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Aufbereitung der Kartendaten

Die verwendeten Kartendaten liegen als Shape-Dateien vor. Die Shape-Dateien mit den Straßendaten müssen so umgesetzt werden, dass sie auf dem Bordrechner gespeichert werden können. Alle Shape-Dateien, die für das Einsatzgebiet relevant sind, werden zu einer Datei, in der nur die Straßenzüge gespeichert werden, aufbereitet. Nach Möglichkeit werden zur Erzeugung der Straßendatei für den Bordrechner die gleichen Rohdaten verwendet, mit der auch die Leitstelle arbeitet, da in der Leitstelle die GPS-Punkte auf einer Landkarte angezeigt werden.

Die Eingangsdaten enthalten viel mehr Informationen als auf dem Bordrechner benötigt werden. Um eine schnelle Übertragung der Daten per WLAN zu ermöglichen, müssen die Daten auf die unbedingt notwendigen Informationen reduziert werden.

Um eine schnellere Suche in den Straßendaten zu ermöglichen, wird die Karte in Kacheln eingeteilt. Dadurch wird eine schnelle Vorauswahl von Straßen in einem gesuchten Bereich ermöglicht, es müssen nicht alle Straßen untersucht werden, sondern nur die, die auf in Frage kommenden Kacheln liegen. Die Erzeugung der Kacheln geschieht bereits bei der Offline-Datenaufbereitung. Nur die aufbereitete Karte muss an den Bordrechner übertragen werden.

Mittels eines von Frank Binder entwickelten Programms wird aus den Kartendaten im Shape-Format eine Datei erzeugt, die nur die für die Positionsverbesserung relevanten Daten enthält. Die Einteilung in Kacheln wird schon hier vorgenommen. Diese Kartendatei wird dann auf den Bordrechner übertragen.

Je nach gewählter Kachelgröße ergeben sich unterschiedlich große Kartendateien wie in Tabelle 5.1 für die Kartendaten von New York und in Tabelle 5.2 für Karlsruher Daten zu sehen ist.


Tabelle 5.1: Auswirkung der Kachelgröße auf die Dateigröße: New York
Kachelgröße (Bogenminuten) 100 2 1 0,7 0,5 0,1
Dateigröße (KByte) 1597 1650 1703 1750 1815 2950
Kartengröße (Kacheln) 1*1 17*13 34*26 48*36 67*51 334*251
durchschnittliche Straßenzahl je Kachel 91317 830 254 139 78 6



Tabelle 5.2: Auswirkung der Kachelgröße auf die Dateigröße: Karlsruhe
Kachelgröße (Bogenminuten) 100 2 1 0,7 0,5 0,1
Dateigröße (KByte) 635 668 706 741 788 1710
Kartengröße (Kacheln) 1*1 22*13 44*25 62*63 87*50 434*246
durchschnittliche Straßenzahl je Kachel 25302 206 65 36 21 3


Eine Kachel soll so klein sein, dass eine gute Vorauswahl der Straßen ermöglicht wird. Allerdings werden bei kleineren Kacheln eine zunehmende Anzahl von Straßen auf mehreren Kacheln abgelegt. Diese Straßen müssen dann mehrfach untersucht werden. Zudem wird die Kartendatei umso größer, je kleiner die Kacheln werden, da Straßenabschnitte in allen Kacheln gespeichert werden, in denen sie liegen. Die Kacheln müssen groß genug gewählt sein, damit nicht zu viele Straßen mehrfach untersucht werden.


Tabelle 5.3: Auswirkung der Kachelgröße auf mehrfach abgelegte Straßen: New York
Kachelgröße (Bogenminuten) 100 2 1 0,7 0,5 0,1
Straßen liegen in            
1 Kachel 91317 87206 83284 79988 75728 31991
2 Kacheln   4053 7806 10916 14703 40413
3 Kacheln   55 218 404 866 15777
4 Kacheln   3 8 7 14 2574
5 Kacheln     1 1 2 286
6 Kacheln       1 1 120
7 Kacheln         2 70
8 Kacheln         1 29
9 Kacheln           28
10 Kacheln           6
11-20 Kacheln           15
21-30 Kacheln           2
31-40 Kacheln           3



Tabelle 5.4: Auswirkung der Kachelgröße auf mehrfach abgelegte Straßen: Karlsruhe
Kachelgröße (Bogenminuten) 100 2 1 0,7 0,5 0,1
Straßen liegen in            
1 Kachel 25302 23837 22451 21427 20176 9778
2 Kacheln   1404 2603 3369 4297 9087
3 Kacheln   59 223 430 634 3606
4 Kacheln   1 23 64 127 1090
5 Kacheln   1 0 10 48 514
6 Kacheln     2 1 13 341
7 Kacheln       0 3 215
8 Kacheln       1 2 161
9 Kacheln         1 108
10 Kacheln         1 94
11-20 Kacheln           260
21-30 Kacheln           54
31-50 Kacheln           4


Die Tabellen 5.3 und 5.4 zeigen die Auswirkung verschiedener Kachelgrößen auf die Anzahl der mehrfach abgelegten Straßen.

Je größer die Kacheln werden, umso kleiner wird die Kartendatei. Ohne Kacheln dauert die Straßensuche zu lange. Straßen, die auf mehreren Kacheln liegen, müssen bei der Straßensuche mehrmals betrachtet werden, oder es muss eine Liste der bereits geprüften Straßen mitgeführt werden. Eine Kachelgröße von einer Bogenminute ist ein guter Kompromiss zwischen diesen Anforderungen, im Beispiel New York liegen bei dieser Kachelgröße von 91317 Straßenzügen unter 10% in mehr als einer Kachel.

Die für New York vorliegen Straßendaten sind 21MB groß, nach der Umwandlung verbleiben 1,6MB, nur 8% der ursprünglichen Größe. Viele der in den Shape-Dateien abgelegten Daten, wie der Straßennamen oder die Straßenart, gehen dabei natürlich verloren. Da diese Daten nicht zur Positionsverbesserung benötigt werden, kann man sie problemlos weglassen. Es werden nur die Straßenstücke als Polylinienzüge, also Koordinatenpaare von Stützpunkten einer durchgezogenen Linie, sowie die Informationen über die Kacheleinteilung benötigt.

Die Rohdaten des Karlsruher Straßennetz sind 5,5MB groß. Die für den Bordrechner aufbereitete Karte ist noch 706K groß, das sind noch 13% der Ausgangsgröße.


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Wolfgang Becker 2004-02-17