專利名稱：具有集成在遙控單元內(nèi)的攝像機的大地測量系統(tǒng)的制作方法
具有集成在遙控單元內(nèi)的攝像機的大地測量系統(tǒng)本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分的包括用于確定在規(guī)定的坐標系內(nèi)的目標位置的位置確定單元尤其是總站或GNSS模塊以及配備有測量桿的用于在規(guī)定坐標系內(nèi)標測和/或位置確定目標點的移動瞄具的測量系統(tǒng)、根據(jù)權(quán)利要求7的用于本發(fā)明的測量儀的移動瞄具、根據(jù)權(quán)利要求11的用于本發(fā)明瞄具的移動遙控單元以及根據(jù)權(quán)利要求14的用于利用本發(fā)明測量系統(tǒng)標測和/或確定目標點位置的方法。為了測量一個或尤其是多個目標點，從古代就知道了大量的大地測量儀。在這里，作為空間標準數(shù)據(jù)記錄下測量儀相對于待測目標點的距離和方向或者說角度以及尤其是連同或許有的參考點一起掌握測量儀的絕對位置。這種大地測量儀的眾所周知的例子是經(jīng)緯儀、視距儀和也被稱為電子視距儀或計算機視距儀的總站。現(xiàn)有技術(shù)中的大地測量儀例如在公開文獻EP1686350里有所描述。這樣的儀器具備電子傳感器測角測距功能，上述功能允許關(guān)于所選目標的方向確定和距離確定。角度參數(shù)或距離參數(shù)此時在儀器的內(nèi)部參照系中被求出并且必須為了絕對位置測量而或許還要與外部參照系關(guān)聯(lián)起來。在許多大地測量應(yīng)用中如此進行多點測量，在那里安置專門設(shè)計的瞄準目標。它們大多由帶有用于限定測量行程或測量點的可瞄準標記或反射器的垂桿構(gòu)成。因此，也可通過中央大地測量來測量更多的目標物，但這必然要識別目標物。在這樣的測量任務(wù)中，為了控制測量過程以及為了確定或記錄下測量參數(shù)，大量數(shù)據(jù)、指令、語言和其它信息在目標物尤其是目標物側(cè)的手持式數(shù)據(jù)測量儀和中央測量儀之間被傳輸。這樣數(shù)據(jù)的例子是目標物身份(Identifikation)、垂桿傾斜度、反射器對地高度、反射器常數(shù)或測量值例如溫度或大氣壓。現(xiàn)代的總站具備微處理器，用于對所獲得的測量數(shù)據(jù)進行數(shù)字繼續(xù)處理和存儲。該儀器一般儀緊湊的整體結(jié)構(gòu)形式來制造，其中大多數(shù)同軸的測距和測角元件以及計算單元、控制單元和存儲單元被集成到一臺儀器中。根據(jù)總站的擴建級，集成有用于瞄準鏡頭機動化的機構(gòu)、用于無反射器行程測量的機構(gòu)、用于自動目標搜索和跟蹤的機構(gòu)以及用于遙控整個儀器的機構(gòu)。從現(xiàn)有技術(shù)中知道的總站還具備無線電數(shù)據(jù)接口用于建立與外圍組成部件例如像數(shù)據(jù)獲取裝置的無線連接，其尤其可以呈手持式數(shù)據(jù)記錄儀、遙控單元、野外計算機、筆記本電腦、小型計算機或者PDA的形式。利用數(shù)據(jù)接口，可以輸出由總站獲得并存儲的測量數(shù)據(jù)以進行外部繼續(xù)處理，將外部獲得的測量數(shù)據(jù)讀入該總站以便存儲和/或繼續(xù)處理，尤其在移動野外應(yīng)用中輸入或輸出遙控信號以便遙控該總站或者其它的外部部件，和將控制軟件轉(zhuǎn)錄到該總站中。為了瞄準或者說對準待測目標點，上述類型的大地測量儀例如具有光學瞄準器例如像光學望遠鏡作為瞄具。該光學瞄準器一般可以繞豎立軸線和繞水平傾轉(zhuǎn)軸線相對于測量儀底座轉(zhuǎn)動，從而瞄準器可通過回轉(zhuǎn)和傾轉(zhuǎn)對準待測點?，F(xiàn)代的儀器可以除了光學視覺通道外被集成到光學瞄準器中并且例如具有同軸取向或平行取向的用于圖像拍攝的攝像機，在這里，所拍攝的圖像尤其能作為實時圖像在顯示控制單元的顯示器上和/或在遙控用外圍裝置如像數(shù)據(jù)記錄儀或遙控單元的顯示器上加以顯示。瞄具的光學組件此時可具有手動調(diào)焦例如調(diào)節(jié)螺釘用于改變聚焦光學組件的位置，或者具備自動聚焦，在這里，焦點位置的改變例如通過伺服馬達來實現(xiàn)。用于大地測量儀的光學瞄準器的自動聚焦機構(gòu)例如由DE19710722、DE19926706 或者 DE19949580 所公開。此外，目標反射器的瞄準尤其是可以借助在數(shù)據(jù)記錄儀或遙控單元的顯示器上顯示給使用者的實時圖像來實現(xiàn)，其由一個例如同軸設(shè)置在光學瞄準器中或者以平行于光學瞄準器的取向設(shè)置的作為總站瞄具的攝像機來提供。據(jù)此，使用者可以根據(jù)實時圖像將總站相應(yīng)對準至期望的可在實時圖像中看到的目標。EP1734336公開一種包括貓具的測量系統(tǒng),它具有反射器和光學接收和發(fā)射器。在此提出了將瞄具的光學發(fā)射器尤其用于支持自動目標搜索過程。因此，該目標物在接收了搜索光或測量光之后依據(jù)瞄具的發(fā)射器將自身身份例如像反射器編號或反射器類型回發(fā)給測量站。該測量站為此可以識別所搜索的目標物并且關(guān)于目標物來最佳配置。EP1573271也公開一種包括光學發(fā)射器的瞄具，其中在接收了測量儀的測量光后，該瞄具發(fā)回一個光學信號，它與瞄具的自身身份協(xié)調(diào)一致。從現(xiàn)有技術(shù)中已知的測量系統(tǒng)的共同點是，在或許也使用攝像機的情況下使瞄具或者說配設(shè)有瞄具的測量桿被固定不動的位置確定單元例如像總站被瞄準或者觀察。但沒有公開在使用由固定不動的位置確定單元所記錄下的圖像數(shù)據(jù)的情況下自動引導操作者至規(guī)定的目標點以便標測該目標點，因此，如果要保證精確的目標點標測，則該標測過程對于操作者來說是相對辛苦的且牽扯到用時相當長。為了解決該問題，在US7222021或者對應(yīng)的EP1293755中提出一種測量系統(tǒng)，該測量系統(tǒng)在此文獻中被稱為操作者指引系統(tǒng)，它具有相當于固定不動的位置確定單元的固定不動的基準站，其配備有成像機構(gòu)例如像攝像機和具有移動瞄具功能的移動站，移動站配備有顯示機構(gòu)例如像用于基于所存儲的顯示使用者當前位置的顯示器，用于根據(jù)所存儲的地貌圖形或地貌數(shù)據(jù)和固定不動的測量單元所看到的當前圖像來顯示使用者當前位置。還公開了可如何利用在從包含攝像機圖像的針對移動站測量的位置數(shù)據(jù)中由固定不動的測量站當前存儲的數(shù)據(jù)與目標點規(guī)定位置之間的關(guān)系通過在瞄具顯示器上的標記將操作者指引向目標點，例如通過借助顯示器上的箭頭的方向指示。雖然可以利用如US7222021或?qū)?yīng)的EP1293755所述的系統(tǒng)來加速目標點標測過程。但從該公開內(nèi)容無法推導出改善目標點標測精度的可行方式，因為移動站不具有自身的圖像獲取機構(gòu)，并且只由遙遠的固定不動的總站獲取真實圖像，而為了引導移動站例如像具有反射器的垂桿，只在移動顯示器上使用由俯瞰透視圖合成的計算視圖。W02010/080950實質(zhì)上公開了垂桿和安裝在(根據(jù)附圖)上端用于確定目標點方位的攝像機。要注意的是，該攝像機的定位可能引使用者遮擋圖像而限制了儀器操作能力。提到了與經(jīng)緯儀或者說總站的連接，但沒有關(guān)于圖像數(shù)據(jù)的坐標/關(guān)聯(lián)的公開內(nèi)容。在此文獻中沒有說明將所安裝的攝像機或者其數(shù)據(jù)對垂直的可能精確定位用到目標點上。本發(fā)明的任務(wù)是提供一種測量系統(tǒng)和用于該測量系統(tǒng)的相應(yīng)單元以及相應(yīng)的測量方法，借此進一步加快目標點的標測和/或位置的工作過程，在操作者方面進一步加以簡化，并且尤其可以改善工作過程的精確性或者說精度。本發(fā)明的另一個任務(wù)是提供一種可能性，即，被標測目標點的實際位置與固定不動的位置確定單元的所存儲的當前數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地在標測時刻被存起來并在那里記錄在案。
本發(fā)明的主題是一種包括位置確定單元且尤其是總站或GNSS模塊的測量系統(tǒng)，用于確定在規(guī)定的坐標系中的目標位置，以及是一種用于在坐標系內(nèi)標測和/或位置確定目標點的移動瞄具。該瞄具具有測量桿，可使其下端接觸到目標點?？梢栽跍y量桿上安裝目標，其目標位置可被高精度確定。該目標尤其可以呈可依據(jù)總站來測量的測量反射器的形式，例如呈反射棱鏡形式，或者呈與位置確定單元的GNSS模塊處于數(shù)據(jù)連接的GNSS天線的形式。該位置確定單元例如確定在水平方向和豎直方向上的角度以及距目標例如像棱鏡的距離。對于包括含GNSS模塊的位置確定單元實施方式的本發(fā)明測量系統(tǒng)，例如該移動瞄具配備有在測量桿上的GNSS天線，從而可以從GNSS測量中確定目標當前位置。作為用于本發(fā)明測量系統(tǒng)的位置確定單元，原則上考慮使用所有的實施方式，尤其是總站像經(jīng)緯儀或GNSS模塊(GNSS=全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)，例如像本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的且簡稱為GPS的全球定位系統(tǒng))，就像從現(xiàn)有技術(shù)中針對大地測量系統(tǒng)所公開的那樣，此時它們根據(jù)本發(fā)明滿足尤其是對與移動瞄具數(shù)據(jù)相關(guān)的通訊的要求。因此，以下沒有進一步介紹該位置確定單元的特別合適的實施方式。另外，移動瞄具包括用于測量系統(tǒng)的手持式遙控單元。該遙控單元具有電子圖形顯示器并且可如此插裝在測量桿的承座上，即，該遙控單元在插裝狀態(tài)中相對于安裝在測量桿上的目標處于固定位置關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，該遙控單元包括用于在規(guī)定的拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機。另外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)有與該位置確定單元和該攝像機處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，借此依據(jù)對該固定位置關(guān)系和該規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)所確定的目標位置，使攝像機的圖像數(shù)據(jù)在該坐標系內(nèi)與這些目標點空間關(guān)聯(lián)起來。遙控單元的相對于安置在測量桿上的目標以及相對于測量桿下端的固定位置關(guān)系必須是已知的或者至少測量一次并存儲在系統(tǒng)數(shù)據(jù)中，或者可以利用與該移動瞄具或所插裝的帶有相應(yīng)攝像機的遙控單元相連的儀器在針對目標點的測量時刻或者說標測時刻相對于相應(yīng)過程實時測量并且記錄下來。作為適用于這種基于移動瞄具或遙控單元的位置確定的測量單元，例如適用基于在已知的頻率范圍的激光測量、超聲波測量、雷達測量或無線電波測量的已知系統(tǒng)，其可與移動貓具相連或被集成在其中或者說遙控單元中。為了關(guān)于該固定不動的位置確定單元的、對應(yīng)于移動瞄具的遙控單元的位置確定，也可以在采用另一攝像機的情況下使用立體攝影測量技術(shù)，該另一攝像機或是安裝在該固定不動的位置確定單元上以便從那里觀測，或是安裝在移動瞄具上。為確定該遙控單元或相應(yīng)的攝像機相對于測量桿的傾斜度，可以設(shè)置傾斜度傳感器，或者在遙控單元或者對應(yīng)的攝像機關(guān)于測量桿軸線取向時規(guī)定安裝用預(yù)定角度(例如45°或90)。該遙控單元或相應(yīng)的攝像機的(方位)取向例如可以利用尤其是電子的指南針來確定，該指南針例如被集成在遙控單元、測量桿或目標中?；蛘撸摐y量桿連同安裝在其上的遙控單元和攝像機在一個已知的方向上例如相對于位置確定單元、太陽或由位置確定單元瞄準的已知位置來取向。就是說，關(guān)于該移動瞄具(即垂桿連同所安裝的目標和固定地即在已知位置上插裝的遙控單元)在規(guī)定坐標系內(nèi)的空間取向，或是能以相關(guān)的固定假定條件為出發(fā)點，例如像測量桿在測量位置上總保持鉛垂并且遙控單元的方位取向總是在總站方向、北向或者太陽方向上，或是也可設(shè)置尤其適用于此的多個傳感器(例如像用于確定測量桿的當前傾斜度的雙軸傾斜度傳感器和用于瞄具的方位取向的指南針)。優(yōu)選的是，所述的攝像機、顯示器、位置確定單元以及圖像處理分析單元如此設(shè)計和合作，根據(jù)當前確定的目標位置，一個或多個在攝像機視界內(nèi)的且其空間坐標是已知的被標測或被測的目標點連同該攝像機圖像可在顯示器內(nèi)被顯示。此時，用于該目標點的標記有利地根據(jù)其位置按照疊加在攝像機圖像上的方式顯示在該顯示器上。尤其有利的是，由該攝像機拍攝下的連串影片在顯示器上被實況顯示，并且同時與所顯示的連串影片疊加地，根據(jù)當前確定的目標位置，一個或多個其空間坐標是已知的待標測的或者說待測的目標點在攝像機圖像中被標記出并且在顯示器上被顯示出來。攝像機和顯示器有利地如此設(shè)置在該遙控單元上并且如此取向，該顯示器的面法線的取向基本上平行于攝像機拍攝方向。此時，顯示器光軸和攝像機光軸最好基本同軸、但視向相反地取向。換句話說，這意味著允許操作者根據(jù)所顯示的存儲數(shù)據(jù)和對應(yīng)的標記在顯示器中直接校驗待標測目標點的位置。通過這樣的直視模式(Durchsicht-Modus),允許實際出現(xiàn)的目標點標記與其規(guī)定的安置的很精確重合以及允許在其當前時刻與(固定不動的)位置確定單元的同時記錄下的數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)地同時存儲和精確記錄下目標安放。這樣的應(yīng)用可能性在已知的現(xiàn)有技術(shù)中既未被公開，也未予以教導。攝像機最好如此取向，在遙控單元安裝在測量桿上的狀態(tài)中，測量桿下端處于攝像機的視界內(nèi)。同樣優(yōu)選的是，在遙控單元安裝在測量桿上的狀態(tài)中，通過測量桿結(jié)構(gòu)來保證遙控單元相對于安裝目標的固定位置關(guān)系。該遙控單元的圖像處理分析單元相對于目標的固定位置關(guān)系尤其可以借助以下手段來可供使用:-存儲器，其中存儲有該固定位置關(guān)系，-位置關(guān)系確定機構(gòu)，它可以確定該遙控單元距目標的當前距離和/或當前取向尤其是遙控單元的方位取向和/或仰角取向，具體說，在這里該位置關(guān)系確定機構(gòu)具有間距傳感器和/或集成到該遙控單元中的指南針和/或集成到該遙控單元中的斜度傳感器，-輸入機構(gòu)，從而關(guān)于該固定位置關(guān)系的數(shù)據(jù)可由使用者來輸入，-數(shù)據(jù)記錄，其在該測量桿上尤其是承座上以電子或圖形方式存儲，該數(shù)據(jù)記錄包含關(guān)于由測量桿保證的固定位置關(guān)系的信息，以及設(shè)于該遙控單元內(nèi)的讀取機構(gòu)，從而可在遙控單元側(cè)讀取該數(shù)據(jù)記錄。本發(fā)明的另一個主題是用于本發(fā)明測量系統(tǒng)的移動瞄具，它具有測量桿，測量桿下端可被置于與目標點相互接觸。在測量桿上可以安裝有目標，其目標位置可被高精度確定。該目標可以尤其呈可結(jié)合總站來測量的測量反射器或者與該位置確定單元的GNSS模塊處于數(shù)據(jù)連接的GNSS天線的形式。另外，該移動瞄具包括用于測量系統(tǒng)的手持式遙控單元。該遙控單元具有電子圖形顯示器并且可如此插裝在測量桿的承座上，即，該遙控單元在插裝狀態(tài)中處于相對于安裝在測量桿上的目標的固定位置關(guān)系中。根據(jù)本發(fā)明，該遙控單元包括用于在規(guī)定的拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機。另外，根據(jù)本發(fā)明設(shè)有與該位置確定單元和該攝像機處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，借此依據(jù)對固定位置關(guān)系和該規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)確定的目標位置，使攝像機的圖像數(shù)據(jù)在該坐標系內(nèi)與所述目標點空間關(guān)聯(lián)起來。攝像機和顯示器如此有利地安置在遙控單元上并如此取向，容許操作者可利用攝像機俯瞰陸地地面，其中，顯示器面法線的取向基本上平行于攝像機的拍攝方向，尤其是其中，顯示器光軸和攝像機光軸基本上同軸取向，但是視向相反。在從屬權(quán)利要求中描述了根據(jù)本發(fā)明的用于本發(fā)明測量系統(tǒng)的移動瞄具的其它實施方式。本發(fā)明的另一個主題是用于本發(fā)明的移動瞄具的遙控單元。該遙控單元具有電子圖形顯示器并且可如此插裝在測量桿的承座上，即，該遙控單元在插裝狀態(tài)中相對于安置在測量桿上的目標處于固定位置關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，該遙控單元包括用于在規(guī)定的拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機。此時，設(shè)有與該位置確定單元和該攝像機處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，借此依據(jù)對該固定位置關(guān)系和規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)該確定的目標位置，使攝像機的圖像數(shù)據(jù)在該坐標系內(nèi)與這些目標點空間關(guān)聯(lián)起來。在從屬權(quán)利要求中描述了本發(fā)明遙控單元的其它實施方式。另外，本發(fā)明的主題是一種利用本發(fā)明的測量系統(tǒng)標測和/或確定目標點的位置的方法。該方法包括以下步驟:-將手持式遙控單元連同安裝在其上的攝像機插狀在測量桿上，可使測量桿的下端接觸到目標點，其中該遙控單元相對于安裝在測量桿上的目標以固定位置關(guān)系來安裝，-建立或者說保證用于移動瞄具尤其是遙控單元與該位置確定單元之間的數(shù)據(jù)交換的連接，-使攝像機對準要在此標測或測量目標點的地面，并且拍攝圖形以及在遙控單元的顯示器上連續(xù)或者按照規(guī)定的時間間隔顯示該圖形，-將相對于規(guī)定目標點和/或用于預(yù)定目標點的規(guī)定位置的標記、例如利用箭頭的方向指示和/或距離指示顯示到在顯示器內(nèi)的攝像機圖像中，-引導該瞄具，直至獲得測量桿下端的圖像與用于規(guī)定的目標點位置的標記重合，-標測或確定該目標點位置?？蛇x地，還可以采取對被標測目標點或位置確定的目標點的借助攝像機的圖像實時拍攝和存儲。本發(fā)明就其整體而言對使用者來說顯著簡化或簡易了用于目標點的標測和/或位置確定的工作過程，這關(guān)系到可實現(xiàn)的工作過程顯著加快。同時，本發(fā)明容許明顯提高目標點標測和位置確定時的精度。安裝在手持式遙控單元上的攝像機作為本發(fā)明主要特征改善了上述類型的測量系統(tǒng)，簡化并改善了上述工作過程的執(zhí)行，其做法是，測量桿下端的當前實時圖像在遙控單元攝像機圖像中用一個標記與一個目標點的規(guī)定位置或者存儲位置相疊加。攝像機的視頻流顯示待測陸地地面的當前視圖。這明顯不同于上述類型的已知系統(tǒng)的顯示可能方式，在那里，對于使用者來說，地面視圖一般是由與移動瞄具相結(jié)合的固定不動的位置確定單元的當前測量數(shù)據(jù)和所存儲的數(shù)據(jù)合成的，拋開在固定不動的位置確定單元和活動的瞄具之間的距離和方向不談，沒有考慮與移動瞄具相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。安裝在手持式遙控單元上的攝像機如上所述允許針對地面的〃直視模式〃，不會在攝像機相應(yīng)取向時強迫使用者本身總是要看向地面(尤其是直接在其下面或前面)，這讓使用者更易于前進，尤其在難以巡視的陸地上。當手持式遙控單元或安裝在其上的攝像機例如相應(yīng)配備有用于確定攝像機取向的傳感器時，根據(jù)本發(fā)明，也允許操作者從移動瞄具的位置拍攝待測地貌的俯瞰照片，其信息通過與固定不動的位置確定單元的關(guān)系看被轉(zhuǎn)換至其坐標系中。在陸地特別陡峭的情況下，或許會因為待測目標點位置無法再被精確投射到該遙控單元攝像機的當前圖像中而出現(xiàn)不利影響。對此，可以規(guī)定對針對待測目標點所顯現(xiàn)的位置標記進行修正，做法是，陸地的DTM(數(shù)字地面模型)被提出并同時考慮用于位置標記的相應(yīng)顯現(xiàn)。如果沒有陸地的DTM可供使用，則也可以將一個RM攝像機(范圍成像傳感器)集成在該遙控單元中，可借此在標測和測量過程之前或之中獲得地面模型并同時加以考慮(或者，作為替代方式結(jié)合立體攝像測量技術(shù))。以下將結(jié)合附圖示意所示的實施例來單純舉例詳細說明本發(fā)明的方法和本發(fā)明的裝置，在這里介紹了本發(fā)明的其它優(yōu)點。其中:

圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量系統(tǒng)；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)；圖3示出根據(jù)圖2的測量系統(tǒng)，附帶示出了在顯示器中被成像的測量桿下端相對于用于規(guī)定目標點的標記的方向指示；圖4示出了本發(fā)明測量系統(tǒng)的另一個可行實施方式；圖5示出了本發(fā)明測量系統(tǒng)的又一個可行實施方式；圖6示出了依據(jù)本發(fā)明遙控單元的顯示器上的圖像，本發(fā)明測量系統(tǒng)在野外使用中的工作方式；圖7示出了本發(fā)明瞄具的一個可行的實施方式；圖8示出了本發(fā)明瞄具的另一個可能的實施方式；圖9示出了包括GNSS模塊的移動瞄具，其中移動瞄具的所有組成部件被集成在一臺手持式僅器中；圖10示出了圖9所示的移動瞄具可以野外應(yīng)用的情況；圖11示出了圖9所示的移動瞄具的俯視圖；圖12不出了用于圖9和圖11所不的移動貓具的另一個變型實施方式的俯視圖。以下對附圖的說明針對的是本發(fā)明被用于目標點標測。本發(fā)明意義上的目標點位置確定按照與之完全相似的方式進行。本發(fā)明的所有之前描述和還將描述的實施方式可以任意組合并且也可以與上述的現(xiàn)有技術(shù)組合，除非另作明確規(guī)定。圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的測量系統(tǒng)。該測量系統(tǒng)包括呈總站形式的位置確定單元2和包括測量桿11的移動瞄具I，該測量桿具有下端13。在測量桿11上安裝有目標，它在此例子中呈可由總站2測量的測量反射器12’的形式。最好呈數(shù)據(jù)記錄器形式的且?guī)в酗@示器9的手持式遙控單元3被插裝在該測量桿的未示出的插座中。在顯示器9上顯示出作為總站2瞄具7的攝像機的所關(guān)注的實時圖像。該攝像機可以作為總站2瞄具7被集成在光學瞄準器中，具有相應(yīng)的光學組件。在移動瞄具I操作者的當前視角外，在攝像機實時圖像中作為標記20’顯示出陸地上的目標點20的規(guī)定位置。操作者一直改變其在陸地上的位置，直到他確定其當前位置與攝像機圖像內(nèi)的標記20’重合并隨后標測該目標點20。本發(fā)明的測量系統(tǒng)也可以來自現(xiàn)有技術(shù)的此功能性通過選擇相應(yīng)的顯示屏指示選項來操作。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的測量系統(tǒng)。與根據(jù)圖1的測量系統(tǒng)不同，在此工作方式中被插裝在測量桿11上的手持式遙控單元3在其底側(cè)配備有指向規(guī)定拍攝方向即在此例子中朝向地面的攝像機5。遙控單元3相對于安裝在測量桿11上的且作為目標的測量反射器12’以固定位置關(guān)系來裝設(shè)。在遙控單元3的顯示器9上顯示出攝像機5的實況視頻流。在上圖像中心，根據(jù)攝像機5的視界能看到測量桿11下端13的圖像13’。標記20’被顯現(xiàn)在攝像機圖像中，借此指示待標測目標點20的規(guī)定位置。這對應(yīng)于舉例情況，此時的目標點20的規(guī)定位置對應(yīng)于標記20’地位于攝像機5視界內(nèi)。為此，與從現(xiàn)有技術(shù)中知道的可能方式相比，明顯使目標點20的發(fā)現(xiàn)和標測變得簡單并且加速了標測過程。此外，可以顯著提高目標點標測的精度并且隨后也準確真實地記錄在案，這是因為目標點20的規(guī)定位置和其實際標測之間的重合控制不是由遙遠的攝像機來進行，而是直接在現(xiàn)場由移動瞄具I所攜帶的攝像機5來進行，在此例子中呈尖頭狀的測量桿下端13位于該攝像機5的視界內(nèi)。箭頭30代表攝像機5與未示出的圖像處理分析單元的數(shù)據(jù)連接，就像他從那里也連接至位置確定單元2那樣。結(jié)合對攝像機5的規(guī)定拍攝方向以及帶有攝像機5的遙控單元3與插裝在測量桿11上的測量反射器12’之間的固定位置關(guān)系的了解以及根據(jù)測量反射器12’的確定的當前目標位置20’，使該攝像機的圖像數(shù)據(jù)在位置確定單元2的規(guī)定的坐標系內(nèi)與一個或多個目標點20空間關(guān)聯(lián)起來。圖3基本上對應(yīng)于圖2所示的布置形式。還在顯示器9上示出了箭頭21，借此向使用者指出相對于目標點20的根據(jù)標記20’的規(guī)定位置的方向和距離。只要規(guī)定目標點20位置處于攝像機5視界外，則例如只示出一個方向箭頭，最好還包括距離指示，但沒有顯現(xiàn)的標記20’。圖4示出了本發(fā)明測量系統(tǒng)的一個可行實施方式，在這里，位置確定單元2呈總站形式，移動瞄具I包括安裝在測量桿11上的作為目標的棱鏡12’。遙控單元或者說對應(yīng)的攝像機的由箭頭31示出的尤其是方位取向例如可以利用尤其是電子的指南針來確定，指南針被集成到例如該遙控單元、該測量桿或該目標中?；蛘?，遙控單元或?qū)?yīng)的攝像機的(尤其是方位)取向也可以借助慣性傳感器尤其是轉(zhuǎn)速傳感器(陀螺儀)和/或加速度傳感器來確定。尤其是這些傳感器此時也可被集成到結(jié)構(gòu)緊湊的慣性測量單元IMU(Inertial Measuring Unit)中。但在另一個實施方式中，方位取向也可無需附加傳感器來確定。例如可以結(jié)合關(guān)于由瞄具所走過的行程(目標運動歷史)的數(shù)據(jù)與攝像機數(shù)據(jù)(即關(guān)于被拍地面(在哪個方向)如何在瞄具前進運動中經(jīng)過該攝像機圖像的數(shù)據(jù))的組合來確定該方位取向。另外，將結(jié)合圖9再次詳細介紹用于確定遙控單元的方位取向的方法。虛線32表示在總站2和作為移動瞄具I的目標的棱鏡12’之間的距離和方向的確定，這可利用已知的大地測量系統(tǒng)技術(shù)來實現(xiàn)。圖5示出了本發(fā)明測量系統(tǒng)的又一個可行實施方式，在這里，瞄具I具有該位置確定單元，其中該位置確定單元呈GNSS模塊15形式并被安裝在測量桿11上，其中，GNSS天線12’ ’作為目標被集成在所述GNSS模塊中。在遙控單元3與作為移動瞄具I的目標的GNSS天線12’ ’兩者之間的固定位置關(guān)系將通過已知的測量桿11尺寸和結(jié)構(gòu)以及用于遙控單元的未示出的承座的設(shè)計例如遙控單元相對于水平面的預(yù)定傾斜角度例如像10°來保證。為了能提高由瞄具的GNSS模塊15所確定的GNSS天線12’’目標位置的精度，就像大地測量領(lǐng)域的技術(shù)人員所知道的那樣，GNSS模塊處于與基準站14的數(shù)據(jù)交換中。例如此時基準站14可以是具有所安裝的自身GNSS模塊15’的總站，其野外位置是很準確地知道的或者以其它方式被確定的，從而起到基準站14作用的總站因而可推導出GNSS校正數(shù)據(jù)并提供使用。箭頭33此時表示由瞄具I的GNSS模塊15和由基準站14的GNSS模塊15’為了位置確定而接收的GNSS衛(wèi)星信號33，箭頭34表示為了 GNSS校正數(shù)據(jù)傳輸以及或許為了附加數(shù)據(jù)傳輸而交換的無線電信號34。圖6示出了在結(jié)合本發(fā)明遙控單元3的顯示器9上的圖像用在野外時的本發(fā)明測量系統(tǒng)的工作方式。在顯示器9上顯示出攝像機5圖像的實況視頻流。手持式遙控單元3插裝在測量桿11上。在顯示器9上的實況視頻流中，通過攝像機5看到測量桿11下端13的圖像13’，標記20’’表示其當前位置。另外，在攝像機5圖像中顯現(xiàn)用于規(guī)定位置的標記20’以便標測該目標點。“dx”和“dy”在此視圖中在位置確定單元2或2’的坐標系內(nèi)表示位置20’和20’’之間的距離。取而代之，在本發(fā)明系統(tǒng)的另一個工作模式中當然也可以顯示一個箭頭以及對在根據(jù)標記20’’和20’的位置之間的方向和直接距離的指示。另外，可以在顯示器9內(nèi)提供不同攝像機的多個實況視頻流，例如移動瞄具I的攝像機5和作為固定不動的位置確定單元2的瞄具7的攝像機的(例如用在俯瞰攝像機功能中)實況視頻流。圖7不出了用于測量系統(tǒng)的本發(fā)明貓具I的一個實施方式。與圖4和圖5所不相似，根據(jù)圖7的移動瞄具I也具有測量桿11，在測量桿上端安裝有目標12 (例如反射器或集成在GNSS模塊中的GNSS天線)。目標12和測量桿11此時例如可以通過螺紋連接相互接合地構(gòu)成，從而目標12可通過擰緊被安裝在桿11上并通過擰松又與該桿分離。另外，設(shè)有包括作為瞄具I的一部分的電子圖形顯示器的遙控單元3，它可安裝在支座上，該支座設(shè)于測量桿11上，專門為了位置穩(wěn)定且固定地插裝遙控單元3。此時，通過相應(yīng)設(shè)計該支座保證了遙控單元3以相對于水平面的已知的俯仰斜角(例如以在0°和15°之間的固定俯仰斜角)插裝在測量桿11上，從而在測量桿11豎直就位時也知道遙控單元3的傾斜角度，或者例如可以根據(jù)一個整合加入的傾斜度測量儀來分別實際確定。另外，根據(jù)本發(fā)明，遙控單元3還具有攝像機5，其中例如通過校準來預(yù)定出攝像機5的視向和視界5’，因此其是已知的。該攝像機此時如此安置在例如遙控單元底面上(SP與顯示器側(cè)對置的遙控單元側(cè))，在遙控單元3安裝于測量桿11的狀態(tài)中，測量桿11的下端13 (即接觸尖端)位于視界5’內(nèi)。在遙控單元3和移動瞄具I的目標12之間的已知固定位置(即位置關(guān)系)通過測量桿11的已知尺寸和結(jié)構(gòu)以及用于遙控單元3的未示出的保持固定結(jié)構(gòu)來保證。例如，目標12距遙控單元3的攝像機5的豎向距離19是已知的以及攝像機5距測量桿11的水平距離是已知的(其在目標12居中安裝在桿11上時也對應(yīng)于攝像機5至目標12的水平距離)?；蛘?，在測量桿長度(即目標高度)已知時，也可以知曉攝像機5或者遙控單元3高于測量桿11下端13的高度18，或者結(jié)合被集成到遙控單元3中的電子測距儀(例如用于測量遙控單元3距地面的距離的激光測距儀)來實際測定，并且隨后從測量桿長度中減去高度18，以便能推斷出遙控單元5至目標12的豎直距離(進而攝像機5相對于目標12的位置關(guān)系)。根據(jù)本發(fā)明，此時又設(shè)有與位置確定單元(其確定目標位置)和攝像機5處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，借此依據(jù)對該固定位置關(guān)系和該規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)確定的目標位置，使攝像機5的圖像數(shù)據(jù)與待標測的目標點20空間關(guān)聯(lián)起來。尤其是此時攝像機5、顯示器、位置確定單元以及圖像處理分析單元式如此構(gòu)成和相互協(xié)作的，即根據(jù)當前確定的目標位置，位于攝像機5視界5’內(nèi)的其空間坐標已知的待標測的目標點20可連同攝像機圖像一起在顯示器內(nèi)被顯示出來，尤其是其中，用于目標點20的標記根據(jù)其在圖形中的位置疊加在攝像機圖像上地在該顯示器上被顯示出來。圖8示出了用于本發(fā)明瞄具I的與圖7相似的實施方式。如圖7所示，此時攝像機5和顯示器如此安置在遙控單元3上并如此取向，容許操作者可以借助攝像機5俯瞰陸地地面。但作為唯一的區(qū)別，攝像機現(xiàn)在如此安置在遙控單元3的底面上，S卩，該顯示器的面法線以0°至50°且尤其是10°至45°的角度、具體是大致30°角度相對于攝像機5的拍攝方向傾斜取向。此變型實施方式容許遙控單元相對于水平面略微傾斜地安裝在測量桿上，從而就人機工程學而言有利于使用者方便讀看顯示器并且簡單舒適地操作該遙控單
J Li ο另外，該攝像機也能取向可變地構(gòu)成，從而根據(jù)所選的用以將遙控單元安裝在垂桿上的傾斜角度，也能如此按規(guī)定地使攝像機拍攝方向傾斜，從而例如拍攝方向豎直向下或者至少保證測量桿的下尖端又位于攝像機視界內(nèi)。圖9示出了用于包括移動瞄具的本發(fā)明測量系統(tǒng)的實施方式，但不一定需要測量桿。該測量系統(tǒng)此時具有被集成到緊湊型手持式儀器3中的、用于在規(guī)定坐標系內(nèi)的目標點20標測和/或位置確定的移動瞄具。現(xiàn)在，根據(jù)此實施方式在該瞄具中集成以下部件:-作為位置確定單元構(gòu)成的GNSS模塊15，具有作為目標形成的集成為一體的GNSS天線12’ ’，用于在坐標系內(nèi)確定目標位置，-電子圖形顯示器9，-用于在手持式儀器工作位置上大致豎直指向下的規(guī)定拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機5，-傳感器16尤其是雙軸傾斜度測量儀，用于確定該儀器的俯仰和翻滾角35、36，-用于確定該儀器的方位取向31的方位確定單元，其中該方位取向尤其是對應(yīng)于儀器的偏航角，和-如此構(gòu)成的圖像處理分析單元，SP，*結(jié)合對攝像機5相對于目標的固定位置以及攝像機5的規(guī)定拍攝方向的了解，和*根據(jù)當前確定的目標位置、當前確定的俯仰和翻滾角35、36和當前確定的方位取向31，針對位于攝像機5視界內(nèi)的一個或多個其空間坐標已知的待標測目標點或被測目標點20，推導出在攝像機圖像內(nèi)的位置，并且將用于所述一個或多個目標點20的標記20’根據(jù)在攝像機圖像內(nèi)的位置與攝像機圖像疊加地顯示在顯示器9上。為了指明對應(yīng)于當前目標位置的地面位置13 (這如上所述在測量桿輔助下一般通過桿的下尖端來實現(xiàn))，現(xiàn)在可以在此實施例中設(shè)置一個自動(尤其是自對中或搖擺懸掛的)鉛垂指向下的激光指示器23，它將對應(yīng)于當前目標位置的可見的激光斑13依據(jù)激光射線23’投射到地面上。就是說，激光指示器23因此可以具體作為測量桿替代品并且也作為地面亮斑被攝像機拍到并在攝像機圖像中作為光斑13’被發(fā)現(xiàn)。使用者現(xiàn)在可以如在圖10所示的應(yīng)用場合中所示地以簡單方式如此挪動和前移該移動瞄具以便標測該目標點20，S卩，標記20’與投射至地面的且可在攝像機圖像中看到的激光斑13’重合。于是，在此最終位置上，搜索目標點最終準確地由地面激光斑指示并且可被標測。如果此時激光指示器還呈EDM模塊(EDM=電子測距)形式即配備有電子測距功能(為此例如可以設(shè)置適用于背景反射光的接收器)，則還可以確定移動儀器相對于背景的當前高度18。如此確定的儀器對地高度18在之前附圖所示的實施例中對應(yīng)于已知的測量桿長度，可借此在之前的例子中推導出用于目標對地高度的值。該儀器和相應(yīng)的攝像機5的尤其是方位的取向如箭頭31所示例如利用一個例如被集成到該儀器中的尤其是電子的指南針來確定?；蛘?，儀器或?qū)?yīng)的攝像機的方位取向也可以借助慣性傳感器(它們另外也能確定該儀器的相對俯仰和翻滾角)像尤其是轉(zhuǎn)速傳感器(陀螺儀)和/或加速度傳感器來確定。尤其是這些傳感器此時也能被集成在結(jié)構(gòu)緊湊的慣性測量單元IMU中。但是，該方位取向也可以無需附加的傾斜度測量傳感器或轉(zhuǎn)速測量傳感器來確定。例如可以依據(jù)關(guān)于瞄具所走過的行程(目標運動歷史)的數(shù)據(jù)與從在前進過程中用手持儀器對所掃過的背景表面拍攝到的一系列攝像機圖像中推導出的數(shù)據(jù)(例如關(guān)于被拍地面在瞄具前進過程中在哪個方向移動經(jīng)過攝像機圖像的數(shù)據(jù))的組合來確定該方位取向。對此，在連串攝像機圖像中跟蹤隨時間而變的表面信息并且結(jié)合在連串圖像的前后拍攝中的背景表面相對變化(例如識別特征的被發(fā)現(xiàn)的挪動)來確定攝像機相對于背景的運動方向。為了拍下連串攝像機圖像，此時攝像機可以重復(fù)拍攝背景的表面。重復(fù)拍攝此時尤其以短暫時間間隔來進行，如按照例如全部lOms-lOOms的節(jié)拍。通過分析部件，現(xiàn)在結(jié)合圖像來跟蹤因為攝像機運動而在連串圖像的攝像機圖像之間移動的各表面特征。此時，在前后兩次拍攝中的識別特征的移動和/或轉(zhuǎn)動表示該攝像機相對于背景所做的運動。該運動也由該儀器執(zhí)行，因為攝像機是直接安裝在該儀器上的。因此，連續(xù)確定并控制該手持儀器的運動方向。就是說，分析部件據(jù)此可以從攝像機圖像信息中確定該儀器相對于背景的運動方向。為了改善在多次拍攝中的背景表面特征的識別和對應(yīng)并由此精確確定相對于背景的運動方向，可以照明或者照亮待拍攝的背景表面。該照亮能以不同的方式進行，例如利用特殊光譜范圍內(nèi)的光或者利用投射到待拍攝背景結(jié)構(gòu)上的光圖(例如結(jié)合激光指示器23)。背景也可以就其反射光發(fā)射特性例如就背景表面顏色而言接受分析，該信息還被考慮用于在一連串拍攝的攝像機圖像中確定識別特征的挪移/轉(zhuǎn)動。總之，為了確定該儀器相對于背景的相對方位取向(或者取向變化)，該攝像機設(shè)計成連續(xù)拍攝背景表面，尤其以IOHz至IOOHz的重復(fù)頻率，在這里，在此時完成的背景表面拍攝之間使瞄具繼續(xù)移動，并且分析部件設(shè)計用于通過比較拍攝照片來發(fā)現(xiàn)被拍背景表面的識別結(jié)構(gòu)特征的挪移，并由此求出攝像機相對于背景的相對運動方向或者說方位取向變化。此外，例如分析部件可以從連串攝像機圖像信息中還求出攝像機或移動瞄具相對于背景的相對運動速度和所走過的行程并且關(guān)于運動方向和/或運動速度和/或走過行程的信息。如果現(xiàn)在除了如此確定的移動瞄具相對于背景的相對方位取向(或者說取向變化)外還冋時考慮在連串攝像機圖像拍攝中結(jié)合GNSS I旲塊在規(guī)定(絕對)坐標系內(nèi)確定的移動瞄具走過行程，則可以推斷出瞄具的絕對方位取向(也在GNSS的坐標系中)。即，通過相對確定的信息和絕對確定的信息(即瞄具的確定的相對取向變化與借助GNSS求出的此時走過的行程)的結(jié)合，可以在規(guī)定(外)坐標系內(nèi)推斷出瞄具的絕對方位取向。如果瞄具的絕對方位取向被一次性求出并且是已知的，則理論上以下做法就夠了，以后從連串攝像機圖像中確定相對取向，以便還能持續(xù)了解該絕對方位取向。因為此時誤差累加，所以每個一段時間或者根據(jù)特定事件(例如全部1-20秒或者根據(jù)非常突然進行的移動瞄具運動，這種運動例如也可通過考慮連串攝像機圖像來發(fā)現(xiàn))進行絕對取向的檢查和/或重新計算，尤其是又通過相對(連串攝像機圖像)獲得的信息和絕對(GNSS)獲得的信息的結(jié)合，如上所述。拋開按照本發(fā)明采用了如此確定的瞄具絕對方位取向(即用于確定在攝像機圖像內(nèi)的搜索目標點/待標測目標點的相應(yīng)的攝像機圖像位置和用于在攝像機圖像內(nèi)顯現(xiàn)用于待標測目標點的標記)不提，可以根據(jù)另一個有創(chuàng)造性的方案將如此確定的移動瞄具絕對方位取向也用于將使用者引導向待標測點，也只要搜索目標點/待標測目標點還不在攝像機視界內(nèi)。例如，隨后可以在儀器顯示器內(nèi)顯示出指向標測點的箭頭以引導使用者，箭頭方向根據(jù)瞄具當前方位取向是相適應(yīng)的，或者依據(jù)瞄準具當前方位取向進行相應(yīng)方向指不的語音輸出。這種引導原則上已由現(xiàn)有技術(shù)公開。但是因為當前方位取向迄今只由最后走過的移動瞄具行程(假定該儀器沒有橫移)即運動歷史來計算出，所以可以不考慮基本無需瞄具進一步前移就實現(xiàn)的單純方位取向變化。于是，這經(jīng)常造成突然改變的引導指示(例如顯示器上的突然轉(zhuǎn)動的方向箭頭)并進而導致引導功能范圍內(nèi)的使用者誤導。另外，在很緩慢前進時也只能很不可靠地確定該當前方位取向(因為隨之通常進行手持式瞄具的橫向進退)，這也可能導致在引導功能范圍內(nèi)的相應(yīng)的使用者誤導。通過考慮并利用可根據(jù)本發(fā)明從連串攝像機圖像中實際高速確定的手持瞄具相對于背景的相對運動方向和相對取向變化，能明顯減輕該缺陷并且能可靠許多地確定被考慮用于引導功能的絕對方位取向。移動瞄具的下視(即俯瞰所掃過的背景)的攝像機在此情況下滿足與光學計算機鼠標相似的功能。如圖11所示，還是可以考慮GNSS校正數(shù)據(jù)用于高精度(即以大地測量精度進行)確定目標(即GNSS天線和進而移動瞄具)的GNSS位置，GNSS校正數(shù)據(jù)可在基準站側(cè)來推導產(chǎn)生并隨后例如過無線電來發(fā)出并在移動瞄具側(cè)被接收。集成有瞄具組成部件的手持式儀器3此時還可以設(shè)計具有用于基準站(例如總站連同安裝上的GNSS模塊)的遙控功能性并進而也設(shè)計成用于總站的遙控單元/數(shù)據(jù)記錄儀。圖11示出了本發(fā)明的已經(jīng)結(jié)合圖10說明的包括GNSS模塊15的移動瞄具的俯視圖，在這里，移動瞄具的所有組成部分被集成在手持式儀器3中。此時，GNSS天線12’’又被集成到GNSS模塊15中。另外，設(shè)有電子圖形顯示器9、位于底側(cè)的攝像機、用于確定儀器的俯仰和翻滾角的傳感器16以及自動(尤其是自對中或者搖擺懸掛地)鉛垂指向下的激光指示器23。根據(jù)本發(fā)明，如圖12所示的顯示器9通過圖像處理分析單元，依據(jù)對攝像機5相對于目標(即GNSS天線12’’)的固定位置關(guān)系以及攝像機的規(guī)定拍攝方向的了解以及根據(jù)當前確定的目標位置、當前所確定的俯仰和翻滾角和當前所確定的方位取向，針對一個或多個位于攝像機5視界內(nèi)的且其空間坐標是已知的待標測目標點或待測目標點,推導出在攝像機圖像內(nèi)的位置并且根據(jù)在該攝像機圖像內(nèi)的位置產(chǎn)生用于所述一個或多個目標點的標記20’ ,并與攝像機圖像疊加地將其顯示在顯示器9。指明對應(yīng)于當前GNSS天線位置的地面位置通過激光指示器23來實現(xiàn)，它為此發(fā)射出一道自動垂直指向下的定向激光，因此將一個激光斑投射到地面。投射到地面的激光斑也由該攝像機拍到并可作為光斑13’在顯示于該顯示器9上的攝像機圖像上看到。現(xiàn)在，使用者可以如在圖10所示的應(yīng)用場合中看到的那樣以簡單方式如此挪動和前移該移動瞄具以便標測該目標點，即對應(yīng)于搜索目標點位置疊加在攝像機圖像上的目標點標記20’與投射于地面且可在攝像機圖像中看到的激光斑13’重合。作為如圖9-11所示的、通過激光指示器指明對應(yīng)于當前GNSS天線位置的地面位置的方式的替代方式，可以如圖12所示也在對應(yīng)于當前GNSS天線位置的地面位置13’上疊加在攝像機圖像上地顯現(xiàn)一個標記如十字線22。此時有利的是，對于在通過垂直投射該GNSS天線位置到地面而得到的地面位置13’上相應(yīng)顯現(xiàn)十字線22，也考慮儀器3的由傳感器16確定的當前俯仰和翻滾角。如果該儀器保持略微傾斜就位并因此在鉛垂方向上位于GNSS天線下方的地面點確切說成像攝像機圖像內(nèi)的下邊緣處，則該十字線也相應(yīng)地在攝像機圖像內(nèi)的下邊緣處顯現(xiàn)以指明對應(yīng)于當前GNSS天線位置的地面點并且相應(yīng)疊加在如顯示器9所示的攝像機圖像上。根據(jù)儀器3的當前俯仰和翻滾角(即根據(jù)使用者當前如何手持該儀器)的不同，于是可以如此“實況”且連續(xù)地調(diào)整并跟蹤在攝像機圖像內(nèi)的十字線22位置，S卩，十字線總是指明在鉛垂方向上直接位于GNSS天線(或該儀器的其它規(guī)定參考點)下方的地面點13，。與根據(jù)圖9-11的實施方式的真實產(chǎn)生指明地面點13’的地面激光斑時相似，使用者現(xiàn)在可以又以簡單方式如此挪動移動瞄具和前移以便標測該目標點，即，對應(yīng)于搜索目標點位置地疊加在攝像機圖像上的目標點標記20’位于顯現(xiàn)的十字線22的中心。在到達此最終位置后，使用者隨后保持儀器3正好鉛垂地在搜索待測目標點的上方。當然，所示的附圖只示意表示了可能有的實施例。不同的做法也可以相互組合以及與現(xiàn)有技術(shù)的方法組合。
權(quán)利要求
1.一種測量系統(tǒng)，其具有: 用于在規(guī)定坐標系內(nèi)確定目標位置的位置確定單元(2，2’)，尤其是總站或GNSS模塊，以及 用于在該坐標系內(nèi)標測和/或位置確定該目標點(20)的移動瞄具(1)， 其中，該瞄具⑴具有: -測量桿(11)，能夠使該測量桿的下端接觸目標點； -目標(12，12’，12’’)，其能夠安裝在該測量桿(11)上且其目標位置能夠被高精度確定，尤其是該目標(1 2，12’，12’’)被構(gòu)成為能夠結(jié)合總站(2)來測量的測量反射器(12’)或與該位置確定單元(2’)的GNSS模塊處于數(shù)據(jù)連接的GNSS天線(12’ ’)， -用于該測量系統(tǒng)的手持式遙控單元(3)，其中，該遙控單元(3)具有電子圖形顯示器(9)并且能夠如此插裝在該測量桿(11)的承座上，即，該遙控單元(3)在插裝狀態(tài)中相對于安裝在該測量桿(11)上的目標(12，12’ ,12")處于固定的位置關(guān)系， 其特征是， -該遙控單元(3)具有用于在規(guī)定拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機(5)，和 -設(shè)有與該位置確定單元(2，2’)和該攝像機(5)處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，通過該圖像處理分析單元并結(jié)合對該固定的位置關(guān)系和該規(guī)定拍攝方向的了解以及根據(jù)所確定的目標位置，在該坐標系內(nèi)使該攝像機(5)的圖像數(shù)據(jù)與所述目標點(20)空間關(guān)聯(lián)起來。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量系統(tǒng)，其特征是，該攝像機(5)、該顯示器(9)、該位置確定單元(2，2’)以及該圖像處理分析單元如此形成并如此互相合作，即，依據(jù)當前所確定的、針對一個或多個待標測或者說被測的目標點(20)的目標位置推導出在攝像機圖像內(nèi)的目標點位置，所述目標點位于攝像機(5)視界內(nèi)并且所述目標點的空間坐標是已知的，并且用于所述一個或多個目標點(20)的標記(20’)根據(jù)攝像機圖像內(nèi)的目標點位置按照與該攝像機圖像疊加的方式被顯示在該顯示器(9)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量系統(tǒng)，其特征是，為了推導在該攝像機圖像內(nèi)的目標點位置，采用了并且同時顧及到數(shù)字地面模型，尤其是其中，設(shè)有傳感器，用以測定位于該攝像機視界內(nèi)的陸地的數(shù)字地面模型，具體是RM傳感器或者立體攝影測量模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的測量系統(tǒng)，其特征是，該攝像機(5)、該顯示器(9)、該位置確定單元(2，2’)以及該圖像處理分析單元是如此形成并如此互相合作，即，該攝像機(5)所拍攝的連串影片在該顯示器(9)上被實況顯示，并且同時，按照與所顯示的連串影片疊加的方式，根據(jù)當前確定的目標位置在該攝像機圖像內(nèi)標出一個或多個其空間坐標已知的待標測目標點或被測目標點(20)并在該顯示器(9)上加以顯示。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的測量系統(tǒng)，其特征是，該攝像機(5)和該顯示器(9)如此安置在該遙控單元(3)上并如此取向，即，對于使用者來說可允許利用攝像機(5)俯瞰陸地地面,其中， -或是該顯示器(9)的面法線的取向基本上平行于該攝像機的拍攝方向，尤其是其中，該顯示器(9)的光軸和該攝像機(5)的光軸基本上同軸取向，但視向彼此相反， -或是該顯示器(9)的面法線以介于10° 45°之間且尤其是30°的角度相對于該攝像機的拍攝方向傾斜地取向，并且尤其是，該攝像機(5)如此取向，即，在該遙控單元(3)插裝在該測量桿(11)上的狀態(tài)中，該測量桿(11)的下端(13)位于該攝像機(5)的視界內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的測量系統(tǒng)，其特征是，在該遙控單元(3)安裝在該測量桿(11)上的狀態(tài)中，通過該測量桿(11)的結(jié)構(gòu)來保證該遙控單元(3)相對于所安裝的目標(12，12’，12’’)的固定的位置關(guān)系，尤其是其中，借助以下機構(gòu)中的至少一個來提供該固定的位置關(guān)系給該圖像處理分析單元: -存儲器，該固定的位置關(guān)系存儲在該存儲器中， -位置關(guān)系確定機構(gòu)，其能夠確定該遙控單元(3)距目標(12，12’ ,12")的當前間距和/或該遙控單元(3)的當前取向尤其是方位取向和/或仰角取向，具體說，在這里該位置關(guān)系確定機構(gòu)具有間距傳感器和/或被整合到該遙控單元(3)中的指南針和/或被整合到該遙控單元(3)中的傾斜度傳感器， -輸入機構(gòu)，從而能夠由使用者輸入與該固定的位置關(guān)系有關(guān)的數(shù)據(jù)， -在該測量桿(11)尤其是承座上以電子方式或圖形方式存儲的數(shù)據(jù)記錄，該數(shù)據(jù)記錄包含與由該測量桿(11)保證的固定的位置關(guān)系有關(guān)的信息，和設(shè)于該遙控單元(3)內(nèi)的讀取機構(gòu)，從而能夠在該遙控單元側(cè)讀取該數(shù)據(jù)記錄。
7.一種用于根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的測量系統(tǒng)的移動瞄具(1)，其具有: -測量桿(11)，能夠使該測量桿的下端(13)接觸目標點， -能夠安裝在該測量桿(11)上且其目標位置能夠被高精度確定的目標(12，12’，12’’)，尤其在這里，該目標(12，12’，12’’)構(gòu)成為能夠結(jié)合總站(2)來測量的測量反射器(12’)或者與該位置確定單元(2’)的GNSS模塊處于數(shù)據(jù)連接的GNSS天線(12’)， -用于該測量系統(tǒng)的手持式遙控單元(3)，其中，該遙控單元(3)具有電子圖形顯示器(9)并且能夠如此插裝在該測量桿(11)的承座上，即，在插裝狀態(tài)中，該遙控單元(3)處于相對于安裝在該測量桿(11)上的目標(12，12’，12’’)的固定的位置關(guān)系中， 其特征是， -該遙控單元(3)具有用于在規(guī)定拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機(5)， -設(shè)有與該位置確定單元(2，2’)和該攝像機(5)處于數(shù)據(jù)連接中的圖像處理分析單元，通過該圖像處理分析單元并結(jié)合對該固定的位置關(guān)系和該規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)所確定的目標位置，在該坐標系內(nèi)使該攝像機(5)的圖像數(shù)據(jù)與所述目標點(20)空間關(guān)聯(lián)起來。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的移動瞄具(I)，其特征是，該攝像機(5)和該顯示器(9)如此安置在該遙控單元(3)上并如此取向，即，對使用者來說，允許借助攝像機(5)來俯瞰陸地地面，其中，該顯示器(9)的面法線的取向基本上平行于該攝像機(5)的拍攝方向，尤其是其中，該顯示器(9)的光軸和該攝像機(5)的光軸基本上同軸取向，但視向彼此相反。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的移動瞄具(I)，其特征是，該攝像機(5)如此取向，S卩，在遙控單元(3)插裝在該測量桿(11)上的狀態(tài)中，該測量桿(11)的下端(13)位于該攝像機(5)的視界內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7至9之一所述的移動瞄具，其特征是，在該遙控單元(3)插裝在該測量桿(11)上的狀態(tài)中，通過該測量桿(11)的結(jié)構(gòu)來保證該遙控單元(3)相對于所安裝的目標(12，12’ ,12")的固定的位置關(guān)系，尤其是其中，能夠借助以下機構(gòu)中的至少一個提供該固定的位置關(guān)系給該圖像處理分析單元: -存儲器，所述固定的位置關(guān)系存儲在該存儲器內(nèi)， -位置關(guān)系確定機構(gòu)，其能夠確定該遙控單元(3)距該目標(12，12’ ,12")的當前距離和/或該遙控單元(3)的當前取向尤其是方位取向和/或仰角取向，具體說，在這里，該位置關(guān)系確定機構(gòu)具有間距傳感器和/或被整合到該遙控單元(3)中的指南針和/或被整合到該遙控單元(3)中的傾斜度傳感器， -輸入機構(gòu)，從而能夠由使用者輸入與該固定的位置關(guān)系有關(guān)的數(shù)據(jù)， -在該測量桿(11)尤其是承座上以電子方式或圖形方式存儲的數(shù)據(jù)記錄，該數(shù)據(jù)記錄包含與由該測量桿(11)保證的固定的位置關(guān)系有關(guān)的信息，和設(shè)置在該遙控單元(3)內(nèi)的讀取機構(gòu)，從而能夠在遙控單元側(cè)讀取該數(shù)據(jù)記錄。
11.一種用于根據(jù)權(quán)利要求7至10之一所述的移動瞄具(I)的手持式遙控單元(3)，其中，該遙控單元(3)具有電子圖形顯示器(9)并且能夠如此插裝在該移動瞄具(I)的該測量桿(11)的承座上，即，該遙控單元(3)在插裝狀態(tài)中相對于安裝在該測量桿(11)上的目標(12，12’ ,12")處于固定的位置關(guān)系中， 其特征是，-該遙控單元(3)具有用于在規(guī)定拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機(5)，和-與該位置確定單元和該攝像機(5)處于數(shù)據(jù)連接中的圖像處理分析單元，通過該圖像處理分析單元并結(jié)合對該固定的位置關(guān)系和該規(guī)定的拍攝方向的了解以及根據(jù)所確定的目標位置，在該坐標系中使該攝像機(5)的圖像數(shù)據(jù)與所述目標點(20)空間關(guān)聯(lián)起來。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的手持式遙控單元(3)，其特征是，該攝像機(5)和該顯示器(9)如此安置在該遙控單元(3)上`并如此取向，即，對于使用者來說，允許借助該攝像機(5)俯瞰陸地地面，其中，該顯示器(9)的面法線的取向基本上平行于該攝像機(5)的拍攝方向，尤其是其中，該顯示器(9)的光軸和該攝像機(5)的光軸基本上同軸取向，但視向彼此相反。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的手持式遙控單元(3)，其特征是，該攝像機(5)如此取向，即，在該遙控單元⑶安裝在該測量桿(11)上的狀態(tài)中，該測量桿(11)的下端(13)位于該攝像機(5)的視界內(nèi)。
14.一種利用根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的測量系統(tǒng)來標測和/或確定目標點(20)的位置的方法，其包括以下步驟: -將手持式遙控單元(3)連同安裝在其上的攝像機(5)插裝在測量桿(11)上，能夠使該測量桿的下端(13)接觸到目標點，其中，該遙控單元(3)按照相對于裝在該測量桿(11)上的目標(12，12’ ,12")的固定的位置關(guān)系來安置， -建立或者說保證用于在移動瞄具(I)尤其是遙控單元(3)與位置確定單元(2，2’)之間的數(shù)據(jù)交換的連接， -使該攝像機(5)對準在此要標測或要測量的目標點(20)的陸地地面，并且拍攝圖像并在該遙控單元(3)的顯示器(9)上連續(xù)地或按規(guī)定時間間隔顯示該圖像， -將相對于規(guī)定目標點(20)和/或用于規(guī)定目標點(20)位置的標記(20’)的、尤其借助箭頭的方向指示(21，dx，dy)和/或距離指示顯現(xiàn)在該顯示器(9)內(nèi)的攝像機(5)圖像中，-引導該瞄具(I)，直到獲得該圖像(13’，20’’)與用于該規(guī)定的目標點(20)位置的標記(20’)重合， -標測或確定該目標點(20)位置,和 -可選的是，借助該攝像機(5)實時拍攝并存儲被標測或位置確定的目標點(20)的圖像。
15.一種測量系統(tǒng)，其具有集成在結(jié)構(gòu)緊湊的手持式儀器中的移動瞄具(I)，用以標測和/或位置確定在規(guī)定的坐標系內(nèi)的目標點(20)，其中，該瞄具具有: -構(gòu)成為位置確定單元的GNSS模塊(15)，其具有構(gòu)成為目標的集成式GNSS天線(12’ ’)，用以確定在該坐標系內(nèi)的目標位置， -電子圖形顯示器( 9)， 其特征是， 該瞄具還具有: -攝像機(5)，其用于在規(guī)定的、在該手持式儀器的工作位置上大致豎直向下的拍攝方向上拍攝攝像機圖像， -雙軸傾斜度測量儀(16)，其用于確定該儀器的俯仰和翻滾角(35，36)， -取向確定單元，其用于確定該儀器的方位取向(31)，其中，該方位取向尤其是對應(yīng)于該儀器的偏航角，和 -圖像處理分析單元，其是如此構(gòu)成的，即，結(jié)合對攝像機(5)相對于目標的固定位置關(guān)系和該攝像機(5)的規(guī)定拍攝方向的了解以及根據(jù)當前所確定的目標位置、當前所確定的俯仰和翻滾角(35，36)和當前所確定的方位取向(31)，針對一個或多個位于該攝像機(5)視界內(nèi)的其空間坐標已知的待標測目標點或被測目標點(20)，推導出在攝像機圖像內(nèi)的位置，并且用于所述一個或多個目標點(20)的標記(20’)根據(jù)在攝像機圖像內(nèi)的位置按照與該攝像機圖像疊加的方式被顯示在該顯示器(9)上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量系統(tǒng)，具有用于確定目標位置的位置確定單元(2,2')和用于標測目標點(20)的移動瞄具(1)。瞄具(1)具有包括可高精度定位的目標(12,12',12'')的測量桿(11)和手持式遙控單元(3)。遙控單元(3)具有電子圖形顯示器(9)并可如此插裝在測量桿(11)的承座中，即遙控單元(3)在插裝狀態(tài)中相對于安裝在測量桿(11)上的目標(12,12',12'')處于固定位置關(guān)系。根據(jù)本發(fā)明，該遙控單元(3)具有用于在規(guī)定拍攝方向上拍攝攝像機圖像的攝像機(5)。另外，設(shè)有與該位置確定單元(2,2')和該攝像機(5)處于數(shù)據(jù)連接的圖像處理分析單元，其根據(jù)對固定位置關(guān)系和規(guī)定拍攝方向的了解以及根據(jù)確定的目標位置，在該坐標系內(nèi)使攝像機(5)的圖像數(shù)據(jù)與所述目標點空間關(guān)聯(lián)起來。
文檔編號G01C15/00GK103119396SQ201180044815
公開日2013年5月22日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者H-M·佐格, W·萊恩哈特, D·尼德爾, N·科特祖爾 申請人:萊卡地球系統(tǒng)公開股份有限公司