DE10308525A1

DE10308525A1 - Vermessungssystem

Info

Publication number: DE10308525A1
Application number: DE10308525A
Authority: DE
Inventors: Masami Shirai; Koji Tsuda; Atsumi Kaneko; Shinobu Uezono; Ryota Ogawa
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2003-09-04
Also published as: US20030160757A1; US7218384B2

Abstract

Ein Vermessungssystem umfasst eine Recheneinheit und eine Korrespondenzeinheit. Die Recheneinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf die dreidimensionale Koordinaten eines Messpunktes bezogen sind, und einem Vermessungsbild eines Vermessungsbereichs. Das Vermessungsbild enthält den Messpunkt. Die Korrespondenzeinheit ermittelt eine Korrespondenz zwischen den dreidimensionalen Koordinaten des Messpunktes und den dem Messpunkt entsprechenden zweidimensionalen Koordinaten in dem Vermessungsbild.

Description

Die Erfindung betrifft ein Vermessungssystem. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Vermessungssystem oder Vermessungsinstrument einschließlich eines Theodoliten, einer Gesamtstation oder dergleichen, das in der Lage ist, einen Winkel zwischen Messpunkten zu messen.

In der herkömmlichen Vermessungspraxis wird ein Bild eines Vermessungsbereichs, der Stationspunkte, d. h. zu vermessende Punkte enthält, aufgenommen und mit Messdaten aufgezeichnet. Das Bild des Vermessungsbereichs kann dabei mit einer normalen separaten, d. h. mit dem Vermessungsinstrument nicht verbundenen Kamera oder aber mit einer Abbildungsvorrichtung aufgenommen werden, die als integraler Bestandteil in dem Vermessungsinstrument eingebaut ist, wie in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung 11-337336 beschrieben ist. Bei dem in dieser Veröffentlichung beschriebenen System werden für jeden Messpunkt Bilder aufgenommen.

Wird jedoch das Bild mit einer normalen separaten Kamera aufgenommen, so sind die Messpunkte in dem Bild nicht dargestellt, wodurch es für den Benutzer unmöglich ist, die den Messpunkten entsprechenden Punkte in dem Bild zu identifizieren. Wird dagegen das in der oben genannten Patentveröffentlichung beschriebene Vermessungsinstrument eingesetzt, so ist ein Speicher großer Kapazität erforderlich, da für jeden der Messpunkte Bilder aufgenommen und gespeichert werden müssen. Dies erschwert dem Benutzer die Handhabung.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein System, ein Gerät oder ein Programmprodukt anzugeben, das ein Zusammenwirken zwischen der mit einem Vermessungsinstrument erhaltenen Messinformation und der mit einer Abbildungsvorrichtung erhaltenen Bildinformation eines Vermessungsbereichs erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sieht ein Vermessungssystem vor, das eine Recheneinheit und eine Korrespondenzeinheit umfasst.

Die Recheneinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das eine Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Vermessungsbild eines Vermessungsbereichs, wobei dieses Vermessungsbild den Messpunkt enthält. Die Korrespondenzeinheit stellt eine Korrespondenz zwischen der Messinformation des Messpunktes und einer Positionsinformation eines dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild her.

Die Erfindung sieht ferner eine digitale Kamera vor, die eine Abbildungsvorrichtung und eine Recheneinheit umfasst. Die Recheneinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Vermessungsbild und einem Vermessungsinstrument entsprechend einer zweidimensionalen Positionsinformation von Kontrollpunkten in dem Vermessungsbild und einer dreidimensionalen Messinformation der mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Kontrollpunkte. Die Korrespondenzeinheit stellt die Korrespondenz her zwischen der Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und der Positionsinformationen, die auf die Position eines dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild bezogen ist. Die Zahl an Kontrollpunkten ist mindestens gleich drei, und die Kontrollpunkte liegen innerhalb des Vermessungsbildes des Vermessungsbereichs.

Die Erfindung sieht ferner eine Vermessungshilfsvorrichtung vor, die eine Recheneinheit zum Berechnen der Positionsbeziehung und eine Korrespondenzeinheit zum Herstellen der oben beschriebenen Korrespondenz umfasst.

Weiterhin sieht die Erfindung ein die Vermessung unterstützendes Programmprodukt vor. Das Programmprodukt beinhaltet einen Rechenprozess und einen Korrespondenzprozess.

In dem Rechenprozess wird die Positionsbeziehung zwischen einem Vermessungsbild eines einen Messpunkt enthaltenden Vermessungsbereichs und einem Vermessungsinstrument berechnet. In dem Korrespondenzprozess wird die Korrespondenz zwischen einer Messinformation des Messpunktes und einer Positionsinformation des dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild berechnet. Die Messinformation wird von dem Vermessungsinstrument geliefert.

Die Erfindung sieht ferner ein Vermessungssystem vor, das ein Vermessungsinstrument, eine Abbildungsvorrichtung und eine Korrespondenzeinheit umfasst.

Die Abbildungsvorrichtung ist bezüglich des Vermessungsinstrumentes in einer vorbestimmten Position angeordnet und dient der Aufnahme eines Vermessungsbildes eines einen Messpunkt enthaltenden Vermessungsbereichs. Die Korrespondenzeinheit ermittelt die Korrespondenz zwischen einer Messinformation des mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer Positionsinformation des dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

Ferner sieht die Erfindung eine digitale Kamera vor. Die Kamera ist bezüglich eines Vermessungsinstrumentes in einer vorbestimmten Position angeordnet. Die Kamera umfasst die Abbildungsvorrichtung und die Korrespondenzeinheit.

Die Erfindung und deren Vorteile werden im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 den allgemeinen elektronischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera enthält, als Blockdiagramm,
Fig. 2 ein Flussdiagramm mit in dem Vermessungssystem durchgeführten Vermessungsoperationen,
Fig. 3 die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in einer schematischen Darstellung,
Fig. 4 ein Flussdiagramm einer Vermessungsoperation in einem alternativen Ausführungsbeispiel,
Fig. 5 die Beziehung zwischen den Kontrollpunkten und den entsprechenden Bildpunkten auf der Abbildungsfläche S,
Fig. 6 ein Flussdiagramm des Raumresektionsprogramms, das auf die äußere Orientierung bezogene Parameter berechnet, welche die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera darstellen,
Fig. 7 ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau des Vermessungssystems in einem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 8 ein Blockdiagramm, das schematisch den elektronischen Aufbau des Vermessungssystems in einem dritten Ausführungsbeispiel zeigt,
Fig. 9 ein Flussdiagramm von Vermessungsoperationen, die in dem Vermessungssystem des dritten Ausführungsbeispiels durchgeführt werden,
Fig. 10 ein Beispiel für die Bilddarstellung in der ersten Betriebsart,
Fig. 11 ein Beispiel für die Bilddarstellung in der zweiten Betriebsart
Fig. 12 ein Beispiel für die Bilddarstellung der Anordnung aus Messpunkten, Vermessungsinstrument und Kamera in der Draufsicht,
Fig. 13 den allgemeinen elektronischen Aufbau eines vierten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera enthält, als Blockdiagramm,
Fig. 14 die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem vierten Ausführungsbeispiel,
Fig. 15 die Beziehung zwischen dem Visierursprung und dem Ursprung des Kamerakoordinatensystems sowie den Kontrollpunkten und den entsprechenden Bildpunkten auf der Abbildungsfläche S,
Fig. 16 die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem fünften Ausführungsbeispiel, wenn die optischen Achsen des Vermessungsinstrumentes und der Kamera parallel zueinander verlaufen, und
Fig. 17 die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem fünften Ausführungsbeispiel, wenn die optischen Achsen des Vermessungsinstrumentes und der Kamera einander schneiden.
Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen elektronischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung zeigt, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera enthält.
Das Vermessungsinstrument gemäß erstem Ausführungsbeispiel kann eine Gesamtstation oder ein elektronisches Tachymeter sein, das eine Entfernungsmesseinheit 11 und eine Winkelmesseinheit 12 enthält. Die Enffernungsmesseinheit 11 dient dazu, die Schrägentfernung des Instrumentes zu einem Messpunkt zu messen. Beispielsweise erfolgt die Entfernungsmessung nach einem Phasenmodulationsverfahren, einem Impulsradarverfahren oder dergleichen. Gleichzeitig erfasst die Winkelmesseinheit 12 kontinuierlich Winkel wie z. B. den Horizontalwinkel und die Höhe. Die Entfernungsmesseinheit 11 und die Winkelmesseinheit 12 sind an eine Systemsteuerschaltung 13 angeschlossen. Sie werden durch Signale gesteuert, welche die Systemsteuerschaltung 13 ausgibt. Beispielsweise erfasst die Entfernungsmesseinheit 11 eine Entfernung über von der Systemsteuerschaltung 13 ausgegebene Signale und gibt die erfassten Daten oder Messdaten an die Systemsteuerschaltung 13 aus. Dagegen erfasst die Winkelmesseinheit 12 kontinuierlich in regelmäßigen Zeitabständen, d. h. mit gleichmäßigem Timing, Winkel und gibt die erfassten Daten oder Messdaten nach Bedarf an die Systemsteuerschaltung 13 aus. Die erfassten Daten wie die Schrägentfernung, der Horizontalwinkel und die Höhe werden dann in der Systemsteuerschaltung 13 verarbeitet. Die Systemsteuerschaltung 13 ist mit einer Schaltergruppe 14, einer Anzeige 15 und einer Schnittstellenschaltung 16 verbunden. An die Schnittstellenschaltung 16 kann über ein Schnittstellenkabel beispielsweise eine digitale Einzelbildkamera 20 angeschlossen sein. Die Schnittstellenschaltung 16 ist auch für weitere nicht gezeigte Peripheriegeräte verfügbar, z. B. eine Datenerfassungseinheit, einen Computer und dergleichen.
In der digitalen Einzelbildkamera 20 ist eine Abbildungsvorrichtung 21, z. B. eine CCD eingebaut, so dass durch ein Aufnahmeobjektiv 22 ein Objektbild aufgenommen werden kann. Das Objektbild wird von der Abbildungsvorrichtung 21 erfasst und in Form von Signalen einer Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 23zugeführt. Die der Bildsignal-Verarbeitungsschaltung 23 zugeführten Bildsignale können einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterzogen werden, z. B. einer RGB- Verstärkungskompensation, einem Weißabgleich, einer Gammakorrektur, einer Signalüberlagerung etc. Die Signale, die in dieser Weise verarbeitet werden, können einer Anzeigevorrichtung 24, z. B. einer LCD zugeführt und als Echtzeit- oder Life-Bild dargestellt werden. Wird eine nicht gezeigte Auslösetaste gedrückt, die in der mit der Systemsteuerschaltung 26 verbundenen Schaltergruppe 29 enthalten ist, so wird ein Objektbild temporär in dem Speicher 25 als digitales Bild gespeichert.
Das in dem Speicher 25 gespeicherte digitale Bild kann über die Bildsignal- Verarbeitungsschaltung 23 auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellt werden. Es kann durch die Systemsteuerschaltung 26 in einem Aufzeichnungsmedium 27, z. B. einer IC-Karte, oder einem optischen oder magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden. Das in dem Aufzeichnungsmedium 27 gespeicherte digitale Bild kann auch unter der Kontrolle der Systemsteuerschaltung 26 auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellt werden. Ferner kann das durch die digitale Einzelbildkamera 20 aufgenommene Bild in Form von Bilddaten an einen Computer (Peripheriegerät) gesendet werden, indem die Einzelbildkamera 20 über eine Schnittstellenschaltung 28 an den Computer angeschlossen wird, um das Bild darzustellen.
Mit der Systemsteuerschaltung 26 ist eine Zeigervorrichtung 30 verbunden, mit der auf einen beliebigen Punkt auf dem Bildschirm der Anzeigevorrichtung 24 gezeigt werden kann. Als Zeigervorrichtung können Positionsanzeiger- oder Curser-Tasten, eine Rollkugel (Trackball), ein Steuerungshebel (Joystick), ein berührungsempfindlicher Bildschirm (Touchscreen) etc. verwendet werden. Die Systemsteuerschaltung 26 ist mit einem ROM 31 verbunden, in dem auf die sogenannte innere Orientierung der Kamera bezogene Parameter wie die Brennweite (oder Bildweite), der Unterschied zwischen dem Hauptpunkt und dem Bildmittelpunkt, auf die Verzeichnungskorrektur bezogene Parameter etc. gespeichert sind. Die vorstehend genannten Parameter werden im folgenden als innere Orientierungsparameter bezeichnet.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 1, 2 und 3 wird im Folgenden ein Prozess zur Messpunktanzeige beschrieben, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel des Vermessungssystems durchgeführt wird. Fig. 2 ist ein Flussdiagramm, das die in dem Vermessungssystem durchgeführte Vermessungsoperation zeigt. Fig. 3 zeigt schematisch die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera.
In Schritt S101 nimmt ein Benutzer mit der digitalen Einzelbildkamera 20 ein um den Vermessungsbereich liegendes Bild auf. In dem vorstehend genannten, mit der digitalen Einzelbildkamera 20 aufgenommenen digitalen Einzelbild, das im Folgenden als Vermessungsbild bezeichnet wird, sind mehrere Messpunkte enthalten. in Schritt 102 wird das Vermessungsbild beispielsweise auf der Anzeigevorrichtung 24 der digitalen Einzelbildkamera 20 dargestellt, und der Benutzer wählt mit der Zeigervorrichtung 30 drei beliebige Punkte (oder Pixel) in dem Vermessungsbild aus, die nicht auf einer geraden Linie liegen. So werden die maßgeblichen Punkte in dem Objektraum, die den ausgewählten Pixeln entsprechen, als Kontrollpunkte P_i (i = 1, 2, 3) bestimmt oder festgelegt. Dabei werden die Positionen von Bildpunkten P_i', die den Kontrollpunkten P_i entsprechen, in Abhängigkeit der in dem ROM 31 gespeicherten inneren Orientierungsparameter in Form von zweidimensionalen Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') abgeleitet. Das Bildkoordinatensystem ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, dessen Ursprung in der oberen linken Ecke des Bildes liegt, wobei die y'-Achse nach unten positiv ist. Es können auch mehr als drei Kontrollpunkte vorgesehen sein. Die einzige Anforderung besteht darin, dass es mindestens drei Kontrollpunkte sein müssen, die nicht auf einer geraden Linie angeordnet sind.
In Schritt S103 misst der Benutzer mit dem Vermessungsinstrument 10 bezogen auf jeden der in Schritt S102 bezeichneten Kontrollpunkte P_i die Schrägentfernung und die Winkel, z. B. die Höhe und den Horizontalwinkel. Die gemessenen Werte werden dann der Systemsteuerschaltung 26 der digitalen Einzelbildkamera 20 über die Schnittstelle zugeführt. In der Systemsteuerschaltung 26 werden dann dreidimensionale Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) für jeden der Kontrollpunkte P_i in einem vorbestimmten Vermessungskoordinatensystem berechnet, das beispielsweise ein linkshändiges Koordinatensystem ist, das seinen Ursprung im Instrumentenpunkt hat. Zu diesem Zeitpunkt wird die Korrespondenz zwischen den Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der Kontrollpunkte P_i und den Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') der Bildpunkte P_i' hergestellt. Die Vermessungskoordinaten können dabei in dem Vermessungsinstrument berechnet werden und die berechneten Daten dann an die digitale Einzelbildkamera gesendet werden.
Wie später genauer beschrieben, wird die Position und die Neigung der Einzelbildkamera 20 zum Zeitpunkt der Aufnahme des Vermessungsbildes in Schritt S104 entsprechend der Korrespondenz zwischen den Vermessungskoordinaten und den Bildkoordinaten für jeden Kontrollpunkt P_i mittels einer sogenannten Raumresektion berechnet. Dabei werden die Position oder die Vermessungskoordinaten (X₀, Y₀, Z₀) des Ursprungs des ortsfest bezüglich der Einzelbildkamera 20 festgelegten dreidimensionalen Kamerakoordinatensystems sowie der Drehwinkel (ω, Φ, κ) um die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse des Kamerakoordinatensystems als Parameter abgeleitet, die auf die äußere Orientierung bezogen sind und im Folgenden als äußere Orientierungsparameter bezeichnet werden. Dadurch wird die Beziehung hinsichtlich der perspektivischen Projektion zwischen den Bildkoordinaten und den Vermessungskoordinaten festgelegt. Das Kamerakoordinatensystem ist ein linkshändiges Koordinatensystem, dessen Ursprung O identisch mit dem Mittelpunkt des Objektivs oder dem Projektionszentrum ist und in dem die y-Achse und die z-Achse parallel zur s'-Achse bzw. zur t'-Achse des Bildschirmkoordinatensystems sind. Die x-Achse des Kamerakoordinatensystems ist senkrecht zur Abbildungsfläche und vom Projektionszentrum zu der der Abbildungsfläche abgewandten Seite hin orientiert. Ist die Bildweite des Aufnahmeobjektivs 22 mit f festgelegt, so wird ein beliebiger Punkt auf der Abbildungsfläche durch die Kamerakoordinaten (-f, y, z) dargestellt. Das Bildschirmkoordinatensystem ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, dessen Ursprung als Hauptpunkt festgelegt ist, wobei die s'-Achse parallel zur x'-Achse und die t'-Achse parallel zur y'-Achse, d. h. parallel zur horizontalen bzw. vertikalen Linie der Abbildungsvorrichtung 21 verläuft (vgl. Fig. 5).
In Schritt S105 vermisst der Benutzer einen Messpunkt Q_i (i = 1, 2, 3. . .) mit dem Vermessungsinstrument 10. Über die Schnittstelle werden die gemessenen Werte oder Daten an die Einzelbildkamera 20 gesendet. Die Vermessungskoordinaten des Messpunktes Q_i werden dann in der Systemsteuerschaltung 26 der Einzelbildkamera 20 berechnet. In Schritt S106 werden dann die Bildkoordinaten (xq_i', yq_i') des Bildpunktes Q_i' in dem Vermessungsbild, der dem Messpunkt Q_i entspricht, aus den in Schritt S105 erhaltenen Vermessungskoordinaten des Messpunktes Q und den in Schritt S104 berechneten äußeren Orientierungsparametern (X₀, Y₀, Z₀) und (ω, Φ, κ) berechnet. Dann wird eine Markierung, die den Messpunkt Q_i oder die Messwerte angibt, dem Bild in einer Position überlagert, die den Bildkoordinaten (xq_i, yq_i) entspricht, und auf der Anzeigevorrichtung 24 der digitalen Einzelbildkamera 20 dargestellt. Die Position, d. h. die Bildkoordinaten eines dem Bildpunkt Q_i' entsprechenden Pixels erhält man aus den Bildschirmkoordinaten (sq_i', tq_i') des Bildpunktes Q_i' und den Pixelabständen.
Wird in Schritt S107 festgestellt, dass die Vermessungsoperation fortgeführt werden soll, so werden die Operationen ausgehend von Schritt S105 bis Schritt S106 wiederholt. Werden beispielsweise die Messpunkte Q₂, Q₃ mit dem Vermessungsinstrument 10 gemessen, so werden Markierungen oder Ziffern, welche die jeweiligen Messpunkte Q₂, Q₃ bzw. deren Messwerte angeben, an den Punkten dargestellt, die den Bildpunkten Q₂', Q₃' der Messpunkte Q₂, Q₃ entsprechen. Ist dagegen die Vermessungsoperation abgeschlossen, so werden innere Orientierungsparameter der Kamera, Bildkoordinaten (oder eine Positionsinformation, die einen Punkt im Vermessungsbild angibt, z. B. eine Pixelposition darstellende Daten) der Bildpunkte Q₁', Q₂' und Q₃' sowie Schrägentfernungen, Höhen und Horizontalwinkel der Messpunkte Q₁; Q₂ und Q₃ (Messdaten, Messinformation) wie Vermessungskoordinaten in Schritt S108 zueinander in Beziehung gesetzt und in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet. Dann endet der unter Einsatz des Vermessungssystems des vorliegenden Ausführungsbeispiels arbeitende Prozess zur Messpunktdarstellung. Die Bilddaten des Vermessungsbildes, Bildkoordinatendaten der Messpunkte, Messdaten etc. können in getrennten Dateien oder in einer einzigen Datei gespeichert werden.
Ein alternatives Ausführungsbeispiel zu dem Vermessungssystem gemäß erstem Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Fig. 4 ist ein Flussdiagramm der in diesem alternativen Ausführungsbeispiel durchgeführten Vermessungsoperation.
In der in Fig. 2 gezeigten Vermessungsoperation werden die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 in dem Vermessungskoordinatensystem zunächst mittels einer Raumresektion abgeleitet (S104), und dann werden die Messpunkte jedes Mal, wenn einer der Messpunkte gemessen wird, in dem Vermessungsbild einzeln dargestellt. In dem in dem Flussdiagramm nach Fig. 4 angegebenen alternativen Ausführungsbeispiel werden die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera in dem Vermessungskoordinatensystem erst abgeleitet, nachdem die Messung aller Messpunkte mit dem Vermessungsinstrument 10 abgeschlossen ist. Anschließend werden den Messpunkten entsprechende Punkte gleichzeitig im Vermessungsbild dargestellt.
In den Schritten S110 und S111 erfolgt mit dem Vermessungsinstrument eine kontinuierliche Messung mehrerer Messpunkte. Ist die Messung abgeschlossen, so nimmt die digitale Einzelbildkamera 20 in Schritt S112 ein Vermessungsbild auf, das die in Schritt S110 gemessenen Messpunkte enthält. In Schritt S113 werden drei beliebige Messpunkte oder Pixel, die nicht auf einer geraden Linie liegen, aus den in dem Vermessungsbild dargestellten Messpunkten von dem Benutzer mittels der Zeigervorrichtung 30 als Kontrollpunkte ausgewählt. Die Korrespondenz zwischen den dreidimensionalen Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der Messpunkte und den in Schritt S113 ausgewählten Kontrollpunkten P_i wird von dem Benutzer in Schritt S114 festgelegt.
In Schritt S115 werden die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 aus der in Schritt S114 erhaltenen Korrespondenz zwischen den Kontrollpunkten P_i und den Vermessungskoordinaten mittels der Raumresektion berechnet, wie das auch in Schritt S104 nach Fig. 4 der Fall ist. In Schritt S116 werden dann Bildkoordinaten des Vermessungsbildes, die jedem in Schritt S110 gemessenen Messpunkten entsprechen, über die in Schritt S115 abgeleiteten äußeren Orientierungsparameter berechnet. Eine die Positionen oder Messwerte der Messpunkte angebende Markierung wird dann dem Vermessungsbild überlagert und auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellt. In Schritt S117 wird jeder Datensatz in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet, wie dies auch in Schritt S108 der Fall ist. Dies stellt das Ende der in dem alternativen Ausführungsbeispiel durchgeführten Vermessungsoperation dar.
In den in den Fig. 2 und 4 dargestellten Operationen wird ein den Vermessungsbereich umgebendes Bild als Vermessungsbild aufgenommen. Als Vermessungsbild kann jedoch auch ein Bild verwendet werden, das schon vorher aufgenommen worden ist. Außerdem kann das Vermessungssystem so ausgebildet sein, dass es die Bildaufnahme und die Vermessung gleichzeitig vornimmt. Dies kann beispielsweise durch ein System erfolgen, das einen zum Starten der Vermessungsoperation bestimmten Schalter in der Schaltergruppe 14 mit einem in der Schaltergruppe 29 vorgesehenen Auslöseschalter der digitalen Einzelbildkamera koppelt. Die Schritte S101 bis S104 können auch Tage vor den Schritten S105 bis S108 durchgeführt werden. In diesem Fall muss das Vermessungsinstrument wieder an derselben Stelle angeordnet werden. Wie in dem Flussdiagramm nach Fig. 4 angegeben, kann die Vermessung in Schritt S110 vor der Komposition mit einem Vermessungsbild vorgenommen worden sein. Außerdem können im Vorfeld gemessene oder in anderer Weise bereitgestellte Messdaten wie z. B. Daten für die Dreiecksmarkierung, Kartendaten beliebiger Art oder geografische Daten verwendet werden, anstatt die Vermessungsoperation in Schritt S110 durchzuführen.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 werden im Folgenden das Prinzip, nach dem man die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 mittels der Raumresektion erhält (Schritt S103), sowie das Prinzip für die Darstellung der Messpunkte in dem Vermessungsbild (Schritt S106) erläutert.
Fig. 5 zeigt schematisch die Beziehung zwischen den drei Kontrollpunkten P₁, P₂, P₃ und den entsprechenden Bildpunkten P₁ ^', P₂', P₃' auf der Abbildungsfläche S. Fig. 6 ist ein Flussdiagramm des Raumresektionsprogramms, das auf die Kameraorientierung bezogene äußere Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) welche die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 bei Durchführung des in Fig. 2 gezeigten Schrittes S104 berechnet. Für die Raumresektionsberechnung wird ein Verfahren der kleinsten Quadrate mit einer sukzessiven Approximationslösung angewendet. Obgleich die Zahl an Kontrollpunkten drei oder größer als drei sein kann, wird im Folgenden beispielhaft der Fall beschrieben, in dem nur drei Punkte als Kontrollpunkte vorgegeben werden.
In Schritt 201 werden Anfangswerte (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) für die die Position und die Neigung der Kamera darstellenden äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) als geeignete Näherungswerte vorgegeben. Dann werden in Schritt S202 angenäherte Bildkoordinaten (Xp_Gi', Yp_Gi') des dem jeweiligen der drei Kontrollpunkte P_i entsprechenden Bildpunktes P_i' (i = 1, 2, 3) aus den Vermessungskoordinaten (Xp_i; , Yp_i; , Zp_i) des entsprechenden Kontrollpunktes P_i unter Berücksichtigung der vorgegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) berechnet.
Die Koordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i (i = 1, 2, 3) in dem Kamerakoordinatensystem werden aus den Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) des Vermessungskoordinatensystems nach Gleichung (1) abgeleitet. Damit erhält man angenäherte Kamerakoordinaten (xp_Gi, yp_Gi, zp_Gi) der Kontrollpunkte P_i, indem die angenäherten äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) und die Vermessungskoordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i in Gleichung (1) eingesetzt werden.

worin (T_jk) eine Rotationsmatrix darstellt und die Elemente T_jk wie folgt festgelegt sind.

T₁₁ = cosΦ.cosκ
T₁₂ = cosω.sinκ + sinω.sinΦ.cosκ
T₁₃ = sinω.sinκ - cosω.sinΦ.cosκ
T₂₁ = -cosΦ.sinκ
T₂₂ = cosω.cosκ - sinω.sinΦ.sinκ
T₂₃ = sinω.cosκ + cosω.sinΦ.sinκ
T₃₁ = sinΦ
T₃₂ = -sinω.cosΦ
T₃₃ = cosω.cosΦ
Die Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') des Bildpunktes P_i' für den Kontrollpunkt P_i werden aus der Kollinearitätsbedingung abgeleitet, nach der ein Kontrollpunkt, das Projektionszentrum und der entsprechende Bildpunkt auf derselben geraden Linie angeordnet sind. Die Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') werden deshalb berechnet, indem die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) und die Kamerakoordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i in folgende Gleichung (2) eingesetzt werden.
Durch Einsetzen äußerer Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) und angenäherter Kamerakoordinaten (xp_Gi, yp_Gi, zp_Gi) der Kontrollpunkte P_i, die nach Gleichung (1) erhalten werden, in Gleichung (2) werden so angenäherte Bildschirmkoordinaten (sp_Gi', tp_Gi') der Bildpunkte P_i' berechnet, die den jeweiligen Kontrollpunkten P_i entsprechen.
Angenäherte Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i' können durch Einsetzen der angenäherten Bildschirmkoordinaten (sp_Gi', tp_Gi') in folgende Gleichung (3) abgeleitet werden.

xp_i' = sp_i'/Px + W/2
yp_i' = tp_i/Py + H/2 (3)

worin Px und Py die Pixelabstände der CCD oder des Bildes in horizontaler bzw. vertikaler Richtung sowie W und H die Zahl der in der CCD oder dem Bild vorhandenen Pixel angeben, die in horizontaler bzw. vertikaler Richtung auf einer Linie angeordnet sind.
In Schritt S203 wird eine Gütefunktion 'F berechnet, um zu bestimmen, ob die näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ, κ_G) geeignete Werte sind. Die Gütefunktion Φ ist beispielsweise durch folgende Gleichung (4) gegeben.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht die Gütefunktion Φ dem Gesamtwert der quadrierten Abstände zwischen den Bildkoordinaten P_i', die den in dem Vermessungsbild ausgewählten Kontrollpunkten P_i entsprechen, und den angenäherten Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i', die aus den Vermessungskoordinaten (Xp_i , Yp_i, Zp_i) der Kontrollpunkte und den näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) berechnet werden.
Anschließend wird in Schritt S204 ermittelt, ob die Gütefunktion ~ kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Es wird also ermittelt, ob die angenäherten Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i', die aus den näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) erhalten werden, den Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') der Bildpunkte P_i', die den in dem Vermessungsbild bezeichneten Kontrollpunkten P_i entsprechen, genügend nahe kommen. Ist der Wert Φ kleiner als der vorbestimmte Wert, so wird dieser Prozess beendet und die Werte der momentan gegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) werden als die äußeren Orientierungsparameter festgelegt, welche die Position und die Neigung der Kamera bei der Aufnahme des Vermessungsbildes darstellen.
Wird dagegen in Schritt S204 festgestellt, dass der Wert von Φ größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, so werden in Schritt S205 unter Anwendung beispielsweise des Verfahrens der kleinsten Quadrate Kompensationswerte (δX, δY; δZ, δω, δΦ, δκ) für die näherungsweise gegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) berechnet. So wird die die Kollinearitätsbedingung angebende Gleichung (2) einer Taylor-Entwicklung in den angenäherten äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) unterzogen, wobei die Terme höherer Ordnung vernachlässigt werden, um eine lineare Beziehung zu erhalten. Anschließend werden Normalgleichungen mit den Kompensationswerten (δX, δY; δZ, δω, δΦ, δκ) als unbekannte Werte abgeleitet, um die geeigneten Kompensationswerte (δX, δY; δZ, δω, δΦ, δκ) zu erhalten.
In Schritt S206 werden die angenäherten äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) um die Kompensationswerte (δX, δY; δZ, δω, δΦ, Φκ) verändert, die in Schritt S205 erhalten worden sind. Die Werte (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, Φ_G, κ_G) werden also durch die Werte (X_G0+ δX, Y_G0 + δY, Z_G0+ δZ, ω_G+ δω, Φ_G+ δΦ, κ_G + δκ) ersetzt, wodurch die Position und die Neigung der Kamera aktualisiert oder korrigiert wird. Der Prozess kehrt dann zu Schritt S202 zurück, so dass die Schritte S202 bis S206 so lange wiederholt werden, bis in Schritt S204 festgestellt wird, dass der Wert Φ kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Der oben beschriebene Prozess wird in den Fällen durchgeführt, in denen die inneren Orientierungsparameter wie die auf die Verzeichnung bezogenen Parameter unwirksam oder vernachlässigbar sind, oder in den Fällen, in denen das Vermessungsbild schon korrigiert worden ist. Um ein unkorrigiertes Vermessungsbild beispielsweise mit auf die Verzeichnung bezogenen inneren Orientierungsparametern zu korrigieren, werden die nach Gleichung (2) erhaltenen Bildschirmparameter (sp_Gi', tp_Gi') einer Korrektur hinsichtlich der Verzeichnung unter Anwendung folgender Gleichung (5) unterzogen, um die Bildschirmkoordinaten (sp_Gi', tp_Gi') in hinsichtlich der Verzeichnung korrigierte Bildschirmkoordinaten (scp_Gi', tcp_Gi') zu transformieren.

R² = sp_i'² + tp_i'²
scp_i' = sp_i' (1 + D₂R² + D₄R⁴ + D₆R⁶) + (R² + 2sp_i'²)N₁ + 2sp_i'tp_i'N₂ + X_c (5)
tcp_i' = tp_i' (1 + D₂R² + D₄R⁴ + D₆R⁶) + 2sp_i'tp_i'N₁ + (R² + 2tp_i'²)N₂ + Y_c
Die Koeffizienten D₂, D₄ und D₆ sind Verzeichnungskoeffizienten zweiter, vierter bzw. sechster Ordnung. Die Koeffizienten N₁ und N₂ sind unsymmetrische Verzeichnungskoeffizienten. X_c und Y_c sind Versetzungen des Hauptpunktes aus dem Bildmittelpunkt in Richtung der s'-Achse bzw. der t'-Achse. Die Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') erhält man wiederum aus folgender Gleichung (6).

xp_i' = scp_i'/Px + W/2
yp_i' = tcp_i'/Py + H/2 (6)
Wenn die äußeren Parameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) (welche die Position und die Neigung der Einzelbildkamera 20 bei Aufnahme des Vermessungsbildes darstellen) unter Anwendung der Raumresektion berechnet sind, so erhält man die Bildkoordinaten eines Bildpunktes, der einem in Schritt S105 nach Fig. 2 vermessenen Messpunkt entspricht, aus seinen Vermessungskoordinaten (abgeleitet aus der Messung der Schrägentfernung und der Höhe) und den äußeren Parametern durch Einsetzen dieser Werte in die Gleichungen (1) und (2). In Schritt S106 werden eine Markierung oder gemessene Werte, die einen Messpunkt darstellt bzw. darstellen, in dem Vermessungsbild an einem dem Messpunkt entsprechenden Punkt (Pixel) entsprechend den oben erhaltenen Bildkoordinaten dargestellt.
Wie oben beschrieben, kann in dem ersten Ausführungsbeispiel die Position eines Messpunktes unter Verwendung der Messdaten des Messpunktes in einfacher Weise in Korrespondenz zu einer Position oder einem Pixel eines im Vermessungsfeld aufgenommenen Vermessungsbildes gesetzt werden. Da ein beliebiger Messpunkt innerhalb des Vermessungsbildes in diesem dargestellt werden kann, können deshalb die Positionen oder die Anordnung der Messpunkte in dem Vermessungsbild in einfacher Weise verifiziert werden. Ferner können mehrere Messpunkte auf ein einziges Vermessungsbild abgebildet werden, so dass der Speicherbedarf zur Bildspeicherung verringert ist und Messdaten effizient in Beziehung zur Bildinformation des Vermessungsbereichs oder -feldes gesetzt werden können. Es ist darauf hinzuweisen, dass Absolutkoordinaten für einen Kontrollpunkt einschließlich der Breite und der Länge oder einer anderen Art eines von der maßgeblichen Vermessungsbehörde festgelegten Positionierformats an die Vermessungskoordinaten angepasst werden können. Die Wahl der Vermessungskoordinaten ist Sache des Benutzers.
Wenn die Messinformation mehrere unterschiedliche Koordinatensysteme beinhaltet, so kann zur Vereinfachung des Berechnungsprozesses die Messinformation vor Beginn der Vermessungsoperation auf ein bestimmtes einheitliches Koordinatensystem transformiert werden. Ein solcher Prozess wird angewendet, wenn Messpunkte in dem Vermessungsbild dargestellt werden und wenn auch Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild in Bezug auf Messinformation dargestellt werden. Dies tritt beispielsweise auf, wenn Messpunkte durch unterschiedliche Koordinatensysteme dargestellt werden. Werden beispielsweise schon vorher vorgegebene oder bekannte Messdaten teilweise als Kontrollpunkte genutzt, so ist wiederum deren Koordinatensystem möglicherweise unterschiedlich von denen, die in der Vermessungsoperation angewendet werden. Bei dieser Gelegenheit werden die gegebenen Messdaten einer Koordinatentransformation unterzogen und so auf Koordinaten transformiert, die dem in der Vermessungsoperation angewendeten Koordinatensystem angepasst sind. Jedoch können auch die Messdaten, die auf das Koordinatensystem der Vermessungsoperation bezogen sind, transformiert und den schon vorher gegebenen Datenkoordinaten angepasst werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 7 ein Vermessungssystem beschrieben, das ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Da das zweite Ausführungsbeispiel ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel ist, werden nur diejenigen Aspekte beschrieben, die von dem ersten Ausführungsbeispiel abweichen. Diejenigen Komponenten, die das zweite Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemein hat, sind mit den Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels versehen.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den Aufbau des Vermessungssystems gemäß zweitem Ausführungsbeispiel zeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird beispielsweise eine handelsübliche digitale Einzelbildkamera 20' eingesetzt, um ein Vermessungsbild des Vermessungsbereichs oder Vermessungsfeldes aufzunehmen. Zunächst wird die digitale Einzelbildkamera 20' über ein Schnittstellenkabel an einen Computer 40 angeschlossen. Der Computer 40 ist beispielsweise ein klein ausgeführter, tragbarer Personalcomputer (PC), der auch als Notebook bezeichnet wird. Ein von der Einzelbildkamera 20' aufgenommenes Vermessungsbild des Vermessungsbereichs wird dann an den Computer 40 gesendet. Der Computer 40 wird schließlich über ein Schnittstellenkabel mit dem Vermessungsinstrument 10 verbunden. An den Computer 40 ist ein Eingabegerät angeschlossen, z. B. eine Maus, eine Rollkugel (Trackball), ein Steuerungshebel (Joystick) und/oder eine Tastatur. Mit dem Computer 40 ist ferner ein Aufzeichnungsmedium 42 wie eine Festplatte, eine DVD (optische Speicherplatte), eine MO (magnetoptische Speicherplatte), eine IC-Karte oder dergleichen verbunden. Ferner ist an den Computer 40 eine Anzeigevorrichtung 43 angeschlossen, z. B. eine LCD, eine Bildröhre (CRT) oder dergleichen.
An den Computer 40 gesendete Bilddaten des Vermessungsbildes können in dem Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichnet werden. Das Vermessungsbild wird auf der Anzeigevorrichtung 43 durch ein Vermessungshilfsprogramm dargestellt, das in dem Computer 40 installiert ist. Die Prozesse, die in den Schritten bis zu Schritt S102 nach Fig. 2 beschrieben sind und zwischen dem Vermessungsinstrument 10 und dem Computer 40 ablaufen, werden von dem Vermessungshilfsprogramm durchgeführt. So gibt der Benutzer drei oder mehr Punkte (Pixel), die nicht auf einer geraden Linie liegen, mittels einer Zeigervorrichtung als Kontrollpunkte P_i in dem auf der Anzeigevorrichtung 43 dargestellten Vermessungsbild an. Die Positionen der so angegebenen Kontrollpunkte P_i werden dann mit dem Vermessungsinstrument 10 vermessen. Das Vermessungshilfsprogramm berechnet anschließend die äußeren Parameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) der digitalen Einzelbildkamera 20', also die Parameter zum Zeitpunkt der Aufnahme des Vermessungsbildes, gemäß den Bildkoordinaten der Bildpunkte P_i' der Kontrollpunkte P_i und den Vermessungskoordinaten der Kontrollpunkte P_i, die man aus den gemessenen Werten erhält. Infolgedessen werden die Projektionsbeziehungen zwischen den Bildkoordinaten und den Vermessungskoordinaten festgelegt. Mit den von dem Vermessungsinstrument erfassten Messdaten der Messpunkte stellt das Vermessungshilfsprogramm Markierungen oder gemessene Werte dar, welche die Positionen der Messpunkte in dem auf der Anzeigevorrichtung 43 dargestellten Vermessungsbild unter Bezugnahme auf die festgelegten Projektionsbeziehungen angeben. Die Messdaten, aufgenommene Bilddaten, innere Orientierungsparameter, äußere Parameter etc. werden dann zueinander in Bezug gesetzt und in dem Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichnet.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in dem zweiten Ausführungsbeispiel verwendete Kamera nicht unbedingt ausschließlich für Vermessungszwecke bestimmt ist, so dass ihre inneren Orientierungsparameter möglicherweise nicht bekannt sind. In diesem Fall werden die inneren Orientierungsparameter in einem speziellen Prozess vor der Vermessungsoperation bestimmt. Unter Verwendung der berechneten inneren Orientierungsparameter werden dann die Bildkoordinaten berechnet.
Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, wird durch das zweite Ausführungsbeispiel eine ähnliche technische Wirkung wie für das erste Ausführungsbeispiel erreicht. Darüber hinaus kann in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine handelsübliche digitale Einzelbildkamera verwendet werden. Das System kann dabei als Einrichtung konstruiert sein, die ausschließlich eine Vermessungsoperation unterstützt. Das Vermessungshilfsprogramm des zweiten Ausführungsbeispiels kann jedoch auch in einem gewöhnlichen Computer, z. B. einem klein ausgeführten, tragbaren Personalcomputer (Notebook) installiert werden, wodurch das oben beschriebene Vermessungssystem zu geringen Kosten bereitgestellt wird.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 8 bis 12 wird im Folgenden ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Das dritte Ausführungsbeispiel ähnelt dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass nur diejenigen Aspekte beschrieben werden, durch die sich das dritte Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Diejenigen Komponenten, die das dritte Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemein hat, sind mit den Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels versehen.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das schematisch den elektronischen Aufbau des Vermessungssystems gemäß drittem Ausführungsbeispiel zeigt. In dem dritten Ausführungsbeispiel ist ein Vermessungsinstrument 10' vorgesehen, das eine Abbildungsvorrichfung 18 wie eine CCD oder dergleichen enthält, so dass über ein Aufnahmeobjektiv 17 ein Bild um einen Zielpunkt herum aufgenommen werden kann. Von der Abbildungsvorrichtung 18 ausgegebene Bildsignale werden einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterzogen, z. B. einem Weißabgleich, einer Gammakorrektur und dergleichen, und dann über die Systemsteuerschaltung 13 der Anzeigevorrichtung 15 zugeführt, auf der sie als Echtzeit- oder Life-Bild dargestellt werden können. Das mit der Abbildungsvorrichtung 18 aufgenommene Bild kann ferner der digitalen Einzelbildkamera 20 über die Schnittstellenschaltung 16 in Form von digitalen Bilddaten zugeführt werden. Auch die Messdaten können der digitalen Einzelbildkamera über die Schnittstellenschaltung 16 in Form von digitalen Daten zugeführt werden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das Vermessungsinstrument 10' und die digitale Einzelbildkamera 20 über das Schnittstellenkabel miteinander verbunden. Die Datenkommunikation kann jedoch ebenso drahtlos erfolgen.
Die Schaltergruppe 14 ist mit der Systemsteuerschaltung 13 verbunden. Der Benutzer kann so die Signalverarbeitung in der Systemsteuerschaltung 13 durch entsprechende Schalterbetätigungen steuern. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Optik des Zielfernrohrs des Vermessungsinstrumentes 10', die der Entfernungs- und Winkelmessung dient, auch als Optik für das Aufnahmeobjektiv 17 genutzt werden kann. Durch diesen Aufbau fällt der mit der Abbildungsvorrichtung 18eingefangene Bildbereich im Wesentlichen mit dem Zielbereich des Zielfernrohrs zusammen.
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das die in dem Vermessungssystem des dritten Ausführungsbeispiels durchgeführten Vermessungsoperationen zeigt. In Schritt S301 (entsprechend Schritt S101) wird mit der digitalen Einzelbildkamera 20 ein Vermessungsbild des Vermessungsbereiches oder Vermessungsfeldes aufgenommen. In Schritt S302 (entsprechend den Schritten S102, S103, S104) werden mittels der Zeigervorrichtung 30 drei oder mehr als drei Kontrollpunkte (z. B. P₁, P₂ und P₃) in dem auf der Anzeigevorrichtung 24 dargestellten Vermessungsbild bestimmt. In Schritt S302 werden mit dem Vermessungsinstrument 10' die dreidimensionalen Positionen jedes bestimmten Kontrollpunktes vermessen, so dass für jeden Kontrollpunkt eine Korrespondenz oder Abbildung zwischen den Bildkoordinaten in dem Vermessungsbild und der Messinformation hergestellt ist. Unter Berücksichtigung dieser Korrespondenz werden dann unter Anwendung der Raumresektion die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 als äußere Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) ermittelt. In Schritt S303 werden die Position und die Neigung der Kamera, die mit den äußeren Orientierungsparametern (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, κ) beschrieben werden, und auch die inneren Orientierungsparameter bezogene Daten wie die Brennweite und dergleichen in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet.
In Schritt S304 wird eine Betriebsart ausgewählt, in der eine Vermessungsoperation durchgeführt wird. Das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene System sieht eine erste Betriebsart und eine zweite Betriebsart vor, die später genauer beschrieben werden. Der Benutzer kann eine dieser beiden Betriebsarten über einen nicht gezeigten Wählschalter auswählen, der in der Schaltergruppe 29 vorgesehen ist.
Wählt der Benutzer in Schritt S304 die erste Betriebsart, oder ist die erste Betriebsart schon vorher ausgewählt worden, so fährt der Prozess mit Schritt S305 fort. In Schritt S305 können mittels der Zeigervorrichtung 30 mehrere Messpunkte, z. B. Q₁ bis Q₉, in dem Vermessungsbild angegeben werden, die in der Vermessungsoperation zu vermessen sind. Die Messpunkte Q₁ bis Q₉ werden in dem Vermessungsbild durch Markierungen oder Symbole dargestellt, um sie jeweils von anderen Punkten unterscheiden zu können, wie Fig. 10 zeigt. Wird ein bestimmter Schalter in der Schaltergruppe 29 betätigt, während mit dem Vermessungsinstrument 10' ein von einer Hilfsperson gehaltenes Ziel anvisiert wird, um dessen Position zu vermessen, so werden Messdaten des Ziels von dem Vermessungsinstrument 10' an die digitale Einzelbildkamera 20 gesendet. Dabei wird ein das Ziel angebendes Symbol T dem Vermessungsbild an einem dem Ziel entsprechenden Punkt überlagert. Hat das Vermessungsinstrument 10' einen Mechanismus zur automatischen Anvisierung, so kann die Messung des Ziels sukzessive in vorbestimmten Zeitabständen wiederholt werden, um dem Vermessungsinstrument 10' die sich ändernden Position des Ziels nach Art einer Rückkopplung zuzuführen. Die Visier- oder Ziellinie des Zielfernrohrs folgt dabei automatisch dem sich bewegenden Ziel, und die momentane Position des Ziels wird fortwährend korrekt in dem Vermessungsbild angezeigt. So können die momentane Zielposition und die Bewegung des Zielfernrohrs überwacht werden. Der Benutzer kann so unter Bezugnahme auf die Position des Ziels und die Position des zu vermessenden Messpunktes in dem Vermessungsbild mit den Vermessungsoperationen fortfahren. Die Vermessungsoperationen werden so vereinfacht.
Ist das Vermessungsinstrument ein ohne Prisma arbeitendes Instrument, das eine Vermessung ohne Ziel ermöglicht, so kann an Stelle des Symbols T beispielsweise ein Symbol "+" in dem Vermessungsbild dargestellt werden, das die Ziel- oder Anvisierposition angibt. Das Symbol "+" wird also in der Position dargestellt, die der Vermessungsposition entspricht, die in dem kontinuierlichen Vermessungsprozess ermittelt wird, in dem die Messungen sukzessive in vorbestimmten Zeitabständen durchgeführt werden. Die Vermessungsoperationen können so durch das Zielposition des Zielfernrohrs angebende Symbol und dessen Bewegung geführt werden.
Sind ein oder mehrere schon vorher vermessene Messpunkte (z. B. Q₁, Q₂, Q₃, Q₅ und Q₉), deren Positionen bereits bekannt sind, vorhanden, so wird die Entfernung (z. B. 500) zwischen einem festgelegten (schon vorher bekannten) Messpunkt und dem Ziel in einer bestimmten Einheit (z. B. mm) angezeigt, wenn einer der schon vorher bekannten Messpunkte mit der Zeigervorrichtung 30 ausgewählt wird. Die Kontrollpunkte (z. B. P₁ bis P₃), die in Schritt S302 bestimmt werden, können auch in dem Vermessungsbild dargestellt werden. Dadurch kann die Entfernung zwischen dem Ziel T und einem Kontrollpunkt in dem Vermessungsbild angezeigt werden.
In Schritt S306 wird die Messung für den in Schritt S305 anvisierten Messpunkt durchgeführt. Ist diese Messung beendet, so wird in Schritt S307 die Markierung oder das Symbol für den Messpunkt in dem Vermessungsbild in eine andere Markierung oder ein anderes Symbol geändert, wodurch der Abschluss der Messung angezeigt wird. Beispielsweise stellen weiße oder leere Kreise (Q₄, Q₆, Q₇ und Q₈) noch nicht vermessene Messpunkte und schwarze Kreise (Q₁, Q₂, Q₃, Q₅ und Q₉) schon vermessene Messpunkte dar. Die noch nicht vermessenen Messpunkte können beispielsweise auch durch Dreiecke und die schon vermessenen Messpunkte durch Kreise dargestellt werden. Es können auch andere Arten von einander unähnlichen Markierungen oder Symbolen verwendet werden, so lange die noch nicht vermessenen und die schon vermessenen Messpunkte durch diese Markierungen oder Symbole voneinander unterscheidbar sind. Außerdem können auf die Position des jeweiligen Messpunktes oder Kontrollpunktes bezogene Daten neben dem entsprechenden Punkt dargestellt werden. Beispiele für solche Daten sind Vermessungskoordinatenwerte, Absolutkoordinatenwerte, die Schrägentfernung L, der Horizontalwinkel θh, die Höhe θv und dergleichen. Wird die Position eines Messpunktes oder Kontrollpunktes durch die Schrägentfernung, den Horizontalwinkel und die Höhe dargestellt, so kann die Basislinie (Horizontalwinkel-Basislinie) H für die Messung des Horizontalwinkels θh von dem Benutzer mittels eines Eingabegerätes, z. B. der Zeigervorrichtung 30, beliebig festgelegt werden.
In Schritt S308 können mittels der Zeigervorrichtung 30 mehrere Messpunkte ausgewählt werden, so dass auf die Messdaten (sekundäre Messinformation) bezogene Vermessungswerte berechnet und auf der Anzeigevorrichtung dargestellt werden können. Solche Vermessungswerte sind beispielsweise der Abstand zwischen den ausgewählten Messpunkten, ein durch drei ausgewählte Messpunkte festgelegter Winkel, die Fläche, die von einem drei oder mehr als drei ausgewählte Messpunkte enthaltenden Polygon begrenzt ist, das Volumen, das von einem vier oder mehr als vier ausgewählte Messpunkte enthaltenden Polyeder begrenzt ist, und dergleichen.
In Schritt S309 wird ermittelt, ob die Vermessungsoperationen zu beenden sind. Wird ein Schalter der Schaltergruppe 29 betätigt, um die Vermessungsoperationen zu beenden, so fährt der Prozess mit Schritt S310 fort. Sind dagegen die Vermessungsoperationen noch nicht beendet, so kehrt der Prozess zu Schritt S304 zurück, und die in Schritt S304 und den folgenden Schritten vorgesehenen Operationen werden wiederholt.
Wird in Schritt S304 die zweite Betriebsart ausgewählt, oder ist diese schon vorher ausgewählt worden, so fährt der Prozess mit Schritt S311 fort, so dass von der in dem Vermessungsinstrument 10' montierten CCD 18 ein vergrößertes Bild S in Ziel- oder Visierrichtung aufgenommen und dem Vermessungsbild überlagert wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist. In Schritt S312 wird wie in Schritt S305 mit dem Zielfernrohr das Ziel anvisiert, und zwar unter Bezugnahme auf das vergrößerte Bild S und das Vermessungsbild, die mit dem Vermessungsinstrument erhalten worden sind. Die mit dem Vermessungsinstrument 10' anvisierte Position wird dann in Schritt S306 vermessen. In Schritt S310 werden Messdaten, die auf die Position eines in dem Vermessungsbild und dem vergrößerten Bild dargestellten Messpunktes bezogen sind, zueinander in Beziehung gesetzt und in einer Datei in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet. Damit werden in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Vermessungsoperationen beendet.
Wie in Fig. 12 gezeigt, kann eine Betriebsart vorgesehen werden, in der die Position des Vermessungsinstrumentes 10', der digitalen Einzelbildkamera 20 und der Messpunkte auf der Anzeigevorrichtung 24 in einer Draufsicht dargestellt werden. Dabei kann die Draufsicht in Beziehung zu den Messdaten, den Vermessungsbilddaten etc. gesetzt und in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet werden.
Wie sich aus obiger Beschreibung ergibt, werden durch das dritte Ausführungsbeispiel ähnliche technische Wirkungen wie für das erste und zweite Ausführungsbeispiel erreicht.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die Fig. 13 bis 15 und einige der vorhergehenden Figuren ein Vermessungssystem beschrieben, das ein viertes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Da das vierte Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel ähnelt, werden nur diejenigen Aspekte beschrieben, durch die sich das vierte Ausführungsbeispiel von dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet. Diejenigen Komponenten, die das vierte Ausführungsbeispiel mit dem ersten Ausführungsbeispiel gemein hat, sind mit den Bezugszeichen des ersten Ausführungsbeispiels versehen.
Fig. 13 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen elektronischen Aufbau des vierten Ausführungsbeispiels zeigt. Das vierte Ausführungsbeispiel enthält ein Vermessungsinstrument und eine Kamera.
In dem vierten Ausführungsbeispiel kann ein Vermessungsinstrument beliebiger Art verwendet werden, so lange es in der Lage ist, eine Winkelmessung vorzunehmen. Beispiele für ein solches Instrument sind eine Gesamtstation und ein Theodolit. In der folgenden Beschreibung wird der Einfachheit halber die Gesamtstation 10 des ersten Ausführungsbeispiels als Vermessungsinstrument herangezogen. Die folgenden Ausführungen gelten jedoch ebenso für andere Arten von Vermessungsinstrumenten. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ist das Vermessungsinstrument 10 an die digitale Einzelbildkamera 20 angeschlossen.
In Fig. 13 ist im Vergleich zu Fig. 1 zusätzlich die Optik des Vermessungsinstrumentes 10 dargestellt. Das Zielfernrohr 17 des Vermessungsinstrumentes 10 hat eine horizontale Achse Lh zum Messen einer Höhe θp und eine vertikale Achse Lp zum Messen eines Horizontalwinkels θh. Das Zielfernrohr 17 ist vertikal um die horizontale Achse Lh und horizontal um die vertikale Achse Lp schwenkbar. Die horizontale Achse Lh und die vertikale Achse Lp schneiden sich unter einem rechten Winkel im Punkt O_S. Der Punkt O_S wird im Folgenden als Visierursprung bezeichnet. Die optische Achse oder Zielachse L des Zielfernrohrs 17 geht durch den Visierursprung O_S. Die optische Achse L gabelt sich an einem halbdurchlässigen Spiegel 18 in zwei Achsen, von denen eine eine Okularlinse und die andere die Entfernungsmesseinheit 11 erreicht. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, werden die Schrägentfernung zu einem Messpunkt mittels der Entfernungsmesseinheit 11 sowie die Höhe 6a und der Horizontalwinkel θh mittels der Winkelmesseinheit 12 gemessen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 2, 13 und 14 wird im Folgenden ein in dem Vermessungssystem des vierten Ausführungsbeispiels durchgeführter Prozess zur Messpunktdarstellung erläutert. Fig. 14 zeigt schematisch die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera.
Wie in Fig. 14 gezeigt, ist die digitale Einzelbildkamera in einer Position angeordnet, die der Position des Vermessungsinstrumentes 10 optisch äquivalent ist. So ist ein Strahlteiler M, z. B. ein halbdurchlässiger Spiegel, quer zur optischen Achse in einer Position angeordnet, die von dem Visierursprung O_S des Zielfernrohrs 17 einen Abstand D hat. Der halbdurchlässige Spiegel M schneidet die optische Achse L in einem vorbestimmten Winkel, z. B. 45°, so dass infolge des halbdurchlässigen Spiegels M von der optischen Achse L eine optische Achse Lc abzweigt. Der Mittelpunkt des Objektivs 22, d. h. das Projektionszentrum O_L ist als Ursprung des Kamerakoordinatensystems festgelegt und befindet sich auf der optischen Achse Lc in einer Position, die von dem auf dem halbdurchlässigen Spiegel M angeordneten Schnitt- oder Abzweigpunkt der beiden optischen Achsen L und Lc den Abstand D hat. Die optische Achse Lc geht durch den Ursprung der auf die Abbildungsvorrichtung 21 bezogenen Koordinaten. In dieser optischen Anordnung geht die Hälfte der von dem Objekt kommenden Lichtstrahlen durch den halbdurchlässigen Spiegel M. Diese Lichtstrahlen laufen längs der optischen Achse L und fallen auf das Zielfernrohr 17. Die andere Hälfte der Lichtstrahlen wird an dem halbdurchlässigen Spiegel reflektiert. Diese Lichtstrahlen laufen längs der optischen Achse Lc und fallen auf das Aufnahmeobjektiv 22 der Einzelbildkamera. Auf der Bildfläche der Abbildungsvorrichtung 21 wird so das Objektbild durch die auf das Aufnahmeobjektiv 22 fallenden, an dem halbdurchlässigen Spiegel M reflektierten Lichtstrahlen erzeugt. In Fig. 14 ist eine Fläche Sa dargestellt, welche die mit der digitalen Einzelbildkamera 20 einzufangende Bildfläche bildet.
Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel werden die Vermessungsoperationen entsprechend dem in Fig. 2 gezeigten Flussdiagramm durchgeführt. So startet auch in dem vierten Ausführungsbeispiel die Vermessung mit der Aufnahme des Vermessungsbildes des Vermessungsbereichs, wie dies in dem ersten Ausführungsbeispiel in Schritt S101 der Fall ist. In Schritt S102 werden dann die Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild bestimmt. In Schritt S103 werden dann die bestimmten Kontrollpunkte vermessen, und es wird die Korrespondenz zwischen den auf die Kontrollpunkte P_i bezogenen Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) und den auf die Bildpunkte P_i' bezogenen Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') hergestellt. Da im vierten Ausführungsbeispiel die digitale Einzelbildkamera 20 in einer Position angeordnet ist, die dem Vermessungsinstrument 10 optisch äquivalent ist, wird die Zahl an unbekannten äußeren Orientierungsparametern verringert. Die Zahl der für die äußere Orientierung erforderlichen Kontrollpunkte ist deshalb auf zwei verringert. Dementsprechend werden in dem vierten Ausführungsbeispiel lediglich zwei Kontrollpunkte P_i (i = 1, 2) bestimmt.
In Schritt S104 werden dann die Position und die Neigung der Einzelbildkamera 20, welche die äußeren Orientierungsparameter darstellen, unter Anwendung der Raumresektion berechnet. In dem vierten Ausführungsbeispiel werden im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel die Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der Kontrollpunkte P_i durch dreidimensionale Einheitsabstandskoordinaten ausgedrückt, die ein vorbestimmtes Vermessungskoordinatensystem bilden, dessen Ursprung sich im Visierursprung O_S befindet. Die dreidimensionalen Einheitsabstandskoordinaten (Xp_i, Yp_i , Zp_i) sind Koordinaten, die den Schnittpunkt zwischen der Einheitskugel, deren Mittelpunkt sich im Visierursprung O_S, also dem Ursprung dieses Vermessungskoordinatensystems befindet, und einem in Visier- oder Zielrichtung (Ziellinie) orientierten Segment darstellen. Da in dem vierten Ausführungsbeispiel die digitale Einzelbildkamera 20 in einer Position angeordnet ist, die der des Vermessungsinstrumentes 10 optisch äquivalent ist, wird ein beliebiger Punkt auf der Ziellinie immer auf denselben in der Abbildungsfläche S liegenden Punkt projiziert. Es wird deshalb vorausgesetzt, dass die Koordinaten des oben genannten Schnittpunktes fiktive dreidimensionale Koordinaten eines Punktes sind, der mit dem Vermessungsinstrument 10 anvisiert wird. Die Raumresektion wird unter dieser Voraussetzung durchgeführt. Sind der Horizontalwinkel und die Höhe gegenüber der Basisrichtung, z. B. der X-Achse, des Vermessungsinstrumentes 10 mit θh bzw. θa festgelegt, so erhält man die Koordinaten Xp_i, Yp_i und Zp_i wie folgt:

Xp_i = sinθh . cosθa,
Yp_i = sinθa,
Zp_i = -cosθh . cosθa.
In Schritt S104 wird die Raumresektion in ähnlicher Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Jedoch wird in dem vierten Ausführungsbeispiel die digitale Einzelbildkamera 20 in einer Position angeordnet, die der des Vermessungsinstrumentes optisch äquivalent ist, was bedeutet, dass sich der Mittelpunkt des Aufnahmeobjektivs 22 (Projektionszentrum) O_L in der dem Visierursprung O_S optisch äquivalenten Position befindet, so dass der Ursprung O_L des Kamerakoordinatensystems als Ursprung (Visierursprung) des Vermessungskoordinatensystems betrachtet werden kann, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Deshalb sind die Koordinaten (X₀, Y₀, Z₀) des Ursprungs O_L des Kamerakoordinatensystems in dem Vermessungskoordinatensystem gleich (0, 0, 0). In dem vierten Ausführungsbeispiel sind die unbekannten äußeren Orientierungsparameter, die durch Festlegung der Kollinearitätsbedingung zwischen den Bildkoordinaten und den Vermessungskoordinaten berechnet werden sollten, (ω, Φ, K). Wie aus der obigen Beschreibung hervorgeht, werden in dem vierten Ausführungsbeispiel in der in Fig. 6 gezeigten Raumresektion alle Variablen (X_G0, Y_G0, Z_G0) und (δX, δY, δZ) zu 0 angenommen.
In den Schritten S105 bis S108 werden die gleichen Operationen wie in dem ersten Ausführungsbeispiel so lange wiederholt, bis in Schritt S107 festgestellt wird, dass die Vermessungsoperationen zu beenden sind.
Ein Beispiel für eine alternative Ausführungsform des vierten Ausführungsbeispiels besteht darin, die Vermessungsoperation gemäß den Schritten nach Fig. 4 durchzuführen, wie das auch in der zu dem ersten Ausführungsbeispiel alternativen Ausführungsform der Fall ist. Der Unterschied gegenüber der früheren alternativen Ausführungsform besteht darin, dass im vorliegenden Fall die äußeren Parameter (X₀, Y₀, Z₀) bekannt sind. Dagegen sind sie in der früheren alternativen Ausführungsform unbekannt. In diesem Ausführungsbeispiel wird deshalb die äußere Orientierung (Raumresektion) in gleicher Weise wie im vierten Ausführungsbeispiel durchgeführt. Ist in dem vierten Ausführungsbeispiel und seiner alternativen Ausführungsform eine innere Orientierung (z. B. eine Verzeichnungskorrektur) erforderlich, so kann diese in gleicher Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt werden.
Durch das vierte Ausführungsbeispiel werden ähnliche technische Wirkungen wie durch das erste Ausführungsbeispiel erreicht. Außerdem wird in dem vierten Ausführungsbeispiel die Zahl der unbekannten äußeren Orientierungsparameter verringert, so dass die Raumresektion vereinfacht und verkürzt wird.
Fällt die optische Achse des Aufnahmeobjektivs mit der optischen Achse Lc zusammen, so sind die äußeren Parameter Φ und κ gleich 0, und der einzig verbleibende unbekannte äußere Parameter ist der Drehwinkel ω, der die Drehung um die optische Achse Lc angibt. Die erforderliche Zahl an Kontrollpunkten wird so auf Eins verringert. Sind alle äußeren Parameter bekannt, werden die Prozesse, die sich auf die Bestimmung der Kontrollpunkte, die Messung der Kontrollpunkte und die Raumresektion beziehen, weggelassen. Die Position eines Messpunktes in dem Vermessungsbild wird direkt aus den Vermessungskoordinaten des Messpunktes gemäß den Gleichungen (1) und (2) berechnet. Fällt die optische Achse des Aufnahmeobjektivs 22 mit der optischen Achse Lc zusammen, und ist die y-Achse des Kamerakoordinatensystems parallel zur horizontalen Achse Lh des Vermessungsinstrumentes 10 angeordnet, so können das Vermessungskoordinatensystem und das Kamerakoordinatensystem als das gleiche Koordinatensystem betrachtet werden. Die Position (xp_i', yp_i') eines Bildpunktes Q_i', der einem beliebigen Messpunkt Q_i innerhalb des Vermessungsbildes entspricht, erhält man direkt aus den folgenden Beziehungen, wenn der Messpunkt Q_i mit dem Vermessungsinstrument 10 anvisiert wird.

xp_i' = f.tan(θh_i - θh₀),
yp_i' = f.tan(θa_i - θa₀),

worin θh₀, θa₀ der Horizontalwinkel bzw. die Höhe bei Beginn der Anvisierung sind, wenn das Vermessungsbild aufgenommen wurde, θh_i, θa_i der Horizontalwinkel bzw. die Höhe des vermessenen Messpunktes Q_i sind, und f die Bildweite oder Brennweite ist (ist eine Verzeichnungskorrektur erforderlich, so werden auch die inneren Orientierungsparameter verwendet). In diesem Fall können während der Vermessungsoperationen ab dem Moment, zu dem die anfängliche Zielrichtung (Horizontalwinkel θh₀ und Höhe θa₀, Orientierung des Vermessungsinstrumentes 10, wenn das Vermessungsbild aufgenommen wurde) an die digitale Einzelbildkamera 20 gesendet wird, Messpunkte in dem Vermessungsbild dargestellt werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 16 ein Vermessungssystem beschrieben, das ein fünftes Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Fig. 16 zeigt schematisch die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera. Da das fünfte Ausführungsbeispiel dem ersten und dem vierten Ausführungsbeispiel ähnelt, werden nur diejenigen Aspekte beschrieben, durch die sich das fünfte Ausführungsbeispiel von diesen Ausführungsbeispielen unterscheidet. Die Komponenten, die das fünfte Ausführungsbeispiel mit den genannten Ausführungsbeispielen gemein hat, sind mit den in diesen Ausführungsbeispielen genannten Bezugszeichen versehen.
In dem vierten Ausführungsbeispiel kann der Mittelpunkt des Aufnahmeobjektivs O_L (Projektionszentrum) als im Visierursprung O_S angeordnet betrachtet werden, da sich die digitale Einzelbildkamera 20 in einer Position befindet, die der des Vermessungsinstrumentes 10 optisch äquivalent ist. Dagegen ist in dem fünften Ausführungsbeispiel der Mittelpunkt O_L' des Aufnahmeobjektivs (Projektionszentrum) der digitalen Einzelbildkamera 20 weder körperlich im Visierursprung O_S noch in dem dem Visierursprung O_S optisch äquivalenten Punkt angeordnet. Der Mittelpunkt O_L' des Aufnahmeobjektivs (Projektionszentrum), der dem Ursprung der Kamerakoordinaten entspricht, ist vielmehr in einer vorbestimmten Position angeordnet, die von der des dem Ursprung der Vermessungskoordinaten entsprechenden Visierursprungs O_S verschieden ist. So ist mindestens eine der Koordinaten (X, Y₀, Z₀) des Ursprungs O_L' des Kamerakoordinatensystems in dem Vermessungskoordinatensystem ungleich 0. Ferner ist in dem fünften Ausführungsbeispiel die optische Achse Lc' des Aufnahmeobjektivs 22 der digitalen Einzelbildkamera 20 parallel zur optischen Achse L des Zielfernrohrs 17 des Vermessungsinstrumentes 10 angeordnet.
Ist der Drehwinkel ω um die optische Achse Lc' (x-Achse) der Einzelbildkamera 20 unbekannt, so erhält man diesen unbekannten Winkel ω, indem man die Matrixelemente T_jk mit Φ = 0 und κ = 0, die Vermessungskoordinaten (X₀, Y₀, Z₀) des Ursprungs O_L' des Kamerakoordinatensystems sowie die Vermessungskoordinaten und Bildkoordinaten für einen Kontrollpunkt in die Gleichungen (1) und (2) einsetzt. Dadurch erhält man die Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') des Bildpunktes Q_i' aus den Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) des Messpunktes Q_i. Ist der Drehwinkel ω auch schon vorher bekannt, so erhält man die Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') des Bildpunktes Q_i' durch Einsetzen der Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) des Messpunktes Q_i direkt in Gleichung (2), da alle äußeren Parameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, Φ, x) bekannt sind.
Wie für das vierte oder erste Ausführungsbeispiel beschrieben, wird eine Markierung, die den Messpunkt Q_i und/oder gemessene Werte für diesen Messpunkt darstellt, in dem Vermessungsbild an dem dem Messpunkt Q_i entsprechenden Punkt gemäß den erhaltenen Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') des Bildpunktes Q_i' dargestellt, wenn mit dem Vermessungsinstrument 10 der Messpunkt Q_i anvisiert ist.
Das fünfte Ausführungsbeispiel erreicht ähnliche technische Wirkungen wie das vierte Ausführungsbeispiel.
In dem fünften Ausführungsbeispiel ist die optische Achse Lc' parallel zur optischen Achse L angeordnet. Jedoch kann die Position des Bildpunktes in dem Vermessungsbild für einen beliebigen Messpunkt wie vorher unter Anwendung der Gleichung (2) erhalten werden, wenn sich die optische Achse Lc' und die optische Achse L schneiden, wie in Fig. 17 dargestellt ist. Wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel kann in dem vierten und dem fünften Ausführungsbeispiel eine handelsübliche digitale Einzelbildkamera 20' verwendet werden, um ein Vermessungsbild im Vermessungsbereich oder Vermessungsfeld aufzunehmen. Durch die oben angegebenen Kombinationen der Ausführungsbeispiele ist der durch das zweite Ausführungsbeispiel erreichte Vorteil, dass eine handelsübliche digitale Einzelbildkamera verwendet werden kann, auch für das vierte und das fünfte Ausführungsbeispiel gegeben.
In den vorgestellten Ausführungsbeispielen werden die Kontrollpunkte mittels einer Zeigervorrichtung beliebig in dem Vermessungsbild festgelegt. Es ist jedoch ebenso möglich, das Bild einer Referenzskala, deren Abmessungen bekannt sind, oder Referenzmarkierungen in beliebigen Positionen innerhalb des Vermessungsbildes aufzunehmen und die äußeren Orientierungsparameter unter Berücksichtigung der vorstehend genannten technischen Mittel als Kontrollpunkte zu berechnen. In diesem Fall können die Punkte auf der Referenzskala oder die Referenzmarkierungen mittels einer Zeigervorrichtung oder dergleichen in dem Vermessungsbild bestimmt werden. Bei Verwendung der Referenzskala oder der Referenzmarkierungen können die Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild auch mittels Bildverarbeitung automatisch erfasst werden.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist ein Vermessungsinstrument wie eine Gesamtstation oder ein Theodolit beispielhaft angeführt. Es kann jedoch ein beliebiges Vermessungsinstrument zur Anwendung kommen, das in der Lage ist, die dreidimensionalen Koordinaten in einem bestimmten Koordinatensystem zu messen. Beispielsweise kann ein globales Positionsbestimmungssystem, kurz GPS, als Vermessungsinstrument verwendet werden. In dem vierten und fünften Ausführungsbeispiel kann ferner ein beliebiges Vermessungsinstrument zum Einsatz kommen, das in der Lage ist, Winkelwerte zu erfassen. Diese Winkelwerte sind nicht auf die Höhe und den Horizontalwinkel beschränkt. Es können auch andere Winkelarten gemessen werden, z. B. der Winkel zwischen zwei beliebigen Punkten in einer schiefen Ebene.
In dem zweiten und dem fünften Ausführungsbeispiel bilden der Computer und das Vermessungsinstrument getrennt voneinander vorgesehene Komponenten. Das Computersystem kann jedoch auch mit dem Vermessungsinstrument integriert sein.
In den vorgestellten Ausführungsbeispielen werden Messdaten von dem Vermessungsinstrument über eine Schnittstellenschaltung an die digitale Einzelbildkamera oder den Computer gesendet. Die Messdaten können jedoch auch von dem Benutzer mittels eines Eingabegerätes wie einer Tastatur der Kamera oder dem Computer zugeführt werden.
In den vorgestellten Ausführungsbeispielen kommt eine digitale Einzelbildkamera zur Anwendung. Die Erfindung ist jedoch auf ein beliebiges Gerät anwendbar, das in der Lage ist, ein digitales Bild aufzunehmen, z. B. eine digitale Videokamera oder dergleichen.
Ist ein Vermessungsinstrument mit einem automatischen Inkremental- Visiermechanismus ausgestattet, so werden die ganze Zeit über auf das Instrument bezogene Winkelwerte, z. B. die Höhe und der Horizontalwinkel, erfasst. Ist dagegen ein Vermessungsinstrument mit einem automatischen Absolut- Visiermechanismus ausgestattet, so werden die Winkelwerte des Instrumentes jedes Mal erfasst, wenn die Drehung des Instrumentes gestoppt wird. In den oben beschriebenen Vermessungsinstrumenten kann deshalb das Symbol "+" in dem Vermessungsbild dargestellt werden, um den Vermessungsprozess entsprechend vorbestimmten Zeitabständen (kontinuierlich) oder, wenn das sich drehende Vermessungsinstrument angehalten wird, entsprechend den Winkelpositionen, die den von dem Vermessungsinstrument erfassten Winkelwerten entsprechen, geführt, d. h. gesteuert werden. Die Messpunktmarkierung kann dann in einer Position dargestellt werden, die durch eine entsprechende Betätigung (mittels einer Tastatur oder dergleichen) als Messpunkt festgelegt ist.

Claims

1. Vermessungssystem, umfassend
eine Recheneinheit zum Berechnen einer Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das eine Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem den Messpunkt enthaltenden Vermessungsbild eines Vermessungsbereiches, und
eine Korrespondenzeinheit zum Herstellen einer Korrespondenz zwischen der Messinformation des Messpunktes und einer Positionsinformation eines dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

2. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Vermessungsvorrichtung zum Ermitteln der genannten Messinformation des Messpunktes.

3. System nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm,
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht, und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position eines von der Vermessungsvorrichtung zu vermessenden Messpunktes in dem Vermessungsbild, wenn der Messpunkt mit der Eingabevorrichtung in dem Vermessungsbild bestimmt ist.

4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Positionsbeziehung aus einer Beziehung zwischen einer Messinformation von mindestens drei beliebigen Kontrollpunkten und einer Positionsinformation der Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild berechnet wird.

5. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Positionsbeziehung zwischen dem Koordinatensystem und dem Vermessungsbild durch äußere Orientierungsparameter dargestellt wird, welche die Position und die Neigung einer Kamera bei Aufnahme des Vermessungsbildes umfassen.

6. System nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht,
wobei die Positionen der Kontrollpunkte durch eine unter Verwendung der Eingabevorrichtung vorgenommene Bestimmung beliebiger Punkte in dem Vermessungsbild festgelegt sind.

7. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch
eine Anzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position des Messpunktes in dem Vermessungsbild entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Positionsbeziehung aus einer Beziehung zwischen einer Messinformation von mindestens drei beliebigen Kontrollpunkten und einer Positionsinformation dieser Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild berechnet wird und dass mindestens einer der Kontrollpunkte aus den von vermessenen Messpunkten bestimmt wird.

9. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionsbeziehung aus einer Beziehung zwischen einer Messinformation von mindestens drei beliebigen Kontrollpunkten und einer Positionsinformation dieser Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild berechnet wird und dass mindestens einer der Kontrollpunkte durch eine dreidimensionale Positionsinformation einer schon vorher festgelegten geografischen Position gegeben ist.

10. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Vermessungsvorrichtung zum Ermitteln der auf den Messpunkt bezogenen Messinformation, wobei die Korrespondenzeinheit die Korrespondenz zwischen einer Position eines Messpunktes und einer Positionsinformation des Messpunktes in dem Vermessungsbild ermittelt, um die genannte Position in dem Vermessungsbild mittels der Messpunkt-Anzeigeeinheit darzustellen, wenn ein Messpunkt nach Berechnung der Positionsbeziehung von der Vermessungsvorrichtung gemessen wird.

11. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine auf die Position des Messpunktes bezogene Messinformation in dem Vermessungsbild in einer Position, in der der Messpunkt in dem Vermessungsbild von der Messpunkt-Anzeigeeinheit dargestellt wird, oder in einem Punkt darstellbar ist, welcher der Position des Messpunktes in dem Vermessungsbild benachbart ist.

12. System nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Position eines Vermessungsziels gemessen wird, so dass eine das Vermessungsziel darstellende Markierung in dem Vermessungsbild in einer dem Vermessungsziel entsprechenden Position darstellbar ist.

13. System nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht, wobei eine sekundäre Messinformation, die aus Beziehungen mehrerer mit der Eingabevorrichtung bestimmten Messpunkten abgeleitet ist, in dem Vermessungsbild darstellbar ist.

14. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Messinformation einen Abstand zwischen den Messpunkten beinhaltet.

15. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Messinformation einen Winkel zwischen zwei Segmenten beinhaltet, die durch drei der Messpunkte festgelegt sind.

16. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Messinformation eine Fläche beinhaltet, die durch ein mindestens drei der Messpunkte enthaltendes Polygon begrenzt ist.

17. System nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Messinformation ein Volumen beinhaltet, das durch ein mindestens vier der Messpunkte enthaltendes Polyeder begrenzt ist.

18. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Beziehungen zwischen der Position des Messpunktes, der Position, in der das Vermessungsbild aufgenommen wird, und der Position des Vermessungsinstrumentes in Form einer Draufsicht dargestellt und/oder aufgezeichnet wird.

19. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Datenaufzeichnungseinheit, die ausgebildet ist, die auf den Messpunkt bezogene Messinformation und auf das Vermessungsbild bezogene Bilddaten miteinander in Beziehung zu setzen und aufzuzeichnen.

20. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessungsvorrichtung eine Bildaufnahmevorrichtung umfasst, die ausgebildet ist, ein gegenüber dem Vermessungsbild vergrößertes Bild aufzunehmen, und dass das vergrößerte Bild in Visierrichtung des Vermessungsinstrumentes in dem Vermessungsbild darstellbar ist.

21. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Aufzeichnungseinheit, die ausgebildet ist, die von der Korrespondenzeinheit hergestellte Korrespondenz zwischen der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild aufzuzeichnen.

22. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessungsvorrichtung eine Entfernungsmesseinheit und eine Winkelmesseinheit umfasst und dass die Messinformation eine Schrägentfernung und Winkelwerte beinhaltet.

23. System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessungsvorrichtung eine Entfernungsmesseinheit und eine Winkelmesseinheit umfasst und dass die Messinformation Koordinaten beinhaltet, die aus einer Schrägentfernung und Winkelwerten berechnet werden, die auf den Messpunkt bezogen sind.

24. System nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelwerte den Horizontalwinkel und die Höhe beinhalten.

25. System nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine digitale Kamera zum Aufnehmen des Vermessungsbildes.

26. Digitale Kamera, umfassend
eine Abbildungsvorrichtung,
eine Recheneinheit zum Berechnen einer Positionsbeziehung zwischen einem Vermessungsbild und einem Vermessungsinstrument entsprechend einer zweidimensionalen Positionsinformation mindestens dreier Kontrollpunkte in dem von der Abbildungsvorrichtung aufgenommenen Vermessungsbild eines Vermessungsbereichs und einer dreidimensionalen Messinformation der mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Kontrollpunkte, und
eine Korrespondenzeinheit zum Ermitteln einer Korrespondenz zwischen der Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und der Positionsinformation, die auf die dem Messpunkt entsprechende Position in dem Vermessungsbild bezogen ist.

27. Kamera nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch eine Datenempfangsvorrichtung, die von dem Vermessungsinstrument auf die Messinformation bezogene Daten empfängt.

28. Kamera nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Anzeigen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines beliebigen Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht,
wobei die Positionen der Kontrollpunkte durch die mit der Eingabevorrichtung vorgenommene Bestimmung beliebiger Punkte in dem Vermessungsbild festgelegt sind.

29. Kamera nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen eines Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position eines noch nicht vermessenen Messpunktes in dem von der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Vermessungsbild entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

30. Kamera nach Anspruch 26, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position eines vermessenen Messpunktes in dem von der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Vermessungsbild entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

31. Vermessungshilfsvorrichtung, umfassend
eine Recheneinheit zum Berechnen der Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das die Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem den Messpunkt enthaltenden Vermessungsbild eines Vermessungsbereichs, und
eine Korrespondenzeinheit zum Ermitteln einer Korrespondenz zwischen der Messinformation des Messpunktes und einer Positionsinformation eines dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass die Recheneinheit eine Positionsbeziehung zwischen dem Vermessungsbild und einem Vermessungsinstrument entsprechend einer zweidimensionalen Positionsinformation mindestens dreier Kontrollpunkte in dem von einer Abbildungsvorrichtung aufgenommenen Vermessungsbild eines Vermessungsbereichs und entsprechend einer dreidimensionalen Messinformation der von dem Vermessungsinstrument vermessenen Kontrollpunkte berechnet.

33. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch eine Datenempfangsvorrichtung, die von dem Vermessungsinstrument auf die Messinformation bezogene Daten empfängt.

34. Vorrichtung nach Anspruch 32, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht,
wobei die Positionen der Kontrollpunkte durch eine mit der Eingabevorrichtung vorgenommene Bestimmung beliebiger Punkte in dem Vermessungsbild festgelegt sind.

35. Vorrichtung nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position des Messpunktes in dem von der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Vermessungsbild entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

36. Computerprogrammprodukt zum Unterstützen einer Vermessungsoperation, umfassend
einen Rechenprozess zum Berechnen der Positionsbeziehung zwischen einem Vermessungsbild eines einen Messpunkt enthaltenden Vermessungsbereichs und einem Vermessungsinstrument und
einen Korrespondenzprozess zum Berechnen einer Korrespondenz zwischen einer Messinformation des mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer Positionsinformation des dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

37. Vermessungssystem, umfassend
ein Vermessungsinstrument,
eine Abbildungsvorrichtung, die bezüglich des Vermessungsinstrumentes in einer vorbestimmten Position angeordnet ist, um ein Vermessungsbild eines einen Messpunkt enthaltenden Vermessungsbereichs aufzunehmen, und
eine Korrespondenzeinheit zum Herstellen einer Korrespondenz zwischen einer Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer Positionsinformation des dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

38. System nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit zum Berechnen der Neigung der Abbildungsvorrichtung gegenüber dem Vermessungsinstrument.

39. System nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Berechnung der genannten Neigung in der Recheneinheit auf Grundlage von Beziehungen zwischen einer Messinformation mindestens zweier beliebig bestimmter, mit dem Vermessungsinstrument vermessener Kontrollpunkte und der Position der genannten Kontrollpunkte in dem Vermessungsbild erfolgt.

40. System nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des Vermessungsbildes bezüglich des Vermessungsinstrumentes durch äußere Orientierungsparameter, welche die Position und die Neigung einer die Abbildungsvorrichtung enthaltenden Kamera bei Aufnahme des Vermessungsbildes beinhalten, dargestellt werden und dass diejenigen Parameter der äußeren Orientierungsparameter, welche die genannte Neigung darstellen, durch die genannte Recheneinheit berechnet werden.

41. System nach Anspruch 39, gekennzeichnet durch eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht,
wobei die Positionen der Kontrollpunkte durch eine mit der Eingabevorrichtung vorgenommene Bestimmung beliebiger Punkte in dem Vermessungsbild festgelegt sind.

42. System nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen eines Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position, die einem noch nicht vermessenen Messpunkt oder einem schon vermessenen Messpunkt in dem von der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Vermessungsbild entspricht, entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

43. System nach Anspruch 37, gekennzeichnet durch eine Aufzeichnungseinheit, die ausgebildet ist, die mit der Korrespondenzeinheit ermittelte Korrespondenz zwischen der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild aufzuzeichnen.

44. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument eine Winkelmesseinheit umfasst und dass die Messinformation Winkelmesswerte beinhaltet.

45. System nach Anspruch 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkelmesswerte die Höhe und den Horizontalwinkel beinhalten.

46. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument eine Entfernungsmesseinheit und eine Winkelmesseinheit umfasst und dass die Messinformation die Schrägentfernung zu einem Messpunkt, die Höhe und den Horizontalwinkel beinhaltet.

47. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument eine Entfernungsmesseinheit und eine Winkelmesseinheit umfasst und dass die Messinformation Koordinatenwerte beinhaltet.

48. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument ein Zielfernrohr umfasst und dass das Projektionszentrum einer für die Abbildungsvorrichtung vorgesehenen Optik an einer Stelle angeordnet ist, die dem Visierursprung des Zielfernrohrs optisch äquivalent ist.

49. System nach Anspruch 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Zielfernrohr um eine vertikale Achse und eine dazu senkrechte horizontale Achse schwenkbar ist und dass die optische Achse des Zielfernrohrs durch den Schnittpunkt zwischen der vertikalen und der horizontalen Achse geht, wobei der Visierursprung mit diesem Schnittpunkt identisch ist.

50. System nach Anspruch 49, gekennzeichnet durch einen Strahlteiler, durch den die optische Achse so geteilt wird, dass ein von der optischen Achse abgezweigter Teil durch das Projektionszentrum geht, wobei der Visierursprung und das Projektionszentrum im gleichen Abstand von der Stelle angeordnet sind, an der der genannte Teil von der optischen Achse abzweigt.

51. System nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlteiler ein halbdurchlässiger Spiegel ist.

52. System nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass das durch den Strahlteiler abgezweigte optische System und die Bildaufnahmevorrichtung mit dem Vermessungsinstrument integriert sind.

53. System nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass der abgezweigte Teil der optischen Achse mit der optischen Achse der Abbildungsvorrichtung zusammenfällt.

54. System nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass das Vermessungsinstrument umfasst
ein Zielfernrohr,
eine vertikale Achse, um die das Zielfernrohr in einer horizontalen Ebene schwenkbar ist, und
eine zu der vertikalen Achse senkrechte horizontale Achse, um die das Zielfernrohr in einer vertikalen Ebene schwenkbar ist,
wobei die optische Achse des Zielfernrohr durch einen Visierursprung geht, der identisch mit dem Schnittpunkt zwischen der vertikalen Achse und der horizontalen Achse ist, und die optische Achse der Abbildungsvorrichtung parallel zur optischen Achse des Zielfernrohrs angeordnet ist.

55. Digitale Kamera, die bezüglich eines Vermessungsinstrumentes in einer vorbestimmten Position anzuordnen ist, umfassend
eine Abbildungsvorrichtung zum Aufnehmen eines Vermessungsbildes eines einen Messpunkt enthaltenden Vermessungsbereichs und
eine Korrespondenzeinheit zum Herstellen der Korrespondenz zwischen einer Messinformation des mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer Positionsinformation des dem Messpunkt entsprechenden Punktes in dem Vermessungsbild.

56. Kamera nach Anspruch 55, gekennzeichnet durch eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und eine Messpunkt-Anzeigeeinheit zum Darstellen der Position, die einem noch nicht vermessenen Messpunkt oder einem schon vermessenen Messpunkt in dem von der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Vermessungsbild entspricht, entsprechend der Messinformation und der Positionsinformation in dem Vermessungsbild.

57. Kamera nach Anspruch 55, gekennzeichnet durch eine Recheneinheit zum Berechnen einer Positionsbeziehung zwischen dem Vermessungsbild und dem Vermessungsinstrument entsprechend einer zweidimensionalen Positionsinformation mindestens zweier Kontrollpunkte in dem mit der Abbildungsvorrichtung aufgenommenen Vermessungsbild des Vermessungsbereichs und entsprechend einer dreidimensionalen Messinformation der mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Kontrollpunkte.

58. Kamera nach Anspruch 57, gekennzeichnet durch
eine Bildanzeigevorrichtung zum Darstellen des Vermessungsbildes auf einem Bildschirm und
eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines beliebigen Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht,
wobei die Positionen der Kontrollpunkte durch eine mit der Eingabevorrichtung vorgenommene Bestimmung beliebiger Punkte in dem Vermessungsbild festgelegt sind.

59. Kamera nach Anspruch 55, gekennzeichnet durch eine Datenempfangsvorrichtung, die von dem Vermessungsinstrument auf die Messinformation bezogene Daten empfängt.