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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Darstellung von Karteninhalten einer geografischen Karte.
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Geoobjekte der Erdoberfläche, wie beispielsweise Fließgewässer, Straßen, Siedlungen etc., werden in geografischen Karten als Abbild der Wirklichkeit dargestellt. Für manche Anwendungszwecke ist es von Interesse, Sichtbereiche in diesen geografischen Karten zu ermitteln, insbesondere auf Basis von digitalen Höhenmodellen in Form von Rasterbildern. Hierzu ist eine Berechnung von Sichtfeldern („viewshed“) oder Sichtlinien zwischen zwei Punkten („line of sight“) auf Basis Digitaler Höhenmodelle (Digital Elevation Models DEM) oder anderweitiger Oberflächenmodelle möglich.
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In diesem Zusammenhang ist aus der
DE10 2019 002 574 A1 ein Navigationssystem und ein Verfahren zum diskreten Routen bekannt, bei dem ein Routenplaner Routen unter Berücksichtigung von Sichtfeldern mehrerer Beobachter in einem Gelände berechnet. Hierbei werden vorzugsweise solche Routen im freien Gelände bestimmt, die möglichst keine Bereiche von Sichtfeldern („viewsheds“) berühren. Dabei werden die Sichtfelder anhand von Raster-Höhenkarten bestimmt, um dadurch diejenigen Gitterquadrate zu ermitteln, die es für die Routenberechnung zu vermeiden gilt.
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Weiterhin ist in der
KR 20110085107 A ein Verfahren zur Analyse geografischer Informationen unter Verwendung einer Sichtfeldhäufigkeitsanalyse beschrieben. Zur Berechnung von sichtbaren Gitterquadraten einer Höhenkarte wird mit stereoskopischen Mechanismen über verschiedenen Ebenen eine visuelle Frequenztabelle berechnet, anhand derer die Sichtbarkeit eines Höhenmodells beschrieben wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Darstellung von Karteninhalten einer geografischen Karte anzugeben, bei dem eine Darstellung bestimmter Karteninhalte auf einfache Weise mit vorteilhaften Eigenschaften ermöglicht wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Darstellung von Karteninhalten einer geografischen Karte mit den im Patentanspruch 1 angeführten Merkmalen gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Bestandteil der weiteren Patentansprüche.
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Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine insbesondere geodätisch referenzierte Sichtbarkeitskarte in einem bestimmten ersten geografischen Gebiet generiert, vorzugsweise auf Basis einer Höhenkarte mit einem bestimmten geodätisch referenzierten Höhenprofil. Bei dieser vorzugsweisen Generierung der Sichtbarkeitskarte aus einer Höhenkarte erfolgt eine Bestimmung der sichtbaren Pixel beziehungsweise Gitterquadrate eines Quadratgitters und ebenso eine Bestimmung der verborgenen beziehungsweise nicht-sichtbaren Pixel beziehungsweise Gitterquadrate eines Quadratgitters bei einem Raster-Höhenbild entlang einer Sichtlinie von einem Beobachterpunkt aus zu einem bestimmten Zielpunkt. Das heißt, vorzugsweise wird die Sichtbarkeitskarte mit einem derartigen Algorithmus generiert, der die sichtbaren Pixel beziehungsweise Gitterquadrate eines Quadratgitters in einem bestimmten ersten geografischen Gebiet mittels der Steigung aus geodätischer Distanz und Höhendifferenz auf Basis von digitalen Höhenmodellen entlang eines Höhenprofils bestimmt.
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Anschließend wird die in dem ersten geografischen Gebiet generierte Sichtbarkeitskarte mit den darin bestimmten Sichtbereichen auf Basis der sichtbaren Pixel beziehungsweise Gitterquadrate eines Quadratgitters mit einem weiteren hiervon unabhängigen und geodätisch referenzierte Karteninhalte als geodätisch referenzierte Geoobjekte beinhaltenden zweiten Kartentyp beziehungsweise Kartenlayer in einem zweiten geografischen Gebiet verknüpft und damit mit diesem weiteren Kartentyp beziehungsweise Kartenlayer im zweiten geografischen Gebiet zu einer geografischen Karte fusioniert. Hierdurch werden die geodätisch referenzierten Geoobjekte des zweiten Kartentyps als bestimmte Punkte und damit einzelne Geoobjekte und/oder als bestimmte Linien und/oder als bestimmte Flächen und damit als einzelne Bereiche in diesem zweiten Kartentyp beziehungsweise Kartenlayer mit Sichtbereichen georeferenziert und damit entsprechend ihrer Sichtbarkeit in der geografischen Karte indiziert.
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Diese Fusion aus Sichtbereichen der Sichtbarkeitskarte mit einem bestimmte Karteninhalte aufweisenden zweiten Kartentyp beziehungsweise Kartenlayer zu einer geografischen Karte wird vorgenommen, um einem Beobachter und damit einem Anwender Umgebungsdetails im zweiten geografischen Gebiet bereitzustellen, vorzugsweise um einem sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets fortbewegenden Beobachter und damit einem Anwender vor und/oder während dessen Fortbewegung, beispielsweise zu Fuß oder im Fahrzeug, Umgebungsdetails im zweiten geografischen Gebiet bereitzustellen. Dies wird insbesondere dadurch realisiert, dass die sichtbaren Geoobjekte anhand beliebiger Karteninhalte des zweiten Kartentyps beziehungsweise Kartenlayers im zweiten geografischen Gebiet auf einer Wegstrecke oder einer Fortbewegungsroute oder in der aktuellen Umgebung bereitgestellt werden.
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Das heißt, auf der Grundlage einer für ein bestimmtes erstes geografisches Gebiet generierten Sichtbarkeitskarte, wird ein Abgleich mit einem zweiten hiervon unabhängigen Kartentyp beziehungsweise Kartenlayer zum Zwecke der Generierung einer geografischen Karte vorgenommen. Dieser zweite Kartentyp beinhaltet unabhängig von der Sichtbarkeitskarte vorzugsweise Geokoordinaten als Geokoordinaten-Punkte oder auch Geokoordinaten als Geokoordinaten-Polygone, die dann mit den nicht-sichtbaren Gitterquadraten der Sichtbarkeitskarte und den sichtbaren Gitterquadraten der Sichtbarkeitskarte geodätisch abgeglichen werden und anschließend für die weitere Darstellung entsprechend als sichtbar oder nicht-sichtbar indiziert werden.
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In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dem zweiten Kartentyp das gleiche geodätische Referenzsystem wie der Sichtbarkeitskarte zugeordnet. Dieses geodätische Referenzsystem kann hierbei ein global definiertes geodätisches Referenzsystem sein, wie ein auf dem Erdellipsoid basierendes geodätisches Referenzsystem, beispielsweise das World Geodetic System 1984 (WGS 84) als geodätisches Referenzsystem für Positionsangaben auf der Erde, oder ein auf einem lokalen Koordinatensystem beruhendes geodätisches Referenzsystem mit einer höheren Genauigkeit in kleineren geografischen Gebieten, beispielsweise das Gauß-Krüger-Koordinatensystem als kartesisches Koordinatensystem zur Darstellung kleinerer geografischer Gebiete der Erde mit metrischen Koordinaten.
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Das zweite geografische Gebiet, in dem die Fusion aus Sichtbereichen der Sichtbarkeitskarte mit dem zweiten Kartentyp zur Darstellung in der geografischen Karte vorgenommen wird, kann hierbei ein Teilgebiet des ersten geografischen Gebiets und damit einen Ausschnitt des ersten geografischen Gebiets darstellen oder das zweite geografische Gebiet wird genauso groß wie das erste geografische Gebiet gewählt, so dass sich diese beiden geografischen Gebiete vollständig überlappen.
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Der zweite Kartentyp kann insbesondere jegliche Informationen und damit Geoobjekte beinhalten, die geodätisch erfasst und referenziert werden können. Insbesondere können für den zweiten Kartentyp bestimmte geodätisch erfasste und referenzierte Geoobjekte in Form von einzelnen Punkten wie beispielsweise für Points of Interest (POIs) herangezogen werden oder in Form von Linien oder Wegepunkten wie beispielsweise für Straßen oder Wegenetze herangezogen werden oder in Form von frei fliegenden Polygonen wie beispielsweise für Gebäudeumrisse herangezogen werden oder in Form von Flächen wie beispielsweise für ausgewählte Sondergebiete herangezogen werden. Somit kann bei den letzteren genannten Karteninhalten beziehungsweise Geoobjekten eine Darstellung des für einen sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets bewegenden Beobachter sichtbaren Verlaufs von bestimmten Sondergebieten wie Naturschutzgebieten dargestellt werden oder eine Darstellung des für einen sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets bewegenden Beobachter sichtbaren Verlaufs von Fließgewässern wie Flüssen oder Bächen dargestellt werden.
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In einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung erfolgt eine Bewegung des Beobachters innerhalb des zweiten geografischen Gebiets unter Zuhilfenahme des Navigationssystems eines Fahrzeugs. Die sichtbaren oder nicht-sichtbaren Karteninhalte beziehungsweise Geoobjekte für einen sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets bewegenden Beobachter und insbesondere für einen unter Zuhilfenahme des Navigationssystems eines Fahrzeugs innerhalb des zweiten geografischen Gebiets navigierenden Beobachter, werden insbesondere auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs dargestellt. Beispielsweise werden die sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereiche und damit Karteninhalte beziehungsweise Geoobjekte dynamisch während der Routenführung entlang einer Navigationsroute während der Fahrt des Fahrzeugs auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs dargestellt oder vor der Fahrt des Fahrzeugs im Rahmen einer geplanten Routenführung entlang einer Navigationsroute auf einer Anzeigevorrichtung des Fahrzeugs dargestellt. Es kann auch vorgesehen werden, dass Navigationsanweisungen für einen Fahrer dynamisch in Abhängigkeit davon erzeugt oder ausgewählt werden, welche Orientierungsobjekte in der Umgebung (z.B. ein Kirche oder eine Ampel oder allgemein ein POI - Point of Intgerest oder ein Verkehrsinfrastrukturelement) aktuell für den Fahrer sichtbar ist, z.B. als Navigationsanweisung: „Fahren Sie vorne hinter der Kirche rechts“, was voraussetzt, dass die Kirche überhaupt von der Position des Fahrers aus sichtbar ist. Somit kann also die Geoposition des Fahrzeugs ermittelt werden, ein sich daraus ergebender Sichtbarkeitsbereich mittels des Verfahrens ermittelt werden und daraufhin für eine Navigationsassistenz eine Auswahl eines Orientierungsobjektes für eine Navigationsansage ausgewählt werden und die derart konstruierte Navigationsansage an einen Fahrer des Fahrzeugs ausgegeben werden. Anstelle eines Fahrzeugs kann dies auch für ein mobiles Endgerät durchgeführt werden, also z.B. für ein Smartphone oder eine AR-Brille (AR - Augmented Reality).
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Das Fahrzeug, bei dem die sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereiche und damit Karteninhalte beziehungsweise Geoobjekte für einen sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets bewegenden Beobachter dargestellt werden, kann hierbei als Kraftfahrzeug oder Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen, oder als Lastkraftwagen oder als Personenbus ausgebildet sein.
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Mit dem vorgeschlagenen Verfahren zur Darstellung von Karteninhalten einer geografischen Karte können vorteilhafterweise die innerhalb eines bestimmten geografischen Gebiets für einen Beobachter sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereiche für die anhand des Kartenlayers der zweiten geografischen Karte beliebig vorgebbare Karteninhalte beziehungsweise Geoobjekte auf einfache Weise angezeigt werden. Insbesondere können vorteilhafterweise diese innerhalb eines bestimmten geografischen Gebiets für einen Beobachter sichtbaren oder nicht-sichtbaren Bereiche für die anhand des Kartenlayers der zweiten geografischen Karte beliebig vorgebbare Karteninhalte beziehungsweise Geoobjekte auf einfache Weise für einen sich innerhalb des zweiten geografischen Gebiets bewegenden Beobachter während des Bewegungsvorgangs des Beobachters angezeigt werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere bei einem Assistenzsystem eines Fahrzeugs eingesetzt, das insbesondere auch eine Anzeigevorrichtung aufweist, vorzugsweise wird das erfindungsgemäße Verfahren bei einem Navigationssystem eines Fahrzeugs mit einer entsprechenden Anzeigevorrichtung eingesetzt.
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Weiterhin beansprucht wird auch ein Fahrzeug, das mindestens ein derartiges Assistenzsystem aufweist.
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Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:
- 1 ein Höhenprofil und einen Ausschnitt der Gitterquadrate einer geografischen Karte zur Generierung einer Sichtbarkeitskarte,
- 2 ein Beispiel für die Kartendarstellung einer geografischen Karte auf Basis der Fusionierung einer Sichtbarkeitskarte mit einem zweiten Kartentyp und
- 3 ein weiteres Beispiel für die Kartendarstellung einer geografischen Karte auf Basis der Fusionierung einer Sichtbarkeitskarte mit einem zweiten Kartentyp.
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Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsbeispiele auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
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In den Figuren sind funktionsgleiche Elemente jeweils mit denselben Bezugszeichen versehen.
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Wie in der 1 dargestellt, wird zunächst eine Sichtbarkeitskarte 1 in einem ersten geografischen Gebiet 3 anhand eines Höhenprofils 5 des ersten geografischen Gebiets 3 generiert, wodurch großflächig sichtbare Bereiche 11 im ersten geografischen Gebiet 3 bestimmt werden. Diese topografisch oberflächenbasierte Berechnung der sichtbaren Bereiche 11 innerhalb des ersten geografischen Gebiets 3 wird auf Basis eines das Höhenprofil 5 der Oberfläche der Erde abbildenden und damit geodätisch referenzierten Kartenmaterials vorgenommen. Für eine Beobachterposition eines Beobachters 12 und insbesondere für einen sich innerhalb des ersten geografischen Gebiets 3 bewegenden Beobachters 12, werden demnach die jeweils sichtbaren Bereiche 11 auf solchen geodätisch referenzierten Karten in einem bestimmten geografischen Gebiet 3 bestimmt und ebenso die jeweils nicht-sichtbaren Bereiche 15 auf solchen geodätisch referenzierten Karten in einem bestimmten geografischen Gebiet 3 bestimmt. Anhand dieser sichtbaren Bereiche 11 und nicht-sichtbaren Bereiche 15 wird hieraus eine Sichtbarkeitskarte 1 für dieses geografische Gebiet 3 generiert. Hierzu erfolgt für die Pixel beziehungsweise Gitterquadrate 6 des Quadratgitters in diesem bestimmten geografischen Gebiet 3 eine Berechnung der sichtbaren Pixel beziehungsweise sichtbaren Quadrate 7 anhand der Bestimmung der Steigung von Sichtgeraden 9 entlang des Höhenprofils 5 der Pixel beziehungsweise Gitterquadrate 6 eines Rasterbilds 16.
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Gemäß der 2 und der 3 erfolgt anschließend in einem bestimmten durch Breitengrade φ und Längengrade λ festgelegten geografischen Gebiet auf Grundlage der Sichtbarkeitskarte 1, eine Fusionierung der Sichtbarkeitskarte 1 mit einem für ein bestimmtes zweites geografisches Gebiet 4 vorliegenden und geodätisch referenzierte Karteninhalte beinhaltenden zweiten Kartentyp 2 zu einer geografischen Karte 10. Hierdurch wird in der geografischen Karte 10 die Sichtbarkeit von Geoobjekten 13, 14 in den Karteninhalten des zweiten Kartentyps 2 anhand der sichtbaren Bereiche 11 ermittelt und dies dann als Kartendarstellung der geografischen Karte 10 insbesondere auf einer Anzeigevorrichtung dargestellt, vorzugsweise auf einer Anzeigevorrichtung eines mobilen Endgeräts oder insbesondere eines Fahrzeugs.
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Wie in der 2 zu sehen ist, stimmt das zweite geografische Gebiet 4 des zweiten Kartentyps 2 mit dem ersten geografischen Gebiet 3 der Sichtbarkeitskarte 1 in seiner Positionierung überein, so dass diese beiden geografischen Gebiete 3, 4 die gleichen durch Breitengrade φ und Längengrade λ festgelegten Gebietsgrenzen aufweisen und damit für die Generierung der geografischen Karte 10 vollständig überlappen.
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Wie in der 3 zu sehen ist, stimmt das zweite geografische Gebiet 4 des zweiten Kartentyps 2 mit dem ersten geografischen Gebiet 3 der Sichtbarkeitskarte 1 in seiner Positionierung nicht vollständig überein, so dass diese beiden geografischen Gebiete 3, 4 für die Generierung der geografischen Karte 10 nicht vollständig überlappen und damit auch nicht die gleichen durch Breitengrade φ und Längengrade λ festgelegten Gebietsgrenzen aufweisen.
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Basierend auf den anwenderspezifischen Karteninhalten des zweiten Kartentyps 2 können somit durch das erfindungsgemäße Verfahren einem Anwender mittels eines Assistenzsystems, insbesondere mittels eines Assistenzsystem eines Fahrzeugs, in seiner Umgebung umgebungsbezogene Informationen mittels der geografischen Karte 10 angeboten werden unter Berücksichtigung der tatsächlichen visuellen Sichtbarkeit von Geoobjekten 13, 14.
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Wie insbesondere in der 2 zu sehen ist, können anhand eines geografische Geoobjekte 13, 14 im zweiten geografischen Gebiet 6 beinhaltenden zweiten Kartentyps 2, in der geografischen Karte 10 beispielsweise sichtbare Points of Interests als einzelne Geoobjekte 13 oder sichtbare Flussverläufe als linienförmige strukturierte Geoobjekte 14 entsprechend der ermittelten sichtbaren Bereiche 11 ausgehend vom Beobachtungspunkt des Beobachters 12 indiziert werden.
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Im Zusammenhang mit eines Points of Interests als Geoobjekte 13 beinhaltenden zweiten Kartentyps 2, kann ein Assistenzsystem als Anwendungsprogramm, insbesondere ein Assistenzsystem eines Fahrzeugs, in der geografischen Karte 10 beispielsweise alle sichtbaren Points of Interests als Geoobjekte 13 in einem Umgebungsbereich von beispielsweise 5 km um einen Beobachtungspunkt des Beobachters 12 herum darstellen oder in der geografischen Karte 10 alle Straßen und deren Streckenabschnitte darstellen, von denen aus ein bestimmter Point of Interest als Geoobjekt 13 sichtbar ist. Auch kann ein Assistenzsystem als Anwendungsprogramm, insbesondere ein Assistenzsystem eines Fahrzeugs, in der geografischen Karte 10 beispielsweise beim Betreten eines Sichtbereichs 11 für eine Sehenswürdigkeit wie beispielsweise einer Festung oder einer Kirche, einen Hinweis darauf geben, wo sie sich diese Points of Interests als Geoobjekte 13 befinden, so dass diese von einem Beobachter 12 beziehungsweise Anwender betrachtet werden können. Weiterhin kann ein Assistenzsystem als Anwendungsprogramm, insbesondere ein Assistenzsystem eines Fahrzeugs, einem Anwender in der geografischen Karte 10 Lokalitäten für Pausen oder Zwischenstopps während einer Reise unter Berücksichtigung der Sichtbarkeit von Geoobjekten 13 anbieten. Insbesondere kann ein Assistenzsystem einem Anwender in der geografischen Karte 10 als Lokalitäten für Pausen oder Zwischenstopps solche Orte anbieten, an denen bestimmte Points of Interests als Geoobjekte 13 sichtbar sind. Darüber hinaus kann in der geografischen Karte 10 die Eigenschaft der Sichtbarkeit von Points of Interests als Geoobjekte 13 in einem bestimmten geografischen Gebiet 6 auch im Rahmen von Ratespielen eine Anwendung finden..
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Sichtbarkeitskarte
- 2
- zweiter Kartentyp
- 3
- erstes geografisches Gebiet
- 4
- zweites geografisches Gebiet
- 5
- Höhenprofil
- 6
- Gitterquadrate
- 7
- sichtbare Gitterquadrate
- 8
- nicht-sichtbare Gitterquadrate
- 9
- Sichtgeraden
- 10
- geografische Karte
- 11
- sichtbare Bereiche
- 12
- Beobachter
- 13
- Geoobjekt POI
- 14
- Geoobjekt Flussverlauf
- 15
- nicht-sichtbare Bereiche
- 16
- Rasterbild
- φ
- Breitengrad
- λ
- Längengrad
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10 2019 002 574 A1 [0003]
- KR 20110085107 A [0004]