CN101978286A - 具有增加的效率的大地测量扫描器 - Google Patents

Abstract

本发明提供用于测定目标的外观的方法和大地测量扫描器。在本发明的方法和大地测量扫描器中，执行初始扫描以对于目标(150)的表面上的多个预定位置(151-166)中的每个，计算或确定一组最佳增益值。一旦对于所有预定位置都确定了增益值(g₁₅₁-g₁₆₆)，就使用增益值计算到所述预定位置中的每个的距离。本发明的有利之处在于测量速率和总体效率提高了。

Description

具有增加的效率的大地测量扫描器

技术领域

本发明总体涉及用于勘测的系统和方法，更具体而言，涉及用于测定目标的外观的方法和扫描器。本发明特别地涉及用于扫描对象的表面或体积的方法和大地测量仪器。

背景技术

勘测技术涉及使用角度和距离测量来测定对象的未知位置、表面或体积。为了进行这些测量，勘测仪器通常包括可集成入所谓的全站仪(total station)的电子测距装置(EDM)。测距全站仪结合有电学、光学和计算机技术，而且设有计算机或控制单元，所述计算机或控制单元带有用于控制待执行的测量的可写信息并用于存储在测量过程中获得的数据。优选地，全站仪计算目标在固定地基(ground-based)坐标系中的位置。例如，在本申请人的WO2004/057269中更加详细地描述了这种全站仪。

此外，当在工地上使用测距全站仪执行距离测量或者勘测任务时，通常希望测量工地上存在的对象的表面或体积。在这样的工地中，例如可能经常希望扫描对象(例如，建筑物的壁)的表面以获得该壁的图像。对于这样的应用，测距全站仪可实现为大地测量扫描器，该大地测量扫描器用于基于到目标表面上所关心位置的距离的测量值来测定该对象或目标的外观。这样的扫描器可记录目标的表面或体积，或者甚至监测场景(scene)的变化。

在常规EDM中，将光束以光脉冲的形式朝目标(或场景)的表面发射，并且在EDM处探测从该表面反射的光束，从而生成信号。处理探测信号使得可测定到上述表面的距离，即EDM和目标之间的距离。在常规大地测量扫描器中，利用光束控制(beam steering)功能将光束引导遍及目标表面上所关心的多个位置中的每个位置。将光脉冲朝所关心的多个位置中的每个位置发射，并且探测从这些位置中的每个反射的光脉冲，以测定到这些位置中的每个的距离。然而，表示反射光束(或光脉冲)的探测信号——即，回波信号(return signal)——可能具有宽的动态范围。换句话说，从一个位置到另一个位置，回波信号的强度或功率可能发生显著地变化。回波信号的变化可用例如目标表面上的不同位置之间的反射率的差异和/或目标的表面状况(topography)方面的大的差异来解释。因此，由于在测量装置(扫描器)处处理宽的动态范围方面具有困难，根据具有太大或太低功率的回波信号测定的距离并不精确。探测信号例如可能饱和或受过大的噪声影响。

在第一替代方案中，对于其回波信号的强度在第一阈值以上或在第二阈值以下的测量值可被认为是无效的，因此被删除。然而，这样的替代方案不是所希望的，因为目标对象的外观仅根据有限数量的有效测量值测定，即具有降低的分辨率。此外，该方法意味着不必处理无效测量值。

在第二替代方案中，常规方法是在目标的表面上的所关心的每个位置处停止扫描器的光束控制功能并对于所关心的位置中的每个位置执行两步测量。在第一步骤或测量期间，朝目标发射第一光脉冲，并探测和处理反射光脉冲以计算合适的增益(gain)或增益值。通常，如果认为表示探测到的光脉冲的功率低，即在一预定阈值以下，则将增益设为大于1的值。另一方面，如果认为表示探测到的光脉冲的功率大，即在一预定阈值以上，则将增益设为小于1的值。然后，在第二步骤或测量期间，朝目标发送第二光脉冲，探测反射光脉冲并使用所计算的增益放大(amplify)反射光脉冲。然后，处理所放大的信号以测定到目标的距离。因此，针对所关心的位置中的每个，借助合适的增益来测量距离。然而，这样的方法和扫描器的缺陷是有限的测量速率，因而总体效率相当低。

因此，需要提供会克服这些问题的新方法和系统。

发明内容

本发明的目的是完全或部分地克服现有技术的上述缺点和缺陷，并提供对上述技术和现有技术的更有效替代方案。

更具体地，本发明的目的是提供在测定目标的外观时具有增加的测量速率从而具有增加的效率的方法和大地测量扫描器。

本发明的另一目的是提供用于降低对用于旋转扫描器的偏转电机的要求的方法和大地测量扫描器。

本发明的又一目的是提供降低功耗的方法和大地测量扫描器。

本发明的这些和其它目的通过具有独立权利要求中限定的特征的方法、大地测量扫描器和计算机程序产品实现。本发明的优选实施方案通过从属权利要求表征。

因此，根据本发明的第一方面，提供一种方法，该方法包括朝目标上的多个预定位置中的每个发射电磁辐射束的步骤。该方法还包括：对于这些预定位置中的每个，测量从目标反射的电磁辐射束的信号强度的步骤和基于测得的信号强度确定增益值的步骤。一旦对于这些预定位置确定了增益值，则执行使用增益值测量到所述预定位置中的每个的距离的步骤。

根据本发明的第二方面，提供一种大地测量扫描器，该大地测量扫描器包括：辐射源，用于朝目标发射电磁辐射束；扫描装置，用于将辐射朝目标上的预定位置引导；以及，接收器，用于接收由目标反射的辐射。该大地测量扫描器还包括处理器，该处理器用于对于所述预定位置中的每个，测量反射辐射的信号强度并基于测得的信号强度计算与预定位置相关联的增益值。该扫描器还包括：存储器，该存储器用于记录所述预定位置中的每个的所计算的增益值；和，放大器，该放大器用于在测量到所述预定位置中的每个的距离时使用所计算的增益值放大反射辐射束的信号强度。本发明的大地测量扫描器被配置为扫描目标以确定增益值，并且一旦对于所述预定位置确定了增益值，就扫描目标以测量距离。

根据本发明的第三方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品可装载到根据本发明的第二方面的大地测量扫描器的内部存储器中，包括用于使该扫描器的控制单元或处理器执行依照本发明的第一方面的步骤的软件代码部分。

本发明基于以下构思：扫描目标的表面以对于目标的表面上的多个预定位置确定一组最佳增益值，并且一旦对于所有预定位置都确定了增益值，就扫描该表面以使用所确定的增益值测量到所关心的位置中的每个的距离。

利用本发明，在持续移动扫描器时，对于目标的表面上的多个位置中的每个，通过获取一组相应的信号振幅(或强度或功率)，确定一组最佳增益值，并且在扫描回这些相同位置时利用所确定的该组最佳增益值测量到这些位置的距离。

本发明获得了多个优点。例如，本发明的扫描器和方法的有利之处在于所述射束持续保持处在运转中。例如，与两步测量法相比，总体测量速率提高了。

另外，由于在本发明中射束持续保持处在运转中，每次时间间隔对人眼的照射时间(exposure time)减少。通常，眼睛能忍受的光量取决于辐射的强度、波长和持续时间。就针对眼睛安全的激光调节而论，在一定时间段内眼睛可经受的能量必须不超过预定义值。对于对象表面上相似密度的位置，就根据本发明的扫描器与使用两步测量法的常规扫描器相比而言，眼睛可能经受相同量的能量，但利用本发明照射时间被分散在更长的时间段上。实际上，一旦确定了所有增益值，就执行距离测量，而不是如两步测量法中那样在每次确定增益值后执行距离测量。换句话说，在用于确定特定位置处的增益值的照射和用于同一位置处的距离测量的照射之间已经过去了一段更长时间。因此，利用本发明，眼睛接收到的平均功率减少。

此外，在遵从上述激光调节的同时，激光的输出功率可以增加，因为每次时间间隔对人眼的照射时间减少了。激光输出功率的增加将会是有利的，因为它将增加用来计算距离的信号的信噪比，从而提供更准确的测量。

此外，本发明的有利之处在于其降低了功耗。再次谈到现有技术的扫描器，每次扫描器需要从一个位置移动到另一位置时都需要高功耗，原因在于所需的加速。在最坏情况的场景中，将常规扫描器从一个位置旋转到另一个位置所需的加速可能非常高，以致偏转电机可能会因为施加的过高功率而烧毁。在本发明中，在测量过程中扫描器总是处在运转中。

根据一实施方案，可以对于至少一个位于至少两个预定位置之间的中间位置，利用根据与这两个预定位置相关联的两个确定的增益值估计的增益值，测量离扫描器的距离。该实施方案是有利的，因为初始扫描被执行以仅对于要测量到其的距离的位置的一个子集计算增益值。因此，增加了测量速率和总体效率。

在一特定实施方案中，上述两个预定位置可以是两个最接近中间位置的位置。或者，上述两个预定位置可以初始是两个相邻位置。此外，任何数量的预定位置可用来估计中间位置的增益值。该数量不必限于两个。

根据又一实施方案，到至少一个位于至少两个预定位置之间的中间位置的距离在与这两个预定位置相关联的信号强度或距离以大于一预定义阈值的系数不同时进行测量。两个相邻预定位置的测得的信号强度或距离之间的大差异可能例如指示具有急剧过渡的区域。如果探测到这样的区域，则测量到覆盖该区域的附加中间位置的距离是有利的。在没有任何特定起伏的平坦壁的情况下，仅有限数量的测量会被执行。但是，如果在壁上探测到具有急剧过渡的区域，则该区域中测量的数量会增加。中间位置的数量将优选地取决于所述系数的值，即过渡有多急剧。本实施方案是有利的，因为距离测量仅对于目标的表面上的有用位置执行。

或者，还可有意执行初始稀疏扫描并仅对于所关心的位置中的一些计算增益值。然后，对于所关心的剩余位置的距离测量使用估计的增益值执行。这一过程特别有利，因为总体测量速率可显著增加。此外，关于激光调节，本实施方案是有利的，因为第一次扫描是稀疏地执行的；因而，被眼睛接收到的平均功率减少。

根据一个实施方案，在初始扫描期间确定增益值的步骤包括将反射辐射束的探测到的信号强度与预定义值相比较。可在探测到的信号强度和期望信号强度或预定义值之间建立比例关系，从而计算增益值。在一特定实施方案中，增益值可对应于为满足所述预定义值将测得的信号强度所乘的系数。

尽管对于实施本发明不是必需的，但上述预定位置可以优选地形成覆盖目标的表面的至少一区域的测量点或位置的虚拟矩阵。这样的配置是有利的，因为它简化了扫描过程。所述位置可布置为分别沿例如水平和竖直方向的行和列的矩阵，这使本发明的扫描器和方法更高效。

根据一实施方案，测量距离的步骤基于飞行时间测量。或者，根据另一实施方案，距离可基于相位调制测量方法来测量。

当仔细阅读以下详细公开内容、附图和所附权利要求书时，本发明另外的目的、特征和利用本发明的优点将变得明显。本领域技术人员认识到，本发明的不同特征可组合以产生不同于下文描述的实施方案的实施方案。

在本申请中，将位置定义为目标的表面上的位置或点，即可能期望对于其进行距离测量的对象的表面上的位置或点。

附图说明

参照附图，通过以下对本发明的优选实施方案的说明性、非限制性的详细描述，将更好地理解本发明的上述以及另外的目的、特征和优点，附图中：

图1示出了根据本发明一实施方案的扫描过程和大地测量扫描器的示意图，

图2示出了根据本发明一实施方案的扫描方法的流程图，以及

图3示出了图解依照本发明一实施方案扫描具有急剧过渡(sharp transition)的目标对象后获得的轮廓的曲线图。

所有附图都是示意性的，未必按比例，并且一般仅示出为阐明本发明所必要的部分，其中其它部分可省略或仅暗示出。

具体实施方式

参照图1，描述根据本发明一实施方案的实施扫描过程的大地测量扫描器10。

在本实施方案中，大地测量扫描器10通过扫描遍及多个预定位置151-166来测定目标150(例如，壁)的外观。

待测量的预定位置的数量可由用户——例如通过经由大地测量扫描器10的键盘18输入数据——来手动选择。例如，用户可选择每角度单元要执行的多个测量，例如每个分度(grad)一次测量。作为另一个实施例，大地测量扫描器10可包括照相机(未示出)——如CCD或CMOS——用于向用户显示目标的图像，该用户之后可选择与目标的表面上的多个位置对应的多个点。或者，该用户可选择图像中所关心的区域并输入期望的位置数量。然后，预定位置的分布可由大地测量扫描器10的处理器15自动计算。

大地测量扫描器10包括辐射源12，辐射源12用于朝目标150发射电磁辐射束110e。在扫描过程中，朝预定位置151-166中的每个发射光脉冲，如图1中对于位置160所示的。

对于预定位置151-166中的每个，从目标150反射(如在图1中从位置160反射)的电磁辐射束(或光脉冲)110r由大地测量扫描器10的探测器14探测。表示反射光束110r的信号由探测器14生成并从探测器14发送到处理器15，处理器15测量该探测信号的强度并基于测得的信号强度计算增益值g₁₆₀。

表示一预定位置的反射光脉冲的探测信号的强度取决于该预定位置的反射率特性和扫描器与该预定位置之间的距离。例如，从垂直于入射光线定向的类镜表面反射的光脉冲将提供大信号强度。但是，如果类镜表面不垂直于入射光线，则信号强度将会较低。通常，因为这些结构方面，与预定位置中的一些相对应的表面或对象看起来比其它位置的表面或对象更为明亮。因此，在目标的表面上的两个不同预定位置之间，探测信号的强度可能显著变化。

最佳增益值g₁₆₀可通过将反射辐射束(或光脉冲)的测得的信号强度与预定义值相比较来计算。在一特定实施方案中，该增益值可对应于为满足或等于该预定义值而将测得的信号强度所乘的系数。一般而言，如果与反射辐射束相关联的信号强度在该预定义值以下，即被认为低，则确定大于1的增益值并将该增益值与该预定位置相关联。另一方面，如果与反射辐射束相关联的信号强度在该预定义值以上，即被认为大，则确定小于1的增益值并将该增益值与该预定位置相关联。

然后，所计算的增益值g₁₆₀可存储在大地测量扫描器10的存储器16中。

一旦已计算了用于该预定位置160的增益值，就旋转扫描器使得它对准下一预定位置，例如位置161。沿该下一预定位置161的方向发送光脉冲，并执行如上文所述的相同过程以计算与该预定位置161相关联的最佳增益值g₁₆₁。应注意，扫描器可以旋转使得辐射源对准位置164而非位置161，这取决于扫描器扫描目标的配置(沿水平方向或竖直方向执行扫描)。

应注意，在光脉冲自扫描器的发射和在扫描器处对反射光脉冲的探测之间的时间段是可以忽略的。通常，认为光脉冲的传播速度为约3ns/m。对于放置在距扫描器1米的距离处的目标，该测量将占用约6ns。因而，不需要在扫描时将扫描器停在每个位置。根据本发明的扫描器的旋转是连续的。

一旦对于所有预定位置151-166都计算了增益值g₁₅₁-g₁₆₆，就使用所计算的增益值测量到这些预定位置中的每个的距离。

旋转扫描器使得它对准一预定位置，例如位置151。朝目标的该预定位置151发射光脉冲，并由扫描器接收从位置151反射的光脉冲。所接收的光脉冲利用与位置151相关联的增益值g₁₅₁进行处理，并计算扫描器和位置151之间的距离。

根据一个实施方案，测量距离的步骤基于飞行时间测量(time of flight measurements)(或脉冲测量)，即对激光脉冲从测量设备(即，扫描器)到目标并且再返回到该测量设备的飞行时间的测量。

或者，根据另一实施方案，距离可基于相位调制测量方法进行测量。在该方法中，从扫描器的辐射源到目标的光脉冲的发射由例如处理器15生成的基信号(base signal)控制。光电探测器14探测反射光脉冲并发射表示探测到的光脉冲的电信号到处理器15，处理器15基于该电信号和基信号之间的相位差计算距离。

应注意，辐射源12的功率总是保持恒定，这对于激光调节来说是重要的。所计算的增益值用于经由放大器17来控制表示反射光脉冲的探测信号的放大。该增益值优选地用于经由放大器17电子地控制探测信号的强度。但是，也可使用所计算的增益值光学地控制反射光脉冲的强度，但这将需要相当先进和昂贵的光学部件。

仍然参照图1，在下文更详细地描述大地测量扫描器10的结构元件。

用于测定目标的外观的大地测量扫描器包括用于朝目标发射电磁辐射束的辐射源12。辐射源12可以特定波长或特定范围的波长发射激光束。在常规大地测量扫描器中，辐射源惯常以532nm的波长发射。大地测量扫描器如今的辐射源以红光或红外光的范围内(即，850nm及以上)的波长发射。优选地，辐射源可以1500nm的波长发射，1500nm对于眼睛是相当安全的波长，因为这样的辐射在眼睛的晶状体中而非在眼睛的视网膜中被吸收。但是，依照本发明实现的大地测量扫描器的激光源并不限于特定波长。

此外，大地测量扫描器10包括用于将辐射引导遍及目标的预定位置151-166的扫描装置13。扫描装置13可包括水平偏转单元13a和竖直偏转单元13b，以分别沿水平方向或竖直方向扫描目标。这些单元中的每个都包括偏转电机。如前面提到的，在本发明中减轻了对偏转电机的要求。

大地测量扫描器10还包括接收器14，接收器14用于接收由目标150反射的辐射束或光脉冲。接收器14可以是适于探测激光束的光敏探测器。例如，接收器14可以是基于半导体的光电探测器，诸如雪崩光电二极管(APD)或PIN型二极管(pin diode)。光电探测器优选地对辐射源发射的波长敏感。

此外，大地测量扫描器10包括处理器15，处理器15用于测量反射光脉冲的信号强度和基于测得的信号强度计算与预定位置相关联的增益值。在一特定实施方案中，处理器15还可包括用于计算距离的逻辑电路和软件，如在常规EDM中那样。在一替代实施方案中，大地测量扫描器可包括EDM，该EDM使用由处理器15计算的增益值来运作。

大地测量扫描器可包括存储器16，存储器16用于记录与预定位置中的每个相关联的所计算的增益值。此外，大地测量扫描器包括放大器17，放大器17用于在测量到预定位置中的每个的距离时使用所计算的增益值放大反射光脉冲的信号强度。

根据一实施方案，放大器是非线性(对数)放大器，非线性(对数)放大器是有利的，因为它提供高动态范围。

如上文所述，大地测量扫描器10被配置为执行对目标的初始扫描，以确定与目标的表面上的预定位置相关联的增益值，并且一旦对于所有预定位置都确定了增益值，就扫描目标以测量到预定位置中的每个的距离。在一实施方案中，处理器15还可被实现为控制扫描装置13。或者，大地测量扫描器10可包括适于特定地控制扫描装置13的分立的控制单元。根据另一替代方案，这样的功能可直接在扫描装置13中实现。

参照图2，将描述依照本发明一实施方案的扫描方法200。

方法200包括过程220和过程240，过程220用于计算与目标的表面上的多个预定位置相关联的一组增益值，过程240用于使用在过程220中计算的增益值，对于预定位置中的每个位置计算其到扫描器的距离。

在计算一组最佳增益值的过程220中，大地测量扫描器朝预定位置中的一个发射221光脉冲，并接收222从该预定位置反射的光脉冲。测量223表示接收到的光脉冲的信号强度，并基于测得的信号强度计算224与该预定位置相关联的增益值。然后，在步骤225，确定目标的表面上是否存在任何其它对于其需要计算增益值的位置。如果存在至少一个对于其需要计算增益值的剩余位置，则该方法返回至步骤221，并对于该剩余位置重复步骤222-225。重复过程220直到对于所有预定位置都确定了增益值。

一旦对于所有预定位置都确定了增益值，就在过程240中使用在过程220中计算的增益值来测量到这些预定位置中的每个的距离。大地测量扫描器朝预定位置中的一个发射241光脉冲，并接收242从该预定位置反射的光脉冲。使用与该预定位置相关联的所计算的增益值放大243表示接收到的光脉冲的信号。然后，处理该放大的信号以计算244到该预定位置的距离。然后，在步骤245中，确定目标的表面上是否存在任何其它对于其需要测量距离的位置。如果存在至少一个对于其需要测量距离的剩余位置，则该过程返回至步骤241，并重复步骤242-244。重复过程240，直到对于所有预定位置都已计算了距离。

由此，测量了目标的表面上的预定位置和扫描器之间的距离。然后，可对这些测量值进行处理以测定被扫描对象的外观(表面或体积)。

再参照图1，在下文将描述本发明的另一实施方案。

在本实施方案中，还对于至少一个位于两个预定位置155和156之间的中间位置167，利用根据分别与这两个预定位置155和156相关联的两个确定的增益值g₁₅₅和g₁₅₆估计的增益值g₁₆₇，测量了离扫描器的距离。该实施方案是有利的，因为在初始扫描期间不必计算与预定位置167相关联的增益值。因而，提高了扫描器的测量速率和总体效率。例如，如果在初始扫描中每隔九个位置计算最佳增益值，即仅对于将用于其计算距离的十个位置中的一个位置计算最佳增益值，则总体效率是90％，并且大大地提高了测量速率。如果对于要计算到其距离的每个位置都计算增益值，则总体效率将是50％。

在一特定实施方案中，两个预定位置可以是两个最接近中间位置的点。或者，这两个预定位置可以初始是两个相邻位置。另外，任意数量的位置可用来估计中间位置的增益值，而不必限于两个位置。例如，参照图1，与中间位置168相关联的增益值g₁₆₈可以根据分别与位置157、158、161和162相关联的增益值g₁₅₇、g₁₅₈、g₁₆₁和g₁₆₂估计。

根据一实施方案，与中间位置相关联的增益值可通过将对于相邻预定位置计算的增益值取平均来估计。

参照图3，将描述本发明的另一实施方案。

在该实施方案中，当与两个预定位置相关联的信号强度或距离以大于预定义阈值的系数不同时，测量到至少一个位于这两个预定位置之间的中间位置的距离。作为一个例子，如果目标对象或场景是在房屋壁前面的栅栏(在栅栏和房屋壁之间存在很大的距离)，则表示从栅栏反射的光脉冲的信号的强度可能显著地不同于表示从房屋壁反射的光脉冲的信号的强度。作为另一个例子，如果目标对象是悬挂的渔网，则根据光脉冲是否是从渔网的线反射，测得的信号强度或测得的距离可能存在很大的差异。

图3示出了图解在扫描具有急剧过渡39的目标对象30后获得的轮廓的曲线图300。该曲线图将信号强度或距离图解为扫描器的旋转角度

的函数。在该实施例中，对于目标30的表面上的四个位置31、32、33和34测量了反射光脉冲的强度。这些位置分别对应于扫描器的四个旋转角度

和然后，可以分析所得到的信号强度，以识别两个相邻位置之间是否存在任何大变化。类似地，可以处理测得的距离以重构或测定目标对象沿扫描方向的轮廓。可以测定第一外观轮廓app1，如图3中的虚线所示。

在本实施方案中，大地测量扫描器探测到，对于位置32和33测量到的信号强度之间的差异大，即在一预定义阈值以上。为此，在测量距离的步骤中，还测量到位于预定位置32和33之间的中间位置35的距离。

根据一实施方案，可在测量到中间位置35的距离之前计算与中间位置35相关联的增益值g₃₅。但是，也可基于已经对于相邻位置32和33计算的增益值g₃₂和g₃₃，来估计与中间位置35相关联的增益值g₃₅。

如图3的曲线图中用连续线所示，确定到中间位置35的距离使得能够更精确地测定位于位置32和33之间的区域内目标对象30的轮廓。如果对于不止一个介于位置32和33之间的中间位置测量距离，则可进一步改进对目标对象30的外观app2的测定。

中间位置的数量优选地取决于表示位置32和33的测得的信号强度之间的差异的系数的值。该实施方案的有利之处在于仅对于目标的表面上的有用位置执行测量。

本发明适用于多种类型的大地测量扫描器、激光雷达、电子测量设备、测量装置和/或配备有扫描装置或扫描功能的全站仪。

尽管关于本发明的优选实施方案在上文描述了本发明，但对本领域技术人员来说明显的是，可设想多种变型而不偏离由所附权利要求限定的本发明的范围。

Claims (28)

1.用大地测量扫描器(10)测定目标(150)的外观的方法，所述方法包括以下步骤：

朝目标上的多个预定位置(151-166)中的每个发射(221)电磁辐射束(110e)；

对于所述预定位置中的每个，测量(223)从目标反射的电磁辐射束(110r)的信号强度；

对于所述预定位置中的每个，基于测得的信号强度确定(224)增益值；以及

一旦对于所述预定位置确定了增益值(g₁₅₁-g₁₆₆)(225)，则使用所述增益值测量(240)到所述预定位置中的每个的距离。

2.如权利要求1所述的方法，其中测量信号强度的步骤包括：

探测(222)由表面反射的电磁辐射束；以及

测量(224)与探测到的辐射束相关联的信号强度。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中确定增益值的步骤包括将反射辐射束的测得的信号强度和预定义值相比较。

4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中电磁辐射束是激光束。

5.如权利要求1-4中任一项所述的方法，其中通过沿水平方向或竖直方向扫描表面，使电磁辐射束射向所述预定位置。

6.如权利要求1-5中任一项所述的方法，其中测量距离的步骤基于飞行时间测量方法和相位调制测量方法中的至少一个。

7.如权利要求1-6中任一项所述的方法，其中所述预定位置形成覆盖目标的至少一区域的测量点的矩阵。

8.如权利要求7所述的方法，其中通过逐行地沿矩阵的水平方向移动辐射束来扫描目标。

9.如权利要求7所述的方法，其中通过逐列地沿矩阵的竖直方向移动辐射束来扫描目标。

10.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其中测量距离的步骤包括：测量到至少一个位于至少两个预定位置(155，156)之间的中间位置(167)的距离——该测量使用根据与这两个预定位置相关联的两个确定的增益值(g₁₅₅，g₁₅₆)估计的增益值。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述两个预定位置是相邻位置。

12.如权利要求10或11所述的方法，其中测量到至少一个位于至少两个预定位置(32，33)之间的中间位置(35)的距离的步骤在与这两个预定位置相关联的信号强度以大于预定义阈值的系数不同时执行。

13.如权利要求10或11所述的方法，其中测量到至少一个位于至少两个预定位置(32，33)之间的中间位置(35)的距离的步骤在对于这两个预定位置测得的距离以大于预定义阈值的系数不同时执行。

14.如权利要求12或13中任一项所述的方法，其中中间位置的数量取决于所述系数的值。

15.一种用于测定目标(150)的外观的大地测量扫描器(10)，所述扫描器包括：

辐射源(12)，用于朝目标发射电磁辐射束；

扫描装置(13)，用于将辐射朝目标上的预定位置(151-166)引导；

接收器(14)，用于接收由目标反射的辐射；

处理器(15)，用于测量反射辐射的信号强度并基于测得的信号强度计算与一预定位置相关联的增益值；

存储器(16)，用于记录所述预定位置中的每个的所计算的增益值；以及

放大器(17)，用于在测量到所述预定位置中的每个的距离时使用所计算的增益值来放大反射辐射束的信号强度；

其中该扫描器被配置为扫描目标，以确定增益值(g₁₅₁-g₁₆₆)并且一旦对于所述预定位置确定了增益值，就扫描目标以测量距离。

16.如权利要求15所述的扫描器，其中所述扫描装置包括水平偏转单元(13a)和竖直偏转单元(13b)，以分别沿水平方向和竖直方向扫描目标。

17.如权利要求15或16所述的扫描器，其中所述接收器是适于探测激光束的光敏探测器。

18.如权利要求15-17中任一项所述的扫描器，其中所述处理器被配置为将反射辐射束的测得的信号强度与预定义值相比较以计算增益值。

19.如权利要求15-18中任一项所述的扫描器，还包括用于测量距离的电子测距装置。

20.如权利要求15-19中任一项所述的扫描器，其中所述预定位置形成覆盖目标的至少一区域的测量点的矩阵。

21.如权利要求20所述的扫描器，其中所述扫描装置被配置为逐行地沿矩阵的水平方向移动电磁辐射束。

22.如权利要求20所述的扫描器，其中所述扫描装置被配置为逐列地沿矩阵的竖直方向移动所述射束。

23.如权利要求15-22中任一项所述的扫描器，其中所述处理器被配置为对于至少一个位于至少两个预定位置(155，156)之间的中间位置(167)，基于与这两个预定位置相关联的两个确定的增益值(g₁₅₅，g₁₅₆)来估计增益值(g₁₆₇)，并且其中所述扫描器被配置为使用所估计的增益值测量到所述至少一个中间位置的距离。

24.如权利要求23所述的扫描器，其中所述两个预定位置是相邻位置。

25.如权利要求23或24所述的扫描器，其中所述扫描器被配置为在以下情况下测量到至少一个位于至少两个预定位置(32，33)之间的中间位置(35)的距离：当与这两个预定位置相关联的信号强度以大于预定义阈值的系数不同时。

26.如权利要求23或24所述的扫描器，其中所述扫描器被配置为在以下情况下测量到至少一个位于至少两个预定位置(32，33)之间的中间位置(35)的距离：当对于这两个预定位置测得的距离以大于预定义阈值的系数不同时。

27.如权利要求25或26所述的扫描器，其中中间位置的数量取决于所述系数的值。

28.一种计算机程序产品，该计算机程序产品可装载到大地测量扫描器(10)的内部存储器(16)中，包括用于使所述大地测量扫描器(10)的控制单元(15)执行依照权利要求1-14的步骤的软件代码部分。

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