向成分のみより構成される。ただし、Ｚ構成点ＰＺｊを道路リンクの所定距離間隔に等分して得ることにより、始点ＳＺから何番目のＺ構成点であるか等によりＺ構成点ＰＺｊを特定することにより間接的に始点ＳＺから当該Ｚ構成点までの距離を認識することができる。
【０１１６】
図１３に示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているが、実施の形態４ではＸＹ関連成分としてＺ構成点ＰＺｊの設定間隔と始点からＺ構成点ｊの設定順序とを含ませ、Ｚ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に算出可能にしている。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１１７】
図１４は実施の形態４の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１１８】
図１４(a) に示すように、ＸＹ構成点情報は実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＺＹを指示している。
【０１１９】
一方、図１４(b) に示すように、道路リンクＬ３０Ｚを４等分にしたＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ３を抽出することができる。実施の形態４のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ３はそれぞれＺ方向成分を有している。
【０１２０】
ｘ，ｙ，ｚのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態４により得られた格納用３次元道路地図データでは、１３ＳＤ（１０ＳＤ＋３ＳＤ）となる。結果として、実施の形態４で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１〜実施の形態３以上にデータサイズ削減を図ることができる。
【０１２１】
このように、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として、始点〜終点間にＺ構成点を設ける距離間隔と、始点から当該Ｚ構成点の設定順序とすることにより、各Ｚ構成点に必要な情報はＺ成分のみにすることができるため、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１２２】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は以下のように行うことができる。例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標が指定された場合、当該ＸＹ構成点ＰＸＹ１の始点ＳＸＹからの距離を求める。その距離は始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。そして、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ１の始点からの距離ｄを代入し、対応するＺ座標値を算出することにより、実施の形態１と同様、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標値を精度良く算出することができる。
【０１２３】
また、実施の形態４では、Ｚ構成点の数（第２の数）によって勾配情報の精度を調整することができる。単純な形状であれば、Ｚ構成点の数を少なくすることができる。一方、複雑な形状の場合はＺ構成点の数を増やして勾配情報の精度を上げることができる。本構成は、勾配の変化が乏しい場合や、等分に構成点を配置した時に道路形状を表現できる場合、メッシュ標高データ(ＤＥＭ(Digital Elevation Model)等)のみから勾配情報を作成するような勾配情報の精度が求められない場合に有効である。
【０１２４】
＜実施の形態５＞
図１５はこの発明の実施の形態５による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムじゃ図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１２５】
同図に示すように、ＸＹ構成点情報は実施の形態１〜実施の形態４と同様、３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ単位にＸＹ構成点を格納しているのに対し、Ｚ構成点情報は、道路リンク単位ではなく複数のリンクからなる道路リンク列単位にＺ構成点を格納している。すなわち、３Ｄリンク列レコードＬＲＲ１〜ＬＲＲｎを対応させてＺ構成点を格納している。なお、道路リンク列とは、道路リンクの接続関係や種別によって複数の道路リンクを１つにまとめたものである。道路リンク列情報は３Ｄリンク列レコードによって管理され、３次元のリンク列の数だけ存在し、リンク列に含まれるリンクＩＤが格納されたレコードである。３Ｄリンク列レコードは地図データ内の３次元リンク列と１対１に対応している。
【０１２６】
３Ｄリンク列レコードＬＲＲ１において、リンク列ＩＤ７４、リンク数７５、リンクＩＤ・ＩＤ１〜ＩＤｎ、Ｚ構成点数７３、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺｎから構成される。
【０１２７】
Ｚ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、位置座標８７、高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。
【０１２８】
なお、位置座標８７としては、実施の形態１の経度・Ｘ座標８３Ｘ及び経度・Ｙ座標８３Ｙ、実施の形態２の始点相対距離８４、実施の形態３のＸＹ構成点インデックス８５及びＸＹ構成点相対距離８６等が考えられる。また、実施の形態４のように、道路リンク上にＺ構成点ＰＺｊを所定の距離で等分して設ける場合、位置座標８７は不要となる。上記のように、Ｚ構成点ＰＺｊは、位置座標８７とＺ方向成分より構成される。
【０１２９】
例えば、実施の形態３では、Ｚ構成点を｛ＸＹ構成点インデックス８５（最も近いＸＹ構成点のインデックス情報）、ＸＹ構成点相対距離８６（ＸＹ構成点インデックス８５が指示するＹ構成点からの距離）、高度・Ｚ座標８３Ｚ（高さ座標）｝という構成にしている。実施の形態５の場合、リンク列に対応して、Ｚ構成点を実施の形態４の構成にて示すためには、(最も近いリンクのＩＤ、最も近いＸＹ構成点のインデックス、インデックスが指示するＸＹ構成点からの距離、高さ座標)として、最も近いＸＹ構成点を持つリンクを特定できるようにする必要がある。また、リンクを特定できればよいので、位置座標８７の一部としてリンクＩＤ情報を持つのではなく、リンク列の指定もインデックス情報で行うようにしても良い。
【０１３０】
図１５に示すように、実施の形態５では位置座標８７を持たせて、Ｚ構成点のＸＹ方向の位置を算出可能にしている。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１３１】
図１６は実施の形態５の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１３２】
図１６では図示してしないが、ＸＹ構成点情報は、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、リンクＬ１ＸＹ，Ｌ２ＸＹ及びＬ３ＸＹ（図示せず）毎にＸＹ構成点が設けられる。
【０１３３】
一方、図１６に示すように、リンクＬ１ＸＹ，Ｌ２ＸＹ及びＬ３ＸＹに対応する３つのリンクＬ１Ｚ，Ｌ２Ｘ，Ｌ３Ｚからなるリンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚが一括してまとめられＺ構成点ＰＺ１，ＰＺ１２を抽出することができる。実施の形態５のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ２は、それぞれ上述した位置座標８７に加え、Ｚ方向成分を有している。
【０１３４】
このように、リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ等の複数のリンク間にまたがった緩やかな勾配の湾曲部が形成されている場合、Ｚ構成点を元にして近似曲線を引くことで間の高度を補間することができる。また、勾配の変化がリンク列を構成する複数のリンク列にまたがって直線で表現できる場合には、リンク列間を接続するノードの座標を３次元座標として持たずともノードの高度を求めることができるため、２次元で表現することが可能となる。そのため、Ｚ構成点情報のデータサイズの削減につながる。
【０１３５】
このように、実施の形態５の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、複数のリンクからなるリンク列単位にＺ構成点を求めてＺ構成点情報を得ることにより、Ｚ構成点情報のさらなるデータサイズの削減を図ることができる。
【０１３６】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は位置座標８７の内容に従い、実施の形態１〜実施の形態４で示した方法により行える。
【０１３７】
また、３Ｄリンク列レコードを構成する項目は図１５に限定するものではなく、リンク列に関係する情報項目を追加してもよい。
【０１３８】
＜実施の形態６＞
図１７は、実施の形態６による３次元道路地図データ処理システム２の機能構成を示すブロック図である。図１に示された実施の形態１における３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ出力装置１３内のＺ座標直線近似値算出部４１に代わって、３次元道路地図データ出力装置１４内にＺ座標曲線近似値算出部４２を有している点が異なる。なお、他の構成は図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同様である。
【０１３９】
図１８は、３次元道路地図データ処理システム２内の３次元道路地図データ出力装置１４より指定された道路リンクにおける任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。なお、説明の都合上、Ｚ構成点情報におけるＺ構成点ＰＺｊは、実施の形態１と同様、経度・Ｘ座標８３Ｘ、経度・Ｙ座標８３Ｙ及び高度・Ｚ座標８３Ｚによって示しているとする。
【０１４０】
同図を参照して、ステップＳ４１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置のＺ座標値を取得するよう命令を出す。この際、道路リンクデータ取得部３０を用いて、３次元道路地図記憶装置１２より格納用３次元道路地図データを取得する。
【０１４１】
ステップＳ４２において、道路リンクデータ取得部３０は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合にはＺ座標曲線近似値算出部４２によって、指定したＸＹ座標が道路リンク列上のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【０１４２】
その後、ステップＳ４３において、指定されたＸＹ座標の位置にある勾配の曲線はＺ構成点を用いて近似曲線として求める。近似曲線には、多項式曲線やスプライン曲線、ベジェ曲線、円弧曲線、クロソイド曲線等を用いる。
【０１４３】
したがって、Ｚ構成点作成部２５は、Ｚ座標曲線近似値算出部４２にて用いる近似曲線に応じて、Ｚ構成点の個数や配置を決定する点が、実施の形態１〜実施の形態５と異なる。以下、この点を図２６及び図６を参照して説明する。
【０１４４】
実施の形態６におけるＺ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１Ｚを構成するＸＹＺ空間上での開始点ＳＺ，終点ＥＺを取り出し、開始点ＳＺ，終点ＥＺ間に指定された近似曲線を対応づけることにより行われる。
【０１４５】
図１８に戻って、ステップＳ４４において、ステップＳ４３で求めた近似曲線に、ステップＳ４１で指定したＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出し、当該Ｚ座標を出力部３２より出力する。
【０１４６】
以下、ステップＳ４３の近似曲線を求める処理について詳述する。ステップＳ４３において、予め決められた近似曲線を適用しても、道路種別や構成点の分布によって自動的に近似曲線を選択するようにしても良い。
【０１４７】
自動的に近似曲線を選択する場合は、道路種別によって判別する方法があげられる。高速道路では、カーブを設計する際にクロソイド曲線が利用されるため、近似曲線はクロソイド曲線を選択する。一般道では、クロソイド曲線のみで設計されていないため、勾配が緩やかに変化する箇所は折れ線、勾配形状が単純な曲線は円弧、複雑な場合はスプラインを選択する方法等があげられる。また、入力であるポリラインの形状に最も近い曲線を算出する方法もある。ポリラインと曲線の距離は、おのおのを媒介変数表現し、与えられた媒介変数の値に対応したポリラインおよび曲線上の２点間の距離の和により定義し、この値が小さいものほど近いと定義する。距離の定義については、Ｘ軸（もしくはＹ軸）に平行な（等間隔に配置された）直線とポリラインおよび曲線おのおのの交点との距離の和としてもよい。
【０１４８】
なお、予め決められた近似曲線を適用する場合には、Ｚ構成点作成部２５によってＺ構成点を求める計算量が少なくてすむという効果がある。
【０１４９】
一方、複数の近似曲線から自動的に近似曲線を適用する場合には、適切な曲線を選ぶことで、実態と誤差の少ないＺ座標を提供できる効果がある。
【０１５０】
図１９は実施の形態６におけるＺ座標算出方法を説明するための説明図である。以下、図１９を参照して、３次元道路地図データ生成装置１１を用いて３次元道路地図記憶装置１２に格納された格納用３次元道路地図データにおける道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚから、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ上の任意の位置のＸＹ座標を指定された場合にＺ座標曲線近似値算出部４２を用いて、対応するＺ座標を求める方法を説明する。
【０１５１】
例えば、道路リンク列Ｌ１ＸＹ上の位置Ｐ６のＸＹ座標が指定された場合には、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ上にあることがわかり、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚが形成する近似曲線を求める。図１９では、Ｚ構成点ＰＺ１とＰＺｎは曲線の変曲点として配置している。例えば、スプライン曲線にて近似を行う。求めたスプライン曲線の式から、指定された位置Ｐ６のＸＹ座標の位置に対応するＺ座標の値を取得する。
【０１５２】
このように、実施の形態６の３次元道路地図データ処理システム２におけるＺ座標曲線近似値算出部４２は、第２の数のＺ構成点間を曲線近似する曲線近似処理を実行することにより直線近似よりも精度のよい近似値を得ることができるため、Ｚ構成点情報のデータサイズを増加させることなく、所望のリンク上のＸＹ座標に対応するＺ座標を精度良く得ることができる効果を奏する。
【０１５３】
本実施の形態では、Ｚ構成点が道路リンク列に対応した場合を示しているが、実施の形態１〜実施の形態４のようにＺ構成点が道路リンクに対応してもよい。
【０１５４】
＜実施の形態７＞
図２０はこの発明の実施の形態７による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【０１５５】
同図に示すように、さらに、Ｚ構成点情報は、使用する近似式を指示する近似値情報７６をさらに有している。図２０で示す例では近似値情報７６はクロソイド曲線８８を指示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１５６】
図２１は、実施の形態７による３次元道路地図データ処理システム３の機能構成を示すブロック図である。図１に示された実施の形態１における３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ出力装置１３内のＺ座標直線近似値算出部４１に代わって、３次元道路地図データ出力装置１５内にＺ座標近似式算出部４３を有している点が異なる。なお、他の構成は図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同様である。
【０１５７】
図２２は、３次元道路地図データ処理システム３内の３次元道路地図データ出力装置１５より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【０１５８】
同図を参照して、ステップＳ４１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置のＺ座標値を取得するよう命令を出す。この際、道路リンクデータ取得部３０を用いて、３次元道路地図記憶装置１２より道路リンクデータの情報を取得する。
【０１５９】
ステップＳ５２において、道路リンクデータ取得部３４は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合にはＺ座標曲線近似値算出部４３によって、指定したＸＹ座標が道路リンク列上のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【０１６０】
その後、ステップＳ５３において、近似値情報７６の指示する近似手法を特定する。図２０で示した３ＤリンクレコードＬＲ１で指示するリンクの場合は、データ内に近似式情報として、クロソイド曲線が指定されている。指定する近似値情報７６としては、直線、クロソイド、円弧曲線等の道路設計上用いられる線形の式があげられる。その他、複雑な形状の場合には、スプライン曲線やベジエ曲線や多項式で示す曲線式等がある。
【０１６１】
その後、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で特定した近似手法により、Ｚ構成点における勾配の近似式を求める。すなわち、指定されたＸＹ座標の位置にある勾配の曲線はＺ構成点や必要であれば始点及び終点ノードを用いてデータ内に格納された近似方法にて近似式を求める。
【０１６２】
そして、ステップＳ５５において、ステップＳ５４で求めた近似曲線に、ステップＳ５１で指定したＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出する算出し、当該Ｚ座標を出力部３２より出力する。
【０１６３】
なお、単体のリンクだけでなく、リンク列に対応して３Ｄリンク列レコードに近似式情報をもたせる構成としてもよい。
【０１６４】
このように、３Ｄリンクレコードに近似式情報をもたせることによって、すべての直線あるいは曲線を同じ手法で近似するのではなく、道路リンクの形状に応じて適切な近似方法を指定することができる。そのため、精度のよい近似値を得ることができる。
【０１６５】
すなわち、実施の形態７の３次元道路地図データ処理システム３において、Ｚ座標近似式算出部４３は、複数の近似式から選ばれた選択近似式を用いて、直線近似処理あるいは曲線近似処理を実行するにより、指定されたリンク上のＸＹ座標に応じて精度のよいＺ座標値を得ることができる。
【０１６６】
＜実施の形態８＞
また、３次元道路地図データ出力装置１３は３次元道路地図情報を利用するナビゲーション装置に組み込んでもよい。
【０１６７】
図２３はこの発明の実施の形態８である移動体ナビゲーション装置を示すブロック図である。実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００は、タッチパネルやリモコン等の入力装置１６０、ディプレイや音声出力を行う出力装置１６１、ＣＰＵ１６２、メモリ１６３、外部サーバとの通信を行う通信装置１６４、地図情報を格納しておく地図データ記憶装置１６５、指定された目的地までの経路を計算し案内を行う経路案内処理部１６６、地図を表示する地図表示部１６７、ロケータやジャイロセンサ等の各種センサ１６８、ＧＰＳ受信機１６９、地図データ記憶装置１６５から必要なデータを取り出す３次元道路地図データ出力装置１３（〜１５）を備えた地図データアクセス部１７０から構成されている。これらは、通常のカーナビゲーションに代表される移動体ナビゲーション装置と同様のシステム構成である。
【０１６８】
地図データ記憶装置１６５には、３次元道路地図データ生成装置１１にて作成した格納用３次元道路地図データを格納しており、３次元道路地図データ出力装置１３を備えた地図データアクセス部１７０を用いてデータを取り出すことができる。
【０１６９】
例えば、地図表示部１６７が地図データを取り出す際には、地図データアクセス部１７０に必要なデータの要求を出し、３次元道路地図データ出力装置１３から地図データ記憶装置１６５にアクセスして目的となるデータを取り出し、求められた形式に変換して値を地図表示部１６７に返却する。
【０１７０】
具体的には、地図データアクセス部１７０は、ＧＰＳ受信機１６９により現在位置（Ｘ、Ｙ）を把握し、現在位置に合致する道路リンクを地図データ記憶装置１６５内の格納用３次元道路地図データから取り出し、必要に応じて取り出した道路リンクのＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に基づきＸＹ構成点に対応するＺ座標値を算出して、地図表示部１６７に地図情報を出力する。
【０１７１】
このように、実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００は、内部に３次元道路地図データ出力装置１３を組み込むことで、データサイズを削減した格納用３次元道路地図データを移動体ナビゲーション装置内で利用することが可能となる。
【０１７２】
なお、本実施の形態では地図データアクセス部１７０に３次元道路地図データ出力装置１３を組み込んで構成したが、ＸＹ構成点に対応するＺ座標値を求める処理は、地図データアクセス部１７０で実施しない構成にしても良い。
【０１７３】
例えば、地図データアクセス部１７０に代えて、経路案内処理実行時に経路誘導の計算を行う経路案内処理部１６６で実施しても良い、この場合、地図データアクセス部１７０は単に格納用３次元道路地図データにアクセスしそのまま格納用３次元道路地図データを経路案内処理部１６６に渡すだけでよい。このようにすることで、Ｚ座標値が不要なときにはＺ座標値を求める計算をしなくても良いのでＣＰＵ処理が削減される。
【０１７４】
例えば、Ｚ座標値が必要な処理には、勾配を勘案したエコルート探索や、 ＥＶ（電気自動車），ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）の走行計画処理、カーブやインターチェンジなどの速度超過における安全警報計算がある。
【０１７５】
また、Ｚ座標値を求める処理を別の計算モジュールで一括して実行する構成にしても良く、この場合、複数の処理モジュールがＺ座標値を必要とする場合に重複して計算する必要が無い。
【０１７６】
このように、移動体ナビゲーション装置１００内の地図データ記憶装置１６５に格納される格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【０１７７】
さらに、実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００において、地図データ記憶装置１６５に格納される格納用３次元道路地図データのＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるためＺ方向成分を必要としない分、情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【０１７８】
さらに、格納用３次元道路地図データのＺ構成点情報はＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、上記ＸＹ関連成分に基づき、各ＸＹ構成点のＺ方向成分を算出することができるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【０１７９】
＜その他＞
（方法発明への適用）
実施の形態１〜実施の形態７で示した３次元道路地図データ処理システム１（〜３）における３次元道路地図データ生成装置１１による格納用３次元道路地図データの作成方法は以下のステップを備える方法発明としても適用可能である。
【０１８０】
すなわち、３次元座標による３次元道路地図データを受け、始点から終点に至る少なくとも一つの道路リンクからなる格納用３次元道路地図データを生成する方法であって、上記少なくとも一つの道路リンクはそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、以下のステップ(a) ，(b) を実行する。
【０１８１】
ステップ(a)：３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報を作成する。
【０１８２】
ステップ(b) ：上記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報を作成する。
【０１８３】
そして、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする。
【０１８４】
このように、上述した次元道路地図データの生成方法は、格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【０１８５】
さらに、３次元道路地図データの生成方法において、上記ステップ(a) により作成されるＸ構成成分情報は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【０１８６】
加えて、上記ステップ(b) により作成されるＺ構成点情報はＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、上記ＸＹ関連成分に基づき、各ＸＹ構成点のＺ方向成分を算出することができるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【０１８７】
（他の態様）
また、図２４に示すように、実施の形態１〜実施の形態７において、３次元道路地図データ出力装置１３〜１５を除き、３次元道路地図データ生成装置１１及び３次元道路地図記憶装置１２からなる構成に特化した３次元道路地図データ処理システム４を他の態様として考えられる。
【０１８８】
この態様においても、格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる効果を奏する。
【０１８９】
さらに、３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することにより、システムの減量化を図ることができる効果を奏する。
【符号の説明】
【０１９０】
１〜３ ３次元道路地図データ処理システム、１１ ３次元道路地図データ生成装置、１２ ３次元道路地図記憶装置、１３〜１５ ３次元道路地図データ出力装置、２０ 道路リンクデータ構成部、２１，３１ 入力部、２２，３２ 出力部、２４ ＸＹ構成点作成部、２５ Ｚ構成点作成部、３０ 道路リンクデータ取得部、４１ Ｚ座標直線近似値算出部、４２ Ｚ座標曲線近似値算出部、４３ Ｚ座標近似式算出部。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、３次元道路地図情報を利用する３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム、ナビゲーション装置及び３次元道路地図データ生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、道路形状を描くためには、道路を構成する道路成分となる道路リンクの始点と終点とを連結する直線を生成する。曲線部分を含む道路リンクを表現する場合には始点と終点とを結ぶ直線を作成するのではなく、始点と終点との間を複数の直線の集合により結ぶことにより表現される。このような複数の直線の端点（始点，終点を除く）を道路リンクの構成点と呼ぶ。構成点はそれぞれ座標情報を持っている。道路形状の曲線部分の精度はこれら構成点の数に依存して決まる。
【０００３】
２次元地図情報に含まれる道路形状の曲線部分はＸＹ平面上の湾曲部のみである。一方で、３次元地図情報に含まれる道路形状の曲線部分はＸＹ平面上の湾曲部とＺ方向の勾配部が存在する。そのため、３次元地図情報を作成する際には、２次元地図情報に含まれる構成点の位置に単純に標高情報を付加して３次元座標として表現しても、勾配部の曲線を精度よく表現することはできない。
【０００４】
３次元地図情報を作成する技術としては、例えば、特許文献１に開示された地図情報作成装置（方法）が挙げられる。特許文献１開示の装置では、２次元地図情報に標高情報を付加して３次元地図を作成する地図情報作成技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３４９８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
道路形状はＸＹ平面上にある湾曲部とＺ方向の勾配部の曲線部分との位置が異なるため、湾曲部と勾配部に必要となる構成点の位置は異なる。上記特許文献１に代表される従来技術では、湾曲部と勾配部との両方の構成点に対してそれぞれ３次元座標情報を持つため、精度よく道路形状は表現できるが、データサイズは増大してしまうという問題点があった。
【０００７】
この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、格納する３次元道路地図データのデータサイズの削減を図ることができる３次元道路地図データ生成装置、及び当該３次元道路地図データ生成装置を用い、出力時に３次元道路形状精度を劣化させることなく出力用の３次元道路地図データを得ることができる３次元道路地図データ処理システム等を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る請求項１記載の３次元道路地図データ生成装置は、３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する３次元道路地図データ生成装置であって、前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するＸＹ構成点作成部と、前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するＺ構成点作成部とを備え、前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１記載の本願発明である３次元道路地図データ生成装置は道路成分をＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【００１０】
そして、請求項１記載の本願発明のＸＹ構成点作成部により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【００１１】
加えて、Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施の形態１である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２】この実施の形態１である次元道路地図データ処理システムが実現可能なコンピュータシステムのハードウェア構成を表すブロック図である。
【図３】実施の形態１による３次元道路地図データ処理システムのデータ格納処理手順を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置による格納用３次元道路地図データの出力処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態１における道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図６】実施の形態１の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図７】実施の形態１の３次元道路地図データ出力装置より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の３次元道路地図データ出力装置によるＺ座標算出処理動作を説明する説明図である。
【図９】この発明の実施の形態２による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１０】実施の形態２の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態３による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１２】実施の形態３の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１３】この発明の実施の形態４による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１４】実施の形態４の３次元道路地図データ生成装置で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１５】この発明の実施の形態５による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図１６】実施の形態５の３次元道路地図データ生成装置で得られるＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【図１７】実施の形態６による３次元道路地図データ処理システムの機能構成を示すブロック図である。
【図１８】実施の形態６の３次元道路地図データ出力装置１４より道路リンク列の任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図１９】実施の形態６におけるＺ座標算出方法を説明するための説明図である。
【図２０】この発明の実施の形態７による道路リンクデータ構成部が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【図２１】実施の形態７による３次元道路地図データ処理システムの機能構成を示すブロック図である。
【図２２】実施の形態７の３次元道路地図データ出力装置より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【図２３】この発明の実施の形態８である移動体ナビゲーション装置を示すブロック図である。
【図２４】この発明の実施の形態１〜実施の形態７の他の態様である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【図２５】前提技術となる地図データ処理システムにて利用されるＸＹ平面上における道路表現方法の構成例を示している。
【図２６】一単位の道路リンクを前提技術の手法にて格納する方法を示す説明図である。
【図２７】前提技術における３次元道路地図データ用のレコードのデータ構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
＜前提技術＞
図２５はこの発明の前提技術となる、地図データ処理システムにて利用されるＸＹ平面上における道路表現方法の構成例を示している。同図に示すように、道路データは各々が道路成分となる７つの道路リンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹと、４つのノードＮ１〜Ｎ４から構成される。ノードＮ１〜Ｎ４は道路が交差する場所や属性が変化するような場所に設けられ、道路リンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹはノードＮ１〜Ｎ４間を接続する直線または曲線である。例えば、道路リンクＬ１ＸＹはノードＮ１が始点、ノードＮ２が終点となる。なお、道路リンクＬ４ＸＹ〜Ｌ７ＸＹに関しては他方側のノード（始点あるいは終点）の図示を省略している。
【００１４】
図２６は一単位の道路リンクＬ４０ＸＹを前提技術（特許文献１等）の手法にて格納する方法を示している。
【００１５】
図２６の(a)は道路リンクＬ４０ＸＹのＸＹ平面上の形状を図示したものである。なお、図２６の(a) で示す道路リンクＬ４０ＸＹは図２５で示したリンクＬ１ＸＹ〜Ｌ７ＸＹのいずれかに相当する。
【００１６】
同図(a) に示すように、道路リンクＬ４０ＸＹは始点ＳＸＹ〜終点ＥＸＹ間に５つのＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５が設けられ、「始点ＳＸＹ，ＸＹ構成点ＰＸＹ１１」間、「ＰＸＹ１ｊ，ＰＸＹ１（ｊ＋１）（ｊ＝１〜４）」間、「ＸＹ構成点ＰＸＹ１５，終点ＥＸＹ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＸＹ平面上にある道路リンクＬ４０ＸＹの湾曲部の道路リンク形状を表現する際に必要となる構成点を「ＸＹ構成点」と呼ぶ。
【００１７】
図２６(b) は道路リンクＬ４０ＺのＺＸ平面上の形状を図示したものである。同図(b) に示すように、道路リンクＬ４０Ｚは始点ＳＺ〜終点ＥＺ間に４つのＺ構成点ＰＺＸ１１〜ＰＺＸ１４が設けられ、「始点ＳＺ，Ｚ構成点ＰＺＸ１１」間、「ＰＺＸ１ｋ，ＰＺ１（ｋ＋１）（ｋ＝１〜３）」間、「Ｚ構成点ＰＺＸ１４，終点ＥＺ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＺＸ平面上等において道路リンクＬ４０ＺのＺ方向における湾曲部の道路リンク形状を表現する際に必要となる構成点を「Ｚ構成点」と呼ぶ。
【００１８】
特許文献１で開示された技術では、２次元地図情報が従来持っていたＸＹ構成点にＺ構成点を追加し、３次元曲線を表現するものである。以下、３次元曲線を表現する点を「３次元構成点」と呼ぶものとする。
【００１９】
図２６(c)は３次元構成点による３次元曲線表現をＸＹ平面上に図示したものである。
同図(c) に示すように、道路リンクＬ４０ＸＹに対応する道路リンクＬ４１ＸＹは始点ＳＸＹ〜終点ＥＸＹ間に９つの３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１９が設けられ、「始点ＳＸＹ，３次元構成点３Ｄ１１」間、「３Ｄ１ｊ，３Ｄ１（ｊ＋１）（ｊ＝１〜８）」間、「３次元構成点３Ｄ１９，終点ＥＸＹ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＸＹ平面上における湾曲部とＺＸ平面上における湾曲部を共に道路リンク形状として表現する際に必要となるＸＹ平面上の構成点を道路リンクＬ４１ＸＹの３次元構成点としている。
【００２０】
図２６(d)は３次元構成点による３次元曲線表現をＸＺ平面上に示したものである。同図(d) に示すように、道路リンクＬ４０Ｚに対応する道路リンクＬ４１Ｚは始点ＳＺ〜終点ＥＺ間に９つの３次元構成点３Ｄ２１〜３Ｄ２９が設けられ、「始点ＳＺ，３次元構成点３Ｄ２１」間、「３Ｄ２ｊ，３Ｄ２（ｊ＋１）（ｊ＝１〜８）」間、「３次元構成点３Ｄ２９，終点ＥＺ」間がそれぞれ直線で結ばれることにより構成される。このように、ＺＸ平面上における湾曲部とＸＹ平面上における湾曲部を共に道路リンク形状として表現する際に必要となるＺＸ平面上の構成点を道路リンクＬ４１Ｚの３次元構成点としている。
【００２１】
なお、図２６(c) ，(d) で示した道路リンクＬ４１ＸＹと道路リンクＬ４１Ｚとは基本とする平面（ＸＹ平面，ＺＸ平面）が異なるだけで内容は同一である。すなわち、「始点ＳＸＹ＝始点ＳＺ」、「３次元構成点３Ｄ１ｉ＝３Ｄ２ｉ（ｉ＝１〜９）」、「終点ＥＸＹ＝終点ＥＺ」となる。
【００２２】
図２７は前提技術（特許文献１等）における３次元道路地図データ用のレコードのデータ構成を示す説明図である。図２７から、前提技術では、道路リンクの各３次元構成点において(x,y,z)の３次元座標情報を保持していることがわかる。
【００２３】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ毎にリンクが管理される。例えば、図２６(c) ，(dで示した道路リンクＬ４１ＸＹ（道路リンクＬ４１Ｚ）が一つの３ＤリンクレコードＬＲｉ（ｉ＝１〜ｎのいずれか）に対応する。
【００２４】
図２７で示す例では、３ＤリンクレコードＬＲ１に対応してリンクＩＤ７０、その他項目７１、構成点数７２、３次元構成点３Ｄ１〜３Ｄｎの順に格納される。その他項目７１としては例えばリンク種別８１があり、３次元構成点３Ｄｉ（ｉ＝１〜ｎ）それぞれにおいて、経度・Ｘ座標９３Ｘ、経度・Ｙ座標９３Ｙ、高度・Ｚ座標９３Ｚ、標高９３Ｈとからなる３次元情報が格納される。
【００２５】
図２７で示す例では、Ｚ座標である高度の他に標高も追加されているが、標高は地表の標高を指しており、高度は標高に地表から道路までの高さを加えた値としている。
【００２６】
このように、特許文献１に代表される前提技術では、図２６(c)や図２６(d)のようにＸＹ構成点とＺ構成点とのうち少なくとも一つを３次元構成点として登録することにより、ＸＹ平面上の湾曲部の道路形状とＺ方向の勾配部の道路形状の両方の曲線を精度よく表現することが可能となっている。
【００２７】
しかし、道路リンクＬ４０ＸＹを道路リンクＬ４１ＸＹに変換することにより構成点数は“５”から“９”に増加し、あるいは、道路リンクＬ４０Ｚを道路リンクＬ４１Ｚに変換することにより構成点数は“４”から“９”に増加してしまい、格納すべき３次元道路地図データのデータ量が増加してしまうという問題点があった。
【００２８】
以下での述べる実施の形態では、ＸＹ平面上の湾曲部の道路形状とＺ方向の勾配部の道路形状の両方の曲線を精度よく表現可能にし、かつ、格納すべき３次元道路地図データのデータ量の削減を図る３次元道路地図データ生成装置、３次元道路地図データ処理システム等を提供する。
【００２９】
＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である３次元道路地図データ処理システムの構成を示すブロック図である。
【００３０】
３次元道路地図データ処理システム１の機能構成として、３次元道路地図データ生成装置１１、３次元道路地図記憶装置１２、及び３次元道路地図データ出力装置１３を備えている。
【００３１】
３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４とＺ構成点作成部２５とを備えた道路リンクデータ構成部２０、データを入力する入力部２１、データを出力する出力部２２を備えている。
【００３２】
３次元道路地図データ出力装置１３は、Ｚ座標直線近似値算出部４１を備えた道路リンクデータ取得部３０、入力部３１、及び出力部３２を備えている。
【００３３】
図２はこの実施の形態１である次元道路地図データ処理システム１が実現可能なコンピュータシステムのハードウェア構成例を示すブロック図である。同図に示すように、コンピュータシステム１０は、ハードウェアとして、入力装置６０、出力装置６１、ＣＰＵ６２、メモリ６３、通信装置６４、及び記憶装置６５を備えている。これらは、通常のコンピュータと同様のシステム構成である。
【００３４】
以下、図２で示したコンピュータシステム１０によって実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１を実現するための一構成例を説明する。
【００３５】
(1) 入力装置６０…入力部２１、入力部３１を実現、
(2) 出力装置６１…出力部２２、出力部３２を実現、
(3) 記憶装置６５…３次元道路地図記憶装置１２を実現、
(4) ＣＰＵ６２，メモリ６３…ＣＰＵ６２及びメモリ６３上で動作するプログラムとして、道路リンクデータ構成部２０（ＸＹ構成点作成部２４、Ｚ構成点作成部２５）及び道路リンクデータ取得部３０（Ｚ座標直線近似値算出部４１）を実現、
(5) 通信装置６４…ネットワーク経由で３次元道路地図データ処理システム１にアクセスして出力結果を取得する態様の際に用いる。
【００３６】
以下、上記構成例について補足説明する。３次元道路地図記憶装置１２への格納用の３次元道路地図データの出力は出力部２２によって行われ、ＸＹ構成点におけるＺ座標の出力等の処理は出力部３２によって行われる。
【００３７】
ＣＰＵ６２及びメモリ６３上で動作するプログラムとは、記憶装置６５から読み出したプログラムをＣＰＵ６２がメモリ６３を作業領域として実行することにより行われる。
【００３８】
入力部３１は出力用の３次元道路地図データを必要とする別装置から入力（所望の道路リンクにおけるＸＹ構成点のＸＹ座標値）を得て、出力部３２より出力（当該ＸＹ構成点におけるＺ座標値）を出力する。例えば、ＧＩＳ（Geographic Information System）システムや地図表示装置との連携があげられる。
【００３９】
入力装置６０は例えばキーボードやマウス等によって構成され、３次元道路地図データ処理システム１に対してユーザが指示や対話処理を行うことができる。出力装置６１はディスプレイ等によって構成され、入力内容の確認や３次元道路地図データの処理状況や結果の確認をすることができる。
【００４０】
図３は、実施の形態１による３次元道路地図データ処理システム１における３次元道路地図データ生成装置１１によるデータ格納処理手順を示すフローチャートである。
【００４１】
同図を参照して、ステップＳ１１において、３次元道路地図データ生成装置１１は様々なフォーマットで提供される３次元道路地図情報を入力部２１より読み込む。読み込まれたデータは複数のデータ間で関連付けを行ったり、所望されるデータサイズに加工したり、入力された地図データからデフォルメされた地図データを作成したりすることができる。
【００４２】
次に、ステップＳ１２において、読み込まれたデータのうち道路リンクデータは道路リンクデータ構成部２０に送られ、ＸＹ構成点作成部２４によって道路リングデータから第１の数のＸＹ構成点からなるＸＹ構成点情報が生成される。なお、ＸＹ構成点は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる構成点であり、Ｚ方向成分を含まない。
【００４３】
その後、ステップＳ１３において、Ｚ構成点作成部２５は上記道路リンクデータに対し、第２の数のＺ構成点からなるＺ構成点情報が生成される。なお、Ｚ構成点は、Ｚ方向成分とＸ方向成分及びＹ方向成分と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とにより位置決めされる構成点である。
【００４４】
最後に、ステップＳ１４において、ＸＹ構成点情報とＺ構成点情報に分けて構成された道路リンクデータは、その他入力データや加工されたデータとともにまとめられ格納用３次元道路地図データとして３次元道路地図記憶装置１２に格納される。
【００４５】
ステップＳ１１で入力される３次元道路地図情報とは、道路形状を表現する３次元位置座標を持っている情報を意味する。道路形状以外にも、通常の地図データに含まれる背景データ、施設データ、道路幅や車線数のような道路属性等を含んでよい。
【００４６】
図４は実施の形態１による３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ生成装置１１による格納用３次元道路地図データの出力処理を示すフローチャートである。
【００４７】
３次元道路地図データ生成装置１１は３次元道路地図記憶装置１２よりデータを出力する際は、ステップＳ２１において、入力部２１より出力形式や出力部分を特定する出力形式パラメータを入力する。
【００４８】
そして、ステップＳ２２において、指定された部分を３次元道路地図記憶装置１２より取り出した格納用３次元道路地図データを出力形式パラメータが指示する出力形式に変換した後、ステップＳ２３において、出力部２２よりデータ出力を行う。
【００４９】
上記の出力部２２より出力するデータの出力形式はカーナビゲーション装置のデータフォーマットや一般的な地図データのデータフォーマットによる出力があげられる。
【００５０】
図５は実施の形態１による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【００５１】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ毎にリンクが管理され、３ＤリンクレコードＬＲ１に対応してリンクＩＤ７０、その他項目７１、ＸＹ構成点数７２、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹｎ、Ｚ構成点数７３、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺｎの順に格納される。その他項目７１としては例えばリンク種別８１があり、ＸＹ構成点ＰＸＹｉ（ｉ＝１〜ｎ）それぞれにおいて、経度・Ｘ座標８２Ｘ、経度・Ｙ座標８２ＹからなるＸ方向及びＹ方向成分のみの情報が格納される。すなわち、ＸＹ構成点は経度、緯度の２次元の座標情報を持ち、当該リンクのＸＹ平面での道路形状を示す。
【００５２】
一方、Ｚ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて経度・Ｘ座標８３Ｘ、経度・Ｙ座標８３Ｙ及び高度・Ｚ座標８３Ｚの３次元情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｘ方向成分及びＹ方向成分自体であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより構成される。したがって、Ｚ構成点は経度、緯度と高さ座標を持ち、当該リンクのＺ方向の道路起伏形状を示す。
【００５３】
なお、本明細書中において、「ＸＹ関連成分」とは、ＸＹ構成点情報と何らかの関連性を有し、Ｚ構成点情報がＺ方向成分に加え上記ＸＹ関連成分を有することにより、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能にした、情報成分を意味する。
【００５４】
上述したように、３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは３次元の道路リンクの数だけ存在し、各道路リンクの種別及び座標情報等が格納されたレコードである。これら３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは地図データ内の３次元道路リンクと１対１に対応する。３Ｄリンクレコードの中に道路リンクが含まれており、リンクＩＤやＸＹ構成点数、ＸＹ構成点、Ｚ構成点数、Ｚ構成点、またその他複数の項目により構成されている。リンクＩＤ７０は各道路リンクを識別するための番号である。ＸＹ構成点数７２はＸＹ構成点の数（第１の数）、Ｚ構成点数７３はＺ構成点の数（第２の数）を示している。
【００５５】
３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎは道路リンクに関する情報を保持するための複数の項目を持つ。例えば、上述したリンク種別やリンクの長さ、トンネルや橋の有無などがあげられる。
【００５６】
ＸＹ構成点やＺ構成点の経度、緯度の値に関し、基準値の座標を決定し、差分を入力してもよい。基準値は、当該リンクの始点、終点となるノードや当該リンクの構成点の中の任意の点、地図の任意の矩形内の平均値等があげられる。また、基準値は３Ｄリンクレコードの持つ複数の項目の一つとして追加してもよい。
【００５７】
高度とは、地形の高度と道路の高さやトンネル等を考慮した道路上での高さである。地形の高度のみから３次元道路地図データを作る場合や、トンネルや高架等の高度を別レコードとして持たせる場合は、高さ情報として地形高度のみの高さ座標を格納してもよい。高さ座標においても、経度、緯度の値と同様に基準値を決定し差分入力としてもよい。
【００５８】
３次元道路地図記憶装置１２に格納されているすべての道路リンクデータを上記図５で示したデータ構成にて持つ必要はなく、湾曲部が多数存在するが勾配部の変化は乏しいランプのみ上記のデータ構成を適用するなど、一部分の適用でもよい。
【００５９】
以上のように、実施の形態１では、各々がＸＹ平面の湾曲部を表現する第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報と、Ｚ方向の勾配部を表現する第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報とに分類された格納用３次元道路地図データを得ることによって、従来と同様の３次元精度を維持するデータを提供しながら格納サイズを小さくすることが可能である。
【００６０】
図６は３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【００６１】
以下、図３のステップＳ１１で読み込んだ３次元道路地図情報が図２６の(c) ，(d) で示す道路リンクＬ４１ＸＹ（道路リンクＬ４１Ｚ）からなる場合を例に挙げて、ステップＳ１２におけるＸＹ構成点抽出動作、ステップＳ１３におけるＺ構成点抽出動作について説明する。
【００６２】
まず、ステップＳ１２におけるＸＹ構成点抽出方法について説明する。ＸＹ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１ＸＹを構成する始点ＳＸＹ、３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１９及び終点ＥＸＹのうち、始点ＳＸＹを開始点として連続する３点を順次取り出し、ＸＹ平面上で３点が同一直線上にある時は真ん中の点を除外する。
【００６３】
図２６(c) で示す道路リンクＬ４１ＸＹでは、３次元構成点３Ｄ１４〜３Ｄ１６は同一線上にあるため、真ん中の３次元構成点３Ｄ１５を除外する。次に３次元構成点３Ｄ１４，３Ｄ１６及び３Ｄ１７を取り出すと、これも同一線上にあるため、３次元構成点３Ｄ１６を除外する。これをくり返し、連続する３点を取り出した時に同一線上にある点がなくなれば、これらをＸＹ構成点と生成する。この際、生成するＸＹ構成点ではＺ成分の情報を除去する。
【００６４】
その結果、図６(a) に示すように、３次元構成点３Ｄ１１〜３Ｄ１４及び３Ｄ１９に対応する５つのＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５を選択的に抽出することができる。これらＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５はＸ方向成分及びＹ方向成分のみから構成される。
【００６５】
次に、ステップＳ１３におけるＺ構成点抽出方法について説明する。Ｚ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１Ｚを構成する始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２１〜３Ｄ２９及び終点ＥＺのうち、始点ＳＸを開始点として連続する３点を順次取り出し、ＸＹＺ空間上で３点が同一直線上にある時は真ん中の点を除外する。なお、説明の都合上、図６(b) 及び図２６(d) で示すＺＸ平面上の同一直線上のＺ構成点は、ＸＹＺ空間上でも同一直線上に存在するとする。
【００６６】
図２６(d) で示す道路リンクＬ４１Ｚでは、始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２１及び３Ｄ２２は同一直線上にあるため、真ん中の３次元構成点３Ｄ２１を除外する。次に、始点ＳＺ、３次元構成点３Ｄ２２，３Ｄ２３を取り出すと、これも同一直線上にあるため、３次元構成点３Ｄ２２を除外する。これをくり返し、連続する３点を取り出した時に同一線上にある点がなくなれば、これらをＺ構成点とする。
【００６７】
その結果、図６(b) に示すように、３次元構成点３Ｄ２４、３Ｄ２６、３Ｄ２８及び３Ｄ２９に対応する４つのＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４を選択的に抽出することができる。Ｚ構成点は示す情報は、Ｚ方向成分に加え、Ｘ方向成分及びＹ方向成分をもＸＹ関連成分として含んでいる。
【００６８】
なお、ＸＹ構成点及びＺ構成点の抽出手法は上述した方法に限定するものではなく、ＸＹ構成点はＸＹ平面上で連続する３点が同一線上に存在しないように抽出し、Ｚ構成点はＸＹＺ空間上で連続する３点が同一線上に存在しないように抽出すればよいものとする。
【００６９】
（効果）
以下、図２６(c) ，(d) で示す道路リンクＬ４０ＸＹ（道路リンクＬ４０Ｚ）と、図６(a) ，(b) で示す道路リンクＬ２０ＸＹ及び道路リンクＬ２０Ｚの組合せとを比較検討する。
【００７０】
道路リンクＬ４０ＸＹに関し、図２６ (c)のように(x,y,z)の３次元構成点が９個必要となる。一方、図６(a) に示すように、道路リンクＬ２０ＸＹに関し、(x,y)のＸＹ構成点が５個で十分となる。
【００７１】
そして、図９(b) に示すように、道路リンクＬ２０Ｚに関し、(x,y,z)のＺ構成点が４個で十分となる。
【００７２】
ｘ，ｙ，ｚのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、特許文献１に代表される前提技術の３次元道路地図データ（道路リンクＬ４０ＸＹあるいは道路リンクＬ４０Ｚ）では、いずれも格納サイズは２７ＳＤとなり、実施の形態１により得られた格納用３次元道路地図データでは、２２ＳＤ（１０ＳＤ＋１２ＳＤ）となる。結果として、実施の形態１で得られる格納用３次元道路地図データの方がデータサイズを削減できていることがわかる。
【００７３】
このように、格納用３次元道路地図データとしてＸＹ構成点情報とＺ構成点情報とに分類することにより、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報がそれぞれ不要な情報を持たずに精度よく表現することが可能である。
【００７４】
例えば、ＸＹ構成点を多数必要とするような湾曲部を持ち、Ｚ方向の勾配については直線で表現できるためＺ構成点を必要としないような道路形状の道路リンクにおいて、前提技術では、３次元の座標情報をすべての構成点において持たせては余分な情報を持つことになりデータサイズが増大する。一方、実施の形態１の３次元道路地図データ生成装置１１によれば、上記ケースにおいて、Ｚ構成点情報は余分な高さ情報を保持せず、格納用３次元道路地図データとしてデータサイズを小さくすることが可能となる。
【００７５】
このように、実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置１１は道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【００７６】
さらに、実施の形態１における３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【００７７】
加えて、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【００７８】
また、実施の形態１の格納用３次元道路地図データにおけるＺ構成点情報はＸＹ座標値を持っているため、ＸＹ平面状でのＺ構成点の位置を知るために計算を必要とせず、容易に出力可能である。
【００７９】
３次元道路地図データ処理システム１は、地図表示機能や経路計算機能を有したり、地図情報を利用する装置と連携したり、組み込んだりしてもよい。その際に、３次元道路地図記憶装置１２より任意のデータ値を取り出すために３次元道路地図データ出力装置１３を備えている。取り出すデータとしては、位置座標を指定して道路リンクのＺ座標値、道路属性、任意の位置の施設データを取得したり、指定の名前の施設を検索したりすることができる。３次元道路地図データ出力装置１３は、３次元道路地図情報を利用するために、必要なデータへのアクセス機能を持っている。
【００８０】
３次元道路地図データ出力装置１３は、入力部３１より取り出すデータを指定するパラメータを受け付ける。３次元道路地図記憶装置１２より指定されたデータを取り出し、出力部３２より格納用３次元道路地図データに基づく出力用３次元道路地図データを出力する。
【００８１】
図７は、３次元道路地図データ出力装置１３より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【００８２】
ステップＳ３１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置（ＸＹ座標）を指定して、Ｚ座標値を取得するよう命令を出す。
【００８３】
次に、ステップＳ３２において、３次元道路地図記憶装置１２より格納用３次元道路地図データにおける道路リンクデータの情報を道路リンクデータ取得部３０により取得する。道路リンクデータ取得部３０は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合には、Ｚ座標直線近似値算出部４１によって、指定した道路リンク上におけるＸＹ座標が、当該道路リンクにおけるＺ構成点(開始点ＳＺ及び終了点ＳＺを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【００８４】
そして、ステップＳ３３において、隣接する２点のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)から直線の式を求めて、直線の式にＸＹ座標を代入し対応するＺ座標を算出する。算出した値は出力部３２より得る。
【００８５】
したがって、３次元道路地図データ出力装置１３は、格納用３次元道路地図データ内のＸＹ構成点情報が指示するＸＹ構成点に基づきＺ方向成分の情報であるＺ座標値を含む出力用３次元道路地図データを精度良く算出することができる。
【００８６】
図８は３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標算出処理動作を説明する説明図である。同図(a) は道路リンクＬ２０におけるＸＹ構成点情報で指示される道路リンクＬ２０ＸＹ、同図(b) は道路リンクＬ２０におけるＺ構成点情報で指示される道路リンクＬ２０Ｚを示している。
【００８７】
以下、図８を参照して、３３次元道路地図記憶装置１２に格納された格納用３次元道路地図データ内の道路リンクＬ２０（道路リンクＬ２０ＸＹ＋道路リンクＬ２０Ｚ）から、道路リンクＬ２０上の任意の位置としＸＹ座標を指定された場合に、３次元道路地図データ出力装置１３における道路リンクデータ取得部３４内のＺ座標直線近似値算出部４１を用いて、対応するＺ座標を求める方法を説明する。
【００８８】
例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標が指定された場合、そのＺ座標は開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。そこで、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出することにより、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標を精度良く算出することができる。
【００８９】
このように、実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１は３次元道路地図データ出力装置１３を備えることによって、ＸＹ平面の湾曲部を表現する第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報と、Ｚ方向の勾配部を表現する第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報とに分けた格納用３次元道路地図データから、適宜、各ＸＹ構成点にＺ座標値を付加した出力用３次元道路地図データを精度良く取得することが可能となる。
【００９０】
その結果、特許文献１に代表される前提技術よりも、格納用３次元道路地図データのデータサイズを圧縮させながら、かつ、前提技術にて格納されていたＺ座標と同等のＺ座標値を３次元道路地図データ出力装置１３により取得することができる効果をする。
【００９１】
上述したように、Ｚ構成点情報はＸ方向成分及びＹ方向成分自体であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、ＸＹ関連成分に基づき、ＸＹ構成点情報が指示する各ＸＹ構成点のＺ方向成分を精度良く算出することができる。その結果、３次元道路地図データ生成装置１１より生成される格納用３次元道路地図データは、３次元道路地図情報としての３次元精度を維持することができる。
【００９２】
さらに、実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１におけるＺ座標直線近似値算出部４１は、始点、終点、第２の数のＺ構成点のうち、隣接する２点間を直線近似する直線近似処理を実行することにより、Ｚ構成点情報のデータサイズを増加させることなく、所望の道路リンク上のＸＹ座標に対応するＺ座標を得ることができる。
【００９３】
＜実施の形態２＞
図９はこの発明の実施の形態２による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムは、図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５による生成されるＺ構成点情報の内容が異なる。
【００９４】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて始点相対距離８４及び高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｚ方向成分と始点からの相対距離である始点相対距離であるＸＹ関連成分とにより構成される。したがって、Ｚ構成点は、経度、緯度座標が算出可能な始点相対距離と高さ座標とを持ち、当該道路リンクのＺ方向の道路起伏形状を示している。
【００９５】
図９で示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているのに対し、実施の形態２ではリンクの始点相対距離８４をＤ座標とし、Ｄ座標の値によってＺ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００９６】
Ｄ座標はリンクの始点からの当該Ｚ構成点までの距離としているが、Ｄ座標の“０”となる基準値は上記差分表現と同様に限定するものではない。
【００９７】
図１０は実施の形態２の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【００９８】
図１０(a) に示すように、ＸＹ構成点情報が指示する内容は、実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１１〜ＰＸＹ１５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＸＹを指示している。
【００９９】
一方、図１０(b) に示すように、Ｚ構成点情報に関し、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４の内容が実施の形態１と異なる。実施の形態２のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４は、Ｚ方向成分に加え、始点ＳＸＹとの相対距離ｄを含んで構成される。
【０１００】
ｘ，ｙ，ｚ，ｄのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態２により得られた格納用３次元道路地図データでは、１８ＳＤ（１０ＳＤ＋８ＳＤ）となる。結果として、実施の形態２で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１のデータサイズの２／３にデータサイズを削減できていることがわかる。
【０１０１】
このように、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として道路リンクの始点からの各Ｚ構成点に至る距離を含ませることにより、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１０２】
また、実施の形態２のデータ構成では、ADAS(Advanced Driver Assistance System)対応のアプリケーションで、勾配位置を(経度、緯度)の２次元情報として情報取得するのではなく距離として勾配情報を利用する場合、計算する手間が発生せず、素早く処理することができる。
【０１０３】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は以下のように行うことができる。例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ２のＸＹ座標が指定された場合、始点ＳＸＹからＸＹ構成点ＰＸＹ１を経由してＸＹ構成点ＰＸＹ２に至る距離である始点相対距離を求める。その始点相対距離は開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ２の始点相対距離を代入し、対応するＺ座標を算出することにより、実施の形態１と同様、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標を精度良く算出することができる。
【０１０４】
＜実施の形態３＞
図１１はこの発明の実施の形態３による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態２の３次元道路地図データ処理システムは、図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１０５】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、ＸＹ構成点インデックス８５、ＸＹ構成点相対距離８６及び高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、ＸＹ構成点インデックス８５で指示されるＸＹ構成点からの相対距離であるＸＹ構成点相対距離であるＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより構成される。なお、ＸＹ構成点インデックス８５は各Ｚ構成点に最も近いＸＹ構成点のインデックス情報である。インデックス情報とは例えばＸＹ構成点ＰＸＹｉの始点からの順序等が考えられる。したがって、Ｚ構成点は、経度、緯度座標が算出可能なＸＹ構成点インデックス８５及びＸＹ構成点相対距離８６と共に高さ座標とを持ち、当該リンクのＺ方向の道路起伏形状を示している。
【０１０６】
図１１に示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているが、実施の形態３では最も近いＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点インデックス８５と当該ＸＹ構成点までの相対距離を指示するＸＹ構成点相対距離８６とを有し、これらの情報によってＺ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１０７】
図１２は実施の形態３の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１０８】
図１２(a) に示すように、ＸＹ構成点情報の指示する内容は実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＸＹを指示している。なお、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５はそれぞれ簡単に表現可能なインデックス［０］〜［４］により識別可能である。
【０１０９】
一方、図１２(b) に示すように、Ｚ構成点情報はＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ４の内容が実施の形態１と異なっており、Ｚ方向成分に加え、元と近いＸＹ構成点のインデックス情報を指示するｉｄｘ、インデックス情報ｉｄｘが指示するＸＹ構成点から当該Ｚ構成点までの相対距離ｄ（終点側ＥＺに向かう方向（図中右方向）の距離）を含んで構成される。
【０１１０】
ｘ，ｙ，ｚ，ｉｄｘ，ｄのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態３により得られた格納用３次元道路地図データでは、２２ＳＤ（１０ＳＤ＋１０ＳＤ）となる。結果として、実施の形態３で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１と同等のデータサイズ削減を図ることができる。また、ｉｄｘ，ｄのデータサイズをｘ，ｙ，ｚ，のデータサイズより小さくすることができれば、実施の形態１以上のデータサイズ削減を図ることができる。
【０１１１】
このように、実施の形態３の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として最も近いＸＹ構成点を指示するインデックス情報と、最も近いＸＹ構成点からの相対距離（一方向における）を含ませることにより、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１１２】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は、各ＸＹ構成点が間に存在する２つのＺ構成点（始点ＳＺ，終点ＥＺ含む）から、以下のように行うことができる。道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ５のＸＹ座標が指定された場合、ＸＹ構成点ＰＸＹ５は、ＸＹ構成点ＰＸＹ５をインデックス情報（［４］）として指示するＺ構成点ＰＺ１と始点ＳＺとの間に存在することを認識する。その結果、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線上におけるＸＹ構成点ＰＸＹ５の位置（Ｚ構成点ＰＺ１の相対距離ｄに基づき算出）に対応するＺ座標を精度良く算出することができる。
【０１１３】
上述のように、Ｚ座標を求める際に、そのＸＹ構成点がＺ構成点と一致しているか、またはＺ構成点の間に存在しているのかを取得する必要がある。Ｚ構成点の間に存在している場合には、どのＺ構成点の区間にあるか情報を取得しなければならない。本構成では、Ｚ構成点と最も近いＸＹ構成点とをＸＹ構成点インデックス８５によって関連付けているため、距離によって関連付けする実施の形態２の構成に比べ、ＸＹ構成点における高さ情報を取得する処理速度の向上が可能となる。
【０１１４】
＜実施の形態４＞
図１３はこの発明の実施の形態４による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムは図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１１５】
同図に示すように、Ｚ構成点情報が指示するＺ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。すなわち、Ｚ構成点ＰＺｊは、Ｚ方向成分のみより構成される。ただし、Ｚ構成点ＰＺｊを道路リンクの所定距離間隔に等分して得ることにより、始点ＳＺから何番目のＺ構成点であるか等によりＺ構成点ＰＺｊを特定することにより間接的に始点ＳＺから当該Ｚ構成点までの距離を認識することができる。
【０１１６】
図１３に示すように、図５に示された実施の形態１のデータ構造ではＺ構成点の位置は経度、緯度にて示しているが、実施の形態４ではＸＹ関連成分としてＺ構成点ＰＺｊの設定間隔と始点からＺ構成点ｊの設定順序とを含ませ、Ｚ構成点のＸＹ方向の位置を間接的に算出可能にしている。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１１７】
図１４は実施の形態４の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１１８】
図１４(a) に示すように、ＸＹ構成点情報は実施の形態１の道路リンクＬ２０ＸＹと同一構成であり、始点ＳＸＹ、ＸＹ構成点ＰＸＹ１〜ＰＸＹ５及び終点ＥＸＹからなる道路リンクＬ２０ＺＹを指示している。
【０１１９】
一方、図１４(b) に示すように、道路リンクＬ３０Ｚを４等分にしたＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ３を抽出することができる。実施の形態４のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ３はそれぞれＺ方向成分を有している。
【０１２０】
ｘ，ｙ，ｚのデータサイズをすべて同じＳＤとした場合、実施の形態４により得られた格納用３次元道路地図データでは、１３ＳＤ（１０ＳＤ＋３ＳＤ）となる。結果として、実施の形態４で得られる格納用３次元道路地図データは、実施の形態１〜実施の形態３以上にデータサイズ削減を図ることができる。
【０１２１】
このように、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、ＸＹ関連成分として、始点〜終点間にＺ構成点を設ける距離間隔と、始点から当該Ｚ構成点の設定順序とすることにより、各Ｚ構成点に必要な情報はＺ成分のみにすることができるため、実施の形態１以上に格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。
【０１２２】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は以下のように行うことができる。例えば、道路リンクＬ２０上のＸＹ構成点ＰＸＹ１のＸＹ座標が指定された場合、当該ＸＹ構成点ＰＸＹ１の始点ＳＸＹからの距離を求める。その距離は始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１との間にあることがわかる。そして、開始点ＳＺとＺ構成点ＰＺ１とを結んだ直線の式を求め、ＸＹ構成点ＰＸＹ１の始点からの距離ｄを代入し、対応するＺ座標値を算出することにより、実施の形態１と同様、ＸＹ構成点ＰＸＹ１のＺ座標値を精度良く算出することができる。
【０１２３】
また、実施の形態４では、Ｚ構成点の数（第２の数）によって勾配情報の精度を調整することができる。単純な形状であれば、Ｚ構成点の数を少なくすることができる。一方、複雑な形状の場合はＺ構成点の数を増やして勾配情報の精度を上げることができる。本構成は、勾配の変化が乏しい場合や、等分に構成点を配置した時に道路形状を表現できる場合、メッシュ標高データ(ＤＥＭ(Digital Elevation Model)等)のみから勾配情報を作成するような勾配情報の精度が求められない場合に有効である。
【０１２４】
＜実施の形態５＞
図１５はこの発明の実施の形態５による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。なお、実施の形態４の３次元道路地図データ処理システムじゃ図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同等のシステム構成を呈している。ただし、Ｚ構成点作成部２５が生成するＺ構成点情報の内容が異なっている。
【０１２５】
同図に示すように、ＸＹ構成点情報は実施の形態１〜実施の形態４と同様、３ＤリンクレコードＬＲ１〜ＬＲｎ単位にＸＹ構成点を格納しているのに対し、Ｚ構成点情報は、道路リンク単位ではなく複数のリンクからなる道路リンク列単位にＺ構成点を格納している。すなわち、３Ｄリンク列レコードＬＲＲ１〜ＬＲＲｎを対応させてＺ構成点を格納している。なお、道路リンク列とは、道路リンクの接続関係や種別によって複数の道路リンクを１つにまとめたものである。道路リンク列情報は３Ｄリンク列レコードによって管理され、３次元のリンク列の数だけ存在し、リンク列に含まれるリンクＩＤが格納されたレコードである。３Ｄリンク列レコードは地図データ内の３次元リンク列と１対１に対応している。
【０１２６】
３Ｄリンク列レコードＬＲＲ１において、リンク列ＩＤ７４、リンク数７５、リンクＩＤ・ＩＤ１〜ＩＤｎ、Ｚ構成点数７３、Ｚ構成点ＰＺ１〜ＰＺｎから構成される。
【０１２７】
Ｚ構成点ＰＺｊ（ｊ＝１〜ｍ）それぞれにおいて、位置座標８７、高度・Ｚ座標８３Ｚの情報が格納される。
【０１２８】
なお、位置座標８７としては、実施の形態１の経度・Ｘ座標８３Ｘ及び経度・Ｙ座標８３Ｙ、実施の形態２の始点相対距離８４、実施の形態３のＸＹ構成点インデックス８５及びＸＹ構成点相対距離８６等が考えられる。また、実施の形態４のように、道路リンク上にＺ構成点ＰＺｊを所定の距離で等分して設ける場合、位置座標８７は不要となる。上記のように、Ｚ構成点ＰＺｊは、位置座標８７とＺ方向成分より構成される。
【０１２９】
例えば、実施の形態３では、Ｚ構成点を｛ＸＹ構成点インデックス８５（最も近いＸＹ構成点のインデックス情報）、ＸＹ構成点相対距離８６（ＸＹ構成点インデックス８５が指示するＹ構成点からの距離）、高度・Ｚ座標８３Ｚ（高さ座標）｝という構成にしている。実施の形態５の場合、リンク列に対応して、Ｚ構成点を実施の形態４の構成にて示すためには、(最も近いリンクのＩＤ、最も近いＸＹ構成点のインデックス、インデックスが指示するＸＹ構成点からの距離、高さ座標)として、最も近いＸＹ構成点を持つリンクを特定できるようにする必要がある。また、リンクを特定できればよいので、位置座標８７の一部としてリンクＩＤ情報を持つのではなく、リンク列の指定もインデックス情報で行うようにしても良い。
【０１３０】
図１５に示すように、実施の形態５では位置座標８７を持たせて、Ｚ構成点のＸＹ方向の位置を算出可能にしている。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１３１】
図１６は実施の形態５の３次元道路地図データ生成装置１１で得られるＺ構成点情報の一例を示す説明図である。
【０１３２】
図１６では図示してしないが、ＸＹ構成点情報は、実施の形態１〜実施の形態４と同様に、リンクＬ１ＸＹ，Ｌ２ＸＹ及びＬ３ＸＹ（図示せず）毎にＸＹ構成点が設けられる。
【０１３３】
一方、図１６に示すように、リンクＬ１ＸＹ，Ｌ２ＸＹ及びＬ３ＸＹに対応する３つのリンクＬ１Ｚ，Ｌ２Ｘ，Ｌ３Ｚからなるリンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚが一括してまとめられＺ構成点ＰＺ１，ＰＺ１２を抽出することができる。実施の形態５のＺ構成点ＰＺ１〜ＰＺ２は、それぞれ上述した位置座標８７に加え、Ｚ方向成分を有している。
【０１３４】
このように、リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ等の複数のリンク間にまたがった緩やかな勾配の湾曲部が形成されている場合、Ｚ構成点を元にして近似曲線を引くことで間の高度を補間することができる。また、勾配の変化がリンク列を構成する複数のリンク列にまたがって直線で表現できる場合には、リンク列間を接続するノードの座標を３次元座標として持たずともノードの高度を求めることができるため、２次元で表現することが可能となる。そのため、Ｚ構成点情報のデータサイズの削減につながる。
【０１３５】
このように、実施の形態５の３次元道路地図データ処理システムにおけるＺ構成点作成部２５は、複数のリンクからなるリンク列単位にＺ構成点を求めてＺ構成点情報を得ることにより、Ｚ構成点情報のさらなるデータサイズの削減を図ることができる。
【０１３６】
なお、３次元道路地図データ出力装置１３によるＺ座標の算出は位置座標８７の内容に従い、実施の形態１〜実施の形態４で示した方法により行える。
【０１３７】
また、３Ｄリンク列レコードを構成する項目は図１５に限定するものではなく、リンク列に関係する情報項目を追加してもよい。
【０１３８】
＜実施の形態６＞
図１７は、実施の形態６による３次元道路地図データ処理システム２の機能構成を示すブロック図である。図１に示された実施の形態１における３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ出力装置１３内のＺ座標直線近似値算出部４１に代わって、３次元道路地図データ出力装置１４内にＺ座標曲線近似値算出部４２を有している点が異なる。なお、他の構成は図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同様である。
【０１３９】
図１８は、３次元道路地図データ処理システム２内の３次元道路地図データ出力装置１４より指定された道路リンクにおける任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。なお、説明の都合上、Ｚ構成点情報におけるＺ構成点ＰＺｊは、実施の形態１と同様、経度・Ｘ座標８３Ｘ、経度・Ｙ座標８３Ｙ及び高度・Ｚ座標８３Ｚによって示しているとする。
【０１４０】
同図を参照して、ステップＳ４１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置のＺ座標値を取得するよう命令を出す。この際、道路リンクデータ取得部３０を用いて、３次元道路地図記憶装置１２より格納用３次元道路地図データを取得する。
【０１４１】
ステップＳ４２において、道路リンクデータ取得部３０は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合にはＺ座標曲線近似値算出部４２によって、指定したＸＹ座標が道路リンク列上のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【０１４２】
その後、ステップＳ４３において、指定されたＸＹ座標の位置にある勾配の曲線はＺ構成点を用いて近似曲線として求める。近似曲線には、多項式曲線やスプライン曲線、ベジェ曲線、円弧曲線、クロソイド曲線等を用いる。
【０１４３】
したがって、Ｚ構成点作成部２５は、Ｚ座標曲線近似値算出部４２にて用いる近似曲線に応じて、Ｚ構成点の個数や配置を決定する点が、実施の形態１〜実施の形態５と異なる。以下、この点を図２６及び図６を参照して説明する。
【０１４４】
実施の形態６におけるＺ構成点の抽出方法は、道路リンクＬ４１Ｚを構成するＸＹＺ空間上での開始点ＳＺ，終点ＥＺを取り出し、開始点ＳＺ，終点ＥＺ間に指定された近似曲線を対応づけることにより行われる。
【０１４５】
図１８に戻って、ステップＳ４４において、ステップＳ４３で求めた近似曲線に、ステップＳ４１で指定したＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出し、当該Ｚ座標を出力部３２より出力する。
【０１４６】
以下、ステップＳ４３の近似曲線を求める処理について詳述する。ステップＳ４３において、予め決められた近似曲線を適用しても、道路種別や構成点の分布によって自動的に近似曲線を選択するようにしても良い。
【０１４７】
自動的に近似曲線を選択する場合は、道路種別によって判別する方法があげられる。高速道路では、カーブを設計する際にクロソイド曲線が利用されるため、近似曲線はクロソイド曲線を選択する。一般道では、クロソイド曲線のみで設計されていないため、勾配が緩やかに変化する箇所は折れ線、勾配形状が単純な曲線は円弧、複雑な場合はスプラインを選択する方法等があげられる。また、入力であるポリラインの形状に最も近い曲線を算出する方法もある。ポリラインと曲線の距離は、おのおのを媒介変数表現し、与えられた媒介変数の値に対応したポリラインおよび曲線上の２点間の距離の和により定義し、この値が小さいものほど近いと定義する。距離の定義については、Ｘ軸（もしくはＹ軸）に平行な（等間隔に配置された）直線とポリラインおよび曲線おのおのの交点との距離の和としてもよい。
【０１４８】
なお、予め決められた近似曲線を適用する場合には、Ｚ構成点作成部２５によってＺ構成点を求める計算量が少なくてすむという効果がある。
【０１４９】
一方、複数の近似曲線から自動的に近似曲線を適用する場合には、適切な曲線を選ぶことで、実態と誤差の少ないＺ座標を提供できる効果がある。
【０１５０】
図１９は実施の形態６におけるＺ座標算出方法を説明するための説明図である。以下、図１９を参照して、３次元道路地図データ生成装置１１を用いて３次元道路地図記憶装置１２に格納された格納用３次元道路地図データにおける道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚから、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ上の任意の位置のＸＹ座標を指定された場合にＺ座標曲線近似値算出部４２を用いて、対応するＺ座標を求める方法を説明する。
【０１５１】
例えば、道路リンク列Ｌ１ＸＹ上の位置Ｐ６のＸＹ座標が指定された場合には、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚ上にあることがわかり、道路リンク列Ｌ１Ｚ〜Ｌ３Ｚが形成する近似曲線を求める。図１９では、Ｚ構成点ＰＺ１とＰＺｎは曲線の変曲点として配置している。例えば、スプライン曲線にて近似を行う。求めたスプライン曲線の式から、指定された位置Ｐ６のＸＹ座標の位置に対応するＺ座標の値を取得する。
【０１５２】
このように、実施の形態６の３次元道路地図データ処理システム２におけるＺ座標曲線近似値算出部４２は、第２の数のＺ構成点間を曲線近似する曲線近似処理を実行することにより直線近似よりも精度のよい近似値を得ることができるため、Ｚ構成点情報のデータサイズを増加させることなく、所望のリンク上のＸＹ座標に対応するＺ座標を精度良く得ることができる効果を奏する。
【０１５３】
本実施の形態では、Ｚ構成点が道路リンク列に対応した場合を示しているが、実施の形態１〜実施の形態４のようにＺ構成点が道路リンクに対応してもよい。
【０１５４】
＜実施の形態７＞
図２０はこの発明の実施の形態７による道路リンクデータ構成部２０が構築する格納用３次元道路地図データのデータ構造を示す説明図である。
【０１５５】
同図に示すように、さらに、Ｚ構成点情報は、使用する近似式を指示する近似値情報７６をさらに有している。図２０で示す例では近似値情報７６はクロソイド曲線８８を指示している。なお、他のデータ構造は図５で示した実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【０１５６】
図２１は、実施の形態７による３次元道路地図データ処理システム３の機能構成を示すブロック図である。図１に示された実施の形態１における３次元道路地図データ処理システム１の３次元道路地図データ出力装置１３内のＺ座標直線近似値算出部４１に代わって、３次元道路地図データ出力装置１５内にＺ座標近似式算出部４３を有している点が異なる。なお、他の構成は図１で示した実施の形態１の３次元道路地図データ処理システム１と同様である。
【０１５７】
図２２は、３次元道路地図データ処理システム３内の３次元道路地図データ出力装置１５より道路リンクの任意の位置のＺ座標値を取り出す場合のデータ出力処理を示すフローチャートである。
【０１５８】
同図を参照して、ステップＳ４１において、入力部３１より道路リンク上の(x,y)の位置のＺ座標値を取得するよう命令を出す。この際、道路リンクデータ取得部３０を用いて、３次元道路地図記憶装置１２より道路リンクデータの情報を取得する。
【０１５９】
ステップＳ５２において、道路リンクデータ取得部３４は、入力部３１より指定されたデータが道路リンクデータのＺ座標値の場合にはＺ座標曲線近似値算出部４３によって、指定したＸＹ座標が道路リンク列上のＺ構成点(始点及び終点ノードを含む)間のどの位置にあるか算出する。
【０１６０】
その後、ステップＳ５３において、近似値情報７６の指示する近似手法を特定する。図２０で示した３ＤリンクレコードＬＲ１で指示するリンクの場合は、データ内に近似式情報として、クロソイド曲線が指定されている。指定する近似値情報７６としては、直線、クロソイド、円弧曲線等の道路設計上用いられる線形の式があげられる。その他、複雑な形状の場合には、スプライン曲線やベジエ曲線や多項式で示す曲線式等がある。
【０１６１】
その後、ステップＳ５４において、ステップＳ５３で特定した近似手法により、Ｚ構成点における勾配の近似式を求める。すなわち、指定されたＸＹ座標の位置にある勾配の曲線はＺ構成点や必要であれば始点及び終点ノードを用いてデータ内に格納された近似方法にて近似式を求める。
【０１６２】
そして、ステップＳ５５において、ステップＳ５４で求めた近似曲線に、ステップＳ５１で指定したＸＹ座標を代入し、対応するＺ座標を算出する算出し、当該Ｚ座標を出力部３２より出力する。
【０１６３】
なお、単体のリンクだけでなく、リンク列に対応して３Ｄリンク列レコードに近似式情報をもたせる構成としてもよい。
【０１６４】
このように、３Ｄリンクレコードに近似式情報をもたせることによって、すべての直線あるいは曲線を同じ手法で近似するのではなく、道路リンクの形状に応じて適切な近似方法を指定することができる。そのため、精度のよい近似値を得ることができる。
【０１６５】
すなわち、実施の形態７の３次元道路地図データ処理システム３において、Ｚ座標近似式算出部４３は、複数の近似式から選ばれた選択近似式を用いて、直線近似処理あるいは曲線近似処理を実行するにより、指定されたリンク上のＸＹ座標に応じて精度のよいＺ座標値を得ることができる。
【０１６６】
＜実施の形態８＞
また、３次元道路地図データ出力装置１３は３次元道路地図情報を利用するナビゲーション装置に組み込んでもよい。
【０１６７】
図２３はこの発明の実施の形態８である移動体ナビゲーション装置を示すブロック図である。実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００は、タッチパネルやリモコン等の入力装置１６０、ディプレイや音声出力を行う出力装置１６１、ＣＰＵ１６２、メモリ１６３、外部サーバとの通信を行う通信装置１６４、地図情報を格納しておく地図データ記憶装置１６５、指定された目的地までの経路を計算し案内を行う経路案内処理部１６６、地図を表示する地図表示部１６７、ロケータやジャイロセンサ等の各種センサ１６８、ＧＰＳ受信機１６９、地図データ記憶装置１６５から必要なデータを取り出す３次元道路地図データ出力装置１３（〜１５）を備えた地図データアクセス部１７０から構成されている。これらは、通常のカーナビゲーションに代表される移動体ナビゲーション装置と同様のシステム構成である。
【０１６８】
地図データ記憶装置１６５には、３次元道路地図データ生成装置１１にて作成した格納用３次元道路地図データを格納しており、３次元道路地図データ出力装置１３を備えた地図データアクセス部１７０を用いてデータを取り出すことができる。
【０１６９】
例えば、地図表示部１６７が地図データを取り出す際には、地図データアクセス部１７０に必要なデータの要求を出し、３次元道路地図データ出力装置１３から地図データ記憶装置１６５にアクセスして目的となるデータを取り出し、求められた形式に変換して値を地図表示部１６７に返却する。
【０１７０】
具体的には、地図データアクセス部１７０は、ＧＰＳ受信機１６９により現在位置（Ｘ、Ｙ）を把握し、現在位置に合致する道路リンクを地図データ記憶装置１６５内の格納用３次元道路地図データから取り出し、必要に応じて取り出した道路リンクのＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に基づきＸＹ構成点に対応するＺ座標値を算出して、地図表示部１６７に地図情報を出力する。
【０１７１】
このように、実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００は、内部に３次元道路地図データ出力装置１３を組み込むことで、データサイズを削減した格納用３次元道路地図データを移動体ナビゲーション装置内で利用することが可能となる。
【０１７２】
なお、本実施の形態では地図データアクセス部１７０に３次元道路地図データ出力装置１３を組み込んで構成したが、ＸＹ構成点に対応するＺ座標値を求める処理は、地図データアクセス部１７０で実施しない構成にしても良い。
【０１７３】
例えば、地図データアクセス部１７０に代えて、経路案内処理実行時に経路誘導の計算を行う経路案内処理部１６６で実施しても良い、この場合、地図データアクセス部１７０は単に格納用３次元道路地図データにアクセスしそのまま格納用３次元道路地図データを経路案内処理部１６６に渡すだけでよい。このようにすることで、Ｚ座標値が不要なときにはＺ座標値を求める計算をしなくても良いのでＣＰＵ処理が削減される。
【０１７４】
例えば、Ｚ座標値が必要な処理には、勾配を勘案したエコルート探索や、 ＥＶ（電気自動車），ＨＥＶ（ハイブリッド電気自動車）の走行計画処理、カーブやインターチェンジなどの速度超過における安全警報計算がある。
【０１７５】
また、Ｚ座標値を求める処理を別の計算モジュールで一括して実行する構成にしても良く、この場合、複数の処理モジュールがＺ座標値を必要とする場合に重複して計算する必要が無い。
【０１７６】
このように、移動体ナビゲーション装置１００内の地図データ記憶装置１６５に格納される格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【０１７７】
さらに、実施の形態８の移動体ナビゲーション装置１００において、地図データ記憶装置１６５に格納される格納用３次元道路地図データのＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるためＺ方向成分を必要としない分、情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【０１７８】
さらに、格納用３次元道路地図データのＺ構成点情報はＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、上記ＸＹ関連成分に基づき、各ＸＹ構成点のＺ方向成分を算出することができるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【０１７９】
＜その他＞
（方法発明への適用）
実施の形態１〜実施の形態７で示した３次元道路地図データ処理システム１（〜３）における３次元道路地図データ生成装置１１による格納用３次元道路地図データの作成方法は以下のステップを備える方法発明としても適用可能である。
【０１８０】
すなわち、３次元座標による３次元道路地図データを受け、始点から終点に至る少なくとも一つの道路リンクからなる格納用３次元道路地図データを生成する方法であって、上記少なくとも一つの道路リンクはそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、以下のステップ(a) ，(b) を実行する。
【０１８１】
ステップ(a)：３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示するＸＹ構成点情報を作成する。
【０１８２】
ステップ(b) ：上記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するＺ構成点情報を作成する。
【０１８３】
そして、Ｚ構成点情報に基づき、第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする。
【０１８４】
このように、上述した次元道路地図データの生成方法は、格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる。
【０１８５】
さらに、３次元道路地図データの生成方法において、上記ステップ(a) により作成されるＸ構成成分情報は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することができる。その結果、格納用３次元道路地図データの減量化を図ることができる。
【０１８６】
加えて、上記ステップ(b) により作成されるＺ構成点情報はＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示するため、上記ＸＹ関連成分に基づき、各ＸＹ構成点のＺ方向成分を算出することができるため、３次元道路地図データとしての精度を維持することができる。
【０１８７】
（他の態様）
また、図２４に示すように、実施の形態１〜実施の形態７において、３次元道路地図データ出力装置１３〜１５を除き、３次元道路地図データ生成装置１１及び３次元道路地図記憶装置１２からなる構成に特化した３次元道路地図データ処理システム４を他の態様として考えられる。
【０１８８】
この態様においても、格納用３次元道路地図データにおける道路リンクを示す情報として、ＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報に分けることにより、ＸＹ成分変化及びＺ方向成分変化に基づき第１の数及び第２の数を互いに独立して決定することができる分、第１の数及び第２の数を必要最小限に抑えることができる効果を奏する。
【０１８９】
さらに、３次元道路地図データ生成装置１１は、ＸＹ構成点作成部２４により作成されるＸ構成成分情報はＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する内容であるため、Ｚ方向成分を必要としない分、格納用３次元道路地図データの情報量を削減することにより、システムの減量化を図ることができる効果を奏する。
【符号の説明】
【０１９０】
１〜３ ３次元道路地図データ処理システム、１１ ３次元道路地図データ生成装置、１２ ３次元道路地図記憶装置、１３〜１５ ３次元道路地図データ出力装置、２０ 道路リンクデータ構成部、２１，３１ 入力部、２２，３２ 出力部、２４ ＸＹ構成点作成部、２５ Ｚ構成点作成部、３０ 道路リンクデータ取得部、４１ Ｚ座標直線近似値算出部、４２ Ｚ座標曲線近似値算出部、４３ Ｚ座標近似式算出部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する３次元道路地図データ生成装置であって、
前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するＸＹ構成点作成部と、
前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するＺ構成点作成部とを備え、
前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする、
３次元道路地図データ生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の３次元道路地図データ生成装置と、
前記格納用３次元道路地図データを格納する３次元道路地図情報記憶装置と、
前記格納用３次元道路地図データにおける前記ＸＹ構成点情報で指示される各前記ＸＹ構成点について、前記Ｚ構成点情報に基づきＺ方向成分を算出し、前記ＸＹ構成点に算出された前記Ｚ方向成分を加味した出力用３次元道路地図データを出力可能な３次元道路地図データ出力装置とを備える、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項３】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は各前記Ｚ構成点におけるＸ座標値及びＹ座標値を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項４】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記第２の数のＺ構成点は各前記道路成分の始点〜終点間に所定の距離間隔で順次設定され、
前記ＸＹ関連成分は前記所定の距離間隔と始点から設定順序とを含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項５】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は各前記道路成分の始点からの各Ｚ構成点までの距離を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項６】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は前記第１の数のＸＹ構成点中のうち各Ｚ構成点に最も近いＸＹ構成点を指示するインデックス情報及び当該最も近いＸＹ構成点からの距離を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
少なくとも一つの道路成分は複数の道路成分を含み、
前記Ｚ構成点作成部は、前記Ｚ構成点情報を前記複数の道路成分単位で生成する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項８】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元道路地図データ出力装置は、
始点、終点、及び前記第２の数のＺ構成点のうち、隣接する２点間を直線近似する直線近似処理を実行して、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれにおけるＺ方向成分を算出可能なＺ方向成分近似算出部を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項９】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元道路地図データ出力装置は、
始点、終点、及び前記第２の数の第２のＺ構成点のうち、隣接する２点間を曲線近似する曲線近似処理を実行して、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれにおけるＺ方向成分を算出可能な、Ｚ方向成分近似算出部を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１０】
請求項８あるいは請求項９記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記Ｚ方向成分近似算出部は、複数の近似式から選ばれた選択近似式を用いて、前記直線近似処理あるいは前記曲線近似処理を実行する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１１】
請求項９記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元データ出力用データは曲線近似式を規定した近似式情報を含み、
前記Ｚ方向成分近似算出部は、前記近似式情報が指示する曲線近似式を用いて、前記曲線近似処理を実行する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１２】
始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを格納する３次元道路地図情報記憶装置を備え、
前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
前記ＸＹ構成点情報は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示し、
前記Ｚ構成点情報は、前記ＸＹ関連情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点とを指示し、前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であり、
Ｘ方向成分及びＹ方向成分の２次元の現在位置データを取得する現在位置取得部と、
前記格納用３次元道路地図データ内における前記少なくとも一つの道路成分のうち、前記現在位置データに合致する道路成分を抽出する地図アクセス部とをさらに備える、
ナビゲーション装置。
【請求項１３】
３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する方法であって、前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
(a) 前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するステップと、
(b) 前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ関連情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するステップとを備え、
前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする、
３次元道路地図データ生成方法。
【請求項１】
３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する３次元道路地図データ生成装置であって、
前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するＸＹ構成点作成部と、
前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ構成点情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するＺ構成点作成部とを備え、
前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする、
３次元道路地図データ生成装置。
【請求項２】
請求項１記載の３次元道路地図データ生成装置と、
前記格納用３次元道路地図データを格納する３次元道路地図情報記憶装置と、
前記格納用３次元道路地図データにおける前記ＸＹ構成点情報で指示される各前記ＸＹ構成点について、前記Ｚ構成点情報に基づきＺ方向成分を算出し、前記ＸＹ構成点に算出された前記Ｚ方向成分を加味した出力用３次元道路地図データを出力可能な３次元道路地図データ出力装置とを備える、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項３】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は各前記Ｚ構成点におけるＸ座標値及びＹ座標値を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項４】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記第２の数のＺ構成点は各前記道路成分の始点〜終点間に所定の距離間隔で順次設定され、
前記ＸＹ関連成分は前記所定の距離間隔と始点から設定順序とを含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項５】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は各前記道路成分の始点からの各Ｚ構成点までの距離を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項６】
請求項２記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記ＸＹ関連成分は前記第１の数のＸＹ構成点中のうち各Ｚ構成点に最も近いＸＹ構成点を指示するインデックス情報及び当該最も近いＸＹ構成点からの距離を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項７】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
少なくとも一つの道路成分は複数の道路成分を含み、
前記Ｚ構成点作成部は、前記Ｚ構成点情報を前記複数の道路成分単位で生成する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項８】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元道路地図データ出力装置は、
始点、終点、及び前記第２の数のＺ構成点のうち、隣接する２点間を直線近似する直線近似処理を実行して、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれにおけるＺ方向成分を算出可能なＺ方向成分近似算出部を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項９】
請求項２ないし請求項６のうち、いずれか１項に記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元道路地図データ出力装置は、
始点、終点、及び前記第２の数の第２のＺ構成点のうち、隣接する２点間を曲線近似する曲線近似処理を実行して、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれにおけるＺ方向成分を算出可能な、Ｚ方向成分近似算出部を含む、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１０】
請求項８あるいは請求項９記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記Ｚ方向成分近似算出部は、複数の近似式から選ばれた選択近似式を用いて、前記直線近似処理あるいは前記曲線近似処理を実行する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１１】
請求項９記載の３次元道路地図データ処理システムであって、
前記３次元データ出力用データは曲線近似式を規定した近似式情報を含み、
前記Ｚ方向成分近似算出部は、前記近似式情報が指示する曲線近似式を用いて、前記曲線近似処理を実行する、
３次元道路地図データ処理システム。
【請求項１２】
始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを格納する３次元道路地図情報記憶装置を備え、
前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
前記ＸＹ構成点情報は、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示し、
前記Ｚ構成点情報は、前記ＸＹ関連情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点とを指示し、前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であり、
Ｘ方向成分及びＹ方向成分の２次元の現在位置データを取得する現在位置取得部と、
前記格納用３次元道路地図データ内における前記少なくとも一つの道路成分のうち、前記現在位置データに合致する道路成分を抽出する地図アクセス部とをさらに備える、
ナビゲーション装置。
【請求項１３】
３次元座標による３次元道路地図情報に基づき、始点から終点に至る少なくとも一つの道路成分を構成要素とする格納用３次元道路地図データを生成する方法であって、前記少なくとも一つの前記道路成分はそれぞれＸＹ構成点情報及びＺ構成点情報を含み、
(a) 前記３次元道路地図情報に基づき、ＸＹ平面上のＸ方向成分及びＹ方向成分のみにより位置決めされる第１の数のＸＹ構成点を指示する前記ＸＹ構成点情報を作成するステップと、
(b) 前記３次元道路地図情報に基づき、前記ＸＹ関連情報と所定の関連性を有するＸＹ関連成分とＺ方向成分とにより位置決めされる第２の数のＺ構成点を指示する前記Ｚ構成点情報を作成するステップとを備え、
前記Ｚ構成点情報に基づき、前記第１の数のＸＹ構成点それぞれのＺ方向成分が算出可能であることを特徴とする、
３次元道路地図データ生成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【公開番号】特開２０１３−７８８９（Ｐ２０１３−７８８９Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４０３９３（Ｐ２０１１−１４０３９３）
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２４日（２０１１．６．２４）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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