CN1922464B - 表面计量装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于测量空间中多边形平面表面的面积的方法，其特征在于，使用的装置包括通过具有中心点(16)的框架(15)安装在支承腿(4)上的测距仪(2)，用于在空间中对测距仪的观察方向进行角度跟踪的装置(5，6)，用于通过测距仪触发对目标点的球面坐标的采集的装置(82)，以及数字处理单元。对于测量的每个多边形平面表面，确定一系列测量点，允许所述表面拓扑地并且单独地确定，对于多边形表面的每个边，系列还包括两个点，这两个点在所述表面上沿着与预定方向的投影属于所述边。处理单元用于根据确定的测量点的球面坐标通过生成线段和/或直线生成表面的数字模型，并且用于计算所述数字模型的表面积。

Description

表面计量装置

技术领域

本发明涉及一种用于测量空间中多边形平面表面面积的装置和方法。更具体地，它涉及建筑物(建筑、构造等)的领域并且试图提供一种用于测量表面并且特别是用于计算房间的地板、天花板和墙壁的面积的工具。

背景技术

用于测量和计算界定房间的表面的面积的传统的方法为：

-如果所述房间为矩形，就计算每个矩形平面表面，例如房间的一段墙壁或者地板或天花板，该表面的面积基于对其长度及其宽度的测量，

-针对更复杂几何结构的每个多边形平面表面，将该表面的部分界定为三角形(三角形法)，其方式为“跟踪”连接多边形表面与其它顶点中的每一个连接的对角线并且通过这些对角线中的每一个和表面的每一侧的测量来计算表面的面积。

测量(宽度、长度、对角线等)通常通过使用卷尺或测距仪进行，然后通过在纸略图上的测量进行记录；计算是通过将测量的尺寸手动地输入计算工具例如电子表格或计算机中完成的。

该方法需要操作者移动多次来执行测量、细心的注意来确定将被测量的尺寸和将应用的计算规则，以及众多的手工操作，这些手动操作需要高度的精确性(特别是当读取测距仪并且记录略图上测量的尺寸时，以及在将所述尺寸输入计算工具时)。这就有相当大的发生故障的机会。该方法同时预先假定测量可以未受阻止地进行(没有家具产品阻碍，等等)。

一些已知装置允许建筑测量(现有结构的图示)半自动化地执行，这些建筑测量然后可以借助于独立的电子表格或集成到测量装置中的电子表格用于计算面积。一方面，已知测量装置允许限制故障的可能性(基本上限于使用装置确定的点的选择)，并且另一方面，允许测量器的运动(从中心站—或可选地从多个中心站获得的读数)。

DE 195 45 589描述了一种允许执行这种类型的建筑测量的装置和方法，其唯一目标是在现有建筑上标记指示将被安装的施工元件例如悬挂的天花板、隔墙等的预测点的线、表面或体积。DE 195 45 589的标记方法主要在于：

-从由测距仪和角编码器确定的测量点的球面坐标，对观察到的“实空间”的“理想化”数学模型再构造；如果观察到的实空间是平面表面，就应该在该表面上确定三个测量点来在数学模型中生成一个平面；为了界定该表面的轮廓，必须还确定邻接表面；类似地，如果观察到的实空间是体积，就应该在界定所述体积的每个表面上确定三个点，

-将一个点设为目标，该点被称为标记点，并且校正视图(即测距仪的朝向)，其方式为标记点对应于在数学模型中标识并且位于将被标记的线、表面或体积上的选点；然后将标记点标记在现有的框架上。

为了做到这一点，一方面，测距仪和角编码器与计算机处理单元相关联，该计算机处理单元一方面集成用于生成观察到的实空间的理想化数学模型的程序，另一方面，集成用于校正被测距仪设为目标的标记点的实际位置和设定位置之间的差异的程序，该校正程序能够自动地对测距仪进行定向。

应当指出，计算机元件不具有任何面积计算程序并且DE 19545589并未以任何方式建议使用为计算平面表面的面积而生成的数学模型。

FR 2630539描述了一种装置，该装置组合了用于生成建筑测量的测距仪、经纬仪和计算机处理单元。处理单元集成了允许由三个(非对准)的球面坐标点生成房间的围墙的图示的计算机程序，这三个点是由形成所述围墙的每个平面表面(地板、墙壁和天花板)上的中心站确定的。对于每个平面表面，程序首先由所确定的三个点的坐标计算相应平面的等式。程序然后计算成对选取的所有平面的交点的等式，从而界定正被讨论的围墙的边。FR 2630539指出，由于实现的建筑测量可以用于计算形成围墙的平面表面的面积。应当指出，当房间这样构造时，并没有允许形成围墙的每个平面表面将被至少部分地观察的中心站；假想隔墙被绘制(从家具或具有平面表面的其它对象上)，从而将房间分成两个部分，并且如上文所述，由两个站执行建筑测量。两个部分的图示然后通过选择和确定两个部分共用的参照点的基点进行组合；然后使用者抹去所获得的总体图示上出现的假想隔墙。

因此，为了生成多边形平面表面的计算机模型，FR 2630539和DE19545589都示教了在所述表面上确定三个点并且在界定所述表面的每个表面上确定三个点。换句话说并且作为实例，为了对房间的地板建模以计算其面积(通常对应于房间的地板面积)，需要确定房间的所有地板和所有墙壁。更通常地，如果将被测量的多边形平面表面具有N个侧面，使用者必须确定3(N+1)个测量点以对表面建模。

发明者注意到，实际上，已知装置基本上用于执行完整的建筑测量以提供界定建筑的平面图(剖面图、正视图、透视图等)；如果整个建筑即建筑的每个房间的地板、墙壁和天花板将被测量，那么它们仅仅用于计算面积。现已发现，此前的表面确定方法在证实仅仅用于以可选的方式测量建筑的任意给定表面的面积的应用时过于冗长。迄今并未有任何方法和装置可以允许容易、迅速并且以单独的方式估计建筑表面例如房间的地板、墙壁或天花板的面积。

本发明者确定，具有一种允许表面面积能够更容易并且更迅速地测量或估计的工具十分有用，无论是对于该工具的集中使用还是选择性使用而言。

发明内容

本发明旨在通过提供一种允许极其容易并且迅速地估计表面面积的方法和便宜的装置来满足这一新确定的要求。特别地，本发明旨在提供一种用于测量多边形平面表面并且特别是多边形平面建筑表面的面积的简单而快速的装置和方法。

本发明的另一个目标是提供一种方法和装置，其执行或使用不需要任何特定知识或是高度注意使用者的部分，因此在具有正常能力和平均注意力的人的掌握之中。本发明试图允许多边形平面表面能够系统地、自动地并且没有发生故障的机会地确定。

本发明的另一个目标是提供一种装置和方法，它们允许任意实际表面的面积的评估具有小于5％程度的误差，并且允许特别是以小于1％程度的误差测量多边形平面表面的面积。

本发明试图实现所有这些目标而不放弃已知的先前装置的优点，特别是，不会放弃测量界定房间的围墙的所有表面的面积的可能性，即使该房间已经装备好或是配备好家具。

为了做到这一点，本发明涉及一种用于测量空间中多边形平面表面面积的装置和方法，其中

-使用的装置包括：

●通过框架安装在支承腿上的测距仪，其中，框架具有中心点并且适于允许使用者根据他的选择使测距仪朝向表面上的被称为目标点的质点定向，所述测距仪能够输送表示中心点与目标点分离的距离的信号，

●适于沿着空间中经过中心点和目标点的被称为观察方向的方向进行角度跟踪的装置，这些角度跟踪装置能够输送表示观察方向相对于以中心点为中心的空间参考框架的朝向的信号，

●由此测距仪和角度跟踪装置适于输送表示目标点相对于所述空间参考框架的球面坐标的信号，

●用于根据使用者的指令触发对目标点的球面坐标的采集的装置，该装置能够根据测距仪和角度跟踪装置输送的信号触发表示球面坐标的数字数据的存储，

●数字处理单元，适于根据采集的被称为测量点的目标点的球面坐标对多边形平面表面建模，所述测量点允许能够拓扑地来确定所述多边形平面表面，

依照本发明的方法，其特征在于，对于要测量的每个多边形平面表面：

-选取一系列测量点允许所述多边形平面表面拓扑地并且单独地确定，所述系列还包括：对于多边形表面的每个边，至多两个点，所述点沿着预定方向在所述表面上的投影属于所述边，

-所述表面经过如下的建模过程，即该建模过程中，该系列的测量点通过随后使测距仪连续地朝向每个测量点定向并且通过触发对测量点的球面坐标的采集而绘制，处理单元能够：

●通过根据从至多两个测量点采集的球面坐标对所述表面的每个边生成线段或直线，生成并且存储多边形平面表面的几何数字模型，

●计算并且记录表示由此生成的数字模型的表面积的数值。

本发明还涉及允许这种方法执行的装置，特别是用于测量空间中多边形平面表面的面积的装置，包括：

-  通过框架安装在支承腿上的测距仪，其中，框架具有中心点并且适于允许使用者根据他的选择使测距仪朝向表面上的被称为目标点的质点定向，所述测距仪能够输送表示中心点与目标点相距的距离的信号，

-用于沿着空间中的经过中心点和目标点的被称为观察方向的方向进行角度跟踪的装置，这些角度跟踪装置能够输送表示观察方向相对于以中心点为中心的空间参考框架的朝向的信号，

-由此测距仪和角度跟踪装置能够输送表示目标点相对于所述空间参考框架的球面坐标的信号，

-用于根据使用者的指令触发对目标点的球面坐标的采集的装置，该装置能够根据由测距仪和角度跟踪装置输送的信号触发表示球面坐标的数字数据的存储，

-数字处理单元，能够根据采集的被称为测量点的目标点的球面坐标对多边形平面表面建模，所述测量点允许能够拓扑地确定所述多边形平面表面，

依照本发明的装置，其特征在于，处理单元能够：

-通过根据对一系列测量点中至多两个测量点采集的球面坐标，对于所述表面的每个边生成线段或直线，从一系列测量点生成并且存储每个多边形平面表面的几何数字模型，所述测量点允许所述表面拓扑地并且独立地确定，对于多边形平面表面的每个边还包括两个点，这两个点在所述表面上沿着预定方向的投影属于所述边，

-计算并且记录表示由此生成的每个数字模型的表面积的数值。

因此本发明包括在数字模型中生成不是如FR 2630539和DE 195 4589所示教导的平面，而是生成与多边形平面表面的边相对应的线段或直线。因此，为了对具有N个边(或侧边)的多边形平面表面建模，依照本发明最多确定2N个测量点就足够了。每个平面表面与限定它的表面独立地进行建模。特别地，为了对房间的地板进行建模，不需要确定限定该地板的所有墙壁；对于每个地板的边确定至多两个点就足够。

另外，依照本发明的处理单元能够根据该边上的被目标定位的两个测量点以及其在边上沿着预定方向的投影属于该边的两个点生成与多边形平面表面的边相对应的线段或直线，其中，后两个点为包含边和投影方向的平面表面上的两个任意目标点。特别地为了对房间的地板建模，例如对于每个边确定位于架在所述边上的墙壁上的至多两个测量点就足够了。这个特征简化并且大大缩短了建模过程。

依照本发明的方法尤其简单并且迅速。它还允许以选择性的以及隔离的方式测量房间的任意多边形平面表面，而不必非得对这个房间的所有围墙都建模。

应当指出，由此界定的依照本发明的方法和装置允许测量多边形平面表面。然而，它们还允许在具有相对较高的精确性的等级下估计任意建筑表面的面积。实际上，确定本发明的设计的基本思想之一是一方面建筑物主要包括多边形平面表面，另一方面通过传统的离散方法使任意  (特别是非平面和/或非多边形)表面向一个或多个适当地选取的多边形平面表面的同化可以提供对所述表面的面积的精确估算。因此，具有圆形边的平面实际表面可以通过多边形数字模型来建模，其中与实际表面的圆形边对应的周长部分是虚线(其相继的顶点与圆形边上的目标点对应)。另外，弯曲(非平面)实际表面可以通过由平面多边形的多面数字模型来建模，其中大多数边与弯曲的实际表面的线对应。

发明者还指出，较低程度的离散化即通过使用有限数目的(例如一至五个之间)的简单多边形(例如每个具有少于七个的顶点)对任意实际表面建模，实际表面的面积可以获得小于5％程度的误差，这是在计算地板面积时Carrez Law所允许的最大误差。因此发明者首先证明可以使用测量装置在相对较高的精确程度下来估算具有多边形平面表面的建筑物表面的面积。

依照本发明的角度跟踪装置优选包括两个角编码器，每个都用于测量由观察方向和空间参考框架的参考平面所形成的角度。

为了允许使用者将测距仪朝向他选择的目标点定向，框架包括例如调节测距仪的装置，该装置允许所述测距仪由使用者手动地定向。框架有利地包括两个平衡架，第一平衡架安装在支承腿上以便绕着旋转垂直轴自由地枢转，第二平衡架安装在第一平衡架上以便绕着旋转水平轴自由地枢转，测距仪固定至第二平衡架。由此可以手动地使测距仪朝向每个测量点定向。

本发明的该优选版本并未排除向框架提供调节测距仪的装置的可能性，这些装置适于允许所述测距仪的自动并且程序化的定向，例如轮流驱动上述平衡架的马达。然而，现已经发现，该类型的装置会不必要地增加装置的成本并且使其使用复杂化。

有利地并且依照本发明，对每个测量点的球面坐标的采集在对所述测量点的观察时刻通过手动触发。为了做到这一点，触发装置包括具有直接效果的手动触发构件。触发构件是例如机械构件或能够探测使用者的手指头等的存在的热或可选择的光敏构件。在优选版本中，装置集成了传统的已知测距仪并且依照本发明的触发构件对应于测距仪的存储按钮，它以下列方式进行了改动：按下所述按钮触发器不仅会存储由测距仪测量的距离，而且会存储由角度跟踪装置测量的角度。然而，本发明的这一版本并未排除向装置提供具有延迟效果的可编程触发装置的可能性。

如上文所述，为了生成多边形平面表面的数字模型，会选取一系列测量点，从而允许所述表面拓扑地确定。特别是，会选取被称为完整系列的一系列测量点，这一系列测量点可以独立地确定多边形平面表面的拓扑。依照本发明的处理单元用于由特定坐标生成多边形平面表面的数字模型，这些特定坐标是由该类型的完整系列的测量点获得的。

特别是，有利地并且依照本发明，依照本发明的处理单元用于由一系列测量点生成多边形平面表面的数字模型，对于多边形平面表面的每个顶点，这些测量点包括点，该点在所述表面上沿着预定方向的投影与所述顶点重合。在依照本发明的方法中，会为至少一个多边形平面表面选取该类型的一系列测量点。在这种情形下，数字模型是由对多边形平面表面的顶点建模的点构建的，这些点界定了与多边形平面表面的边相对应的线段。线段的每个端部(数字模型的顶点)是由位于一个轴上的测量点的球面坐标生成的，该轴穿过多边形平面表面的相应的顶点并且平行于投影的预定方向(对所有的顶点相同)。该测量点可以是顶点自身。该类型的一系列测量点可以完全地独立确定所述表面的拓扑；这是一个完整系列。

例如，为了测量房间的水平多边形平面表面例如水平地板或天花板，有利地选取一系列(完整系列)测量点，它对于多边形表面的每个顶点包括这样的点，所述点在所述水平表面上沿垂直方向的投影(这是一个正交投影)与所述顶点重合。因此，如果装置旨在用于测量限定了房间的表面的面积，该处理单元有利地用于由一系列测量点提供一种水平多边形平面表面例如水平地板或天花板的数字模型，这些测量点对于多边形表面的每个顶点包括这样的点，该点在所述水平表面上的竖直投影与所述顶点重合。该点可以是顶点自身或位于穿过该顶点的垂直轴上，即位于围绕所述顶点的两个竖直墙壁的交点处的房间的角落中的点。因此该点可以选取在房间的角落中的任意高度处，因此就避免了由任意阻碍的家具所导致的问题。

有利地并且依照本发明，在变体中或(优选地)通过结合，依照本发明的处理单元还用于由一系列测量点生成多边形平面表面的数字模型，这些测量点对于多边形平面表面的每个边包括两个点，这两个点在表面上沿预定方向的投影属于所述边并且是分开的；在依照本发明的方法中，会为至少一个多边形平面表面选取该类型的一系列测量点。在这种情形下；数字模型是由对多边形平面表面的边建模的直线构建的。模型的每个直线是由两个测量点的球面坐标生成的，这两个测量点位于由表面的相应的边和投影的预定方向(对所有的边相同)界定的平面中。这些点中的一个(或多个)可以位于边自身上；它甚至可以对应于边的端点，即多边形表面的顶点。该类型的一系列点可以完全地独立确定所述表面的拓扑；这是一个完整系列。

例如，为了测量房间的水平多边形平面表面例如水平地板或天花板，可以选取一系列(完整系列)测量点，它对于多边形表面的每个边包括两个点，这两个点在所述水平表面上沿垂直方向的投影(正交投影)属于所述边并且是分开的。因此，如果装置旨在用于测量限定了房间的表面的面积，该处理单元有利地用于由一系列测量点生成一种水平多边形平面表面例如水平地板或天花板的数字模型，这些测量点对于多边形表面的每个边包括两个点，这两个点在所述水平表面上的竖直投影属于所述边并且是分开的。换句话说，点位于边自身上或所述边的垂直线上、由边限定的竖直墙壁上。同样，在这种情形下，本发明排除了阻碍的家具的问题，因为可以在由所述边限定的竖直墙壁上选取任意点，只要这两个点不沿着垂直方向对准(并且因此具有分开的投影)。

应当指出，虽然该版本的依照本发明的方法导致确定的测量点是前一个版本(其中确定了与表面的顶点的相对应的点)的两倍，但是每个读数可以更迅速地进行，因为使用者不必精确地将顶点(或房间的竖直角落，如果被测量的表面是水平的话)设为目标，而是可以选择边(或是悬挂它的竖直墙壁)上的任意点。

有利地并且依照本发明，每个多边形平面表面的建模过程优选包括借助于装置的用户界面初始输入命令开始所述过程以及最终输入命令终止所述过程。

如果处理单元适合从各种类型的系列测量点例如系列顶点、系列边上的点或者包括边上的点和顶点的系列等产生数字模型，就会选取一种类型的系列测量点来对多边形平面表面建模，并且界定所选系列的测量点的数据项在建模过程开始时(在确定第一测量点之前)输入。

开始建模过程的命令以及界定为该过程选取的系列测量点的类型的数据项可以通过用户界面的单个指令相伴地输入。该指令也可以允许定义这种类型的将被测量的表面：水平表面、垂直表面、倾斜表面、任意表面、等等。例如处理单元适于允许使用者输入：

-通过第一指令开始由与表面的顶点相对应的测量点对任意多边形平面表面建模的过程的命令，

-通过第二指令开始由与表面的边上的点相对应的测量点对任意多边形平面表面建模的过程的命令，

-通过第三(或分别地第四)指令开始由与表面的顶点相对应的测量点对水平(或分别竖直的)多边形平面表面建模的过程的命令，，

-通过第五(或分别地第六)指令等开始由与表面的边上的点相对应的测量点对水平(或分别竖直的)多边形平面表面建模的过程的命令。

在多种情形下，多边形平面表面的几何结构(或拓扑)是可以确定装置的被称为观察点的定位点，从该观察点可以看到所有的测量点。然后由该观察点确定所有测量点。

如果不是该情形，多边形平面表面的建模的过程就会包括如下的步骤：

-确定在第一观察点处可见的相应系列中的测量点，

-装置的中心点移到第二观察位置，在该位置处，在第一观察点处不可见的所述系列中的至少一个其它测量点可见，

-从第二观察点确定被称为复位点的点，选取所述复位点从而允许相对于第一观察点确定第二观察点的位置，

-确定在第二观察点处可见的测量点，处理单元用于计算第二观察点和由此确定的测量点在第一观察点的空间参考框架中的坐标。

应当指出，第一观察点选取成能够从该点确定系列中测量点的最大数目。

所述第一观察点还优选以如下方式选取：由此至少多个测量点可见，这些测量点足以允许多边形表面的至少一个边的建模，该边在第二观察点也可见：对应于该边的两端(顶点)(实际端点或点，其沿预定方向在表面上的投影与这些端点重合)然后被选取为第二观察点的复位点。第一观察点也可以按照下列方式选取：至少多个测量点在两个观察点可见，这些测量点足以允许对所述表面的两个非平行边线建模，术语“边线”是指承载边(有限线段)的(无限)直线：然后与这两个边中的每一个上的两个任意点(即总共四个点)相对应的两个点被选取为第二观察点的复位点。在两种情形中，复位点是将被测量的多边形平面表面上或限定所述多边形平面表面的表面上的目标点，而不是由使用者安装的反射目标上的目标点。重新定位因此就是精确的。另外，与FR2630539中不同，并没有界定“假想隔墙”，并且该会减少发生故障的机会(在FR 2630539的方法中，存在可能忘记将该隔墙从模型中移除等的风险)。

还应当指出，如果仍然有将被确定的测量点(不能由前两个观察点可见的点)，就可能需要将装置(即其中心点)移动到第三观察点，并且继续这样做直至确定系列中的所有的测量点。每个附加观察点的位置必须通过确定适当选取的复位点以第一观察点的空间参考框架标识。

如最初界定的那样，处理单元适合由球面坐标生成数字模型，该球面坐标是由允许多边形平面表面拓扑地确定的一系列测量点特别是从独立地确定该拓扑的完整系列的测量点获得的。

通过结合，有利地并且依照本发明，处理单元还适用于：

-允许使用者通过图形用户界面输入被称为约束数据的数据，这允许几何约束的定义应用在数字模型上，包括允许在数字模型中生成几何对象的数据以及允许在数字模型的几何对象之间生成几何关系的数据，

-管理输入的约束数据，以便允许通过对被称为减小系列(reduced series)的一系列测量点采集的球面坐标和根据一系列几何约束输入的约束数据通过生成线段和/或直线来生成多边形平面表面的数字模型，所述系列的测量点以及约束通过结合可以确定多边形平面表面的拓扑。换句话说，测量点和几何约束以下列方式选取：通过结合，它们(完全地)确定多边形平面表面的拓扑，减小系列的测量点独立地确定仅仅部分的该拓扑。

本发明因此还延伸至一种测量方法，其中，对于将被测量的至少一个多边形平面表面：

-一方面选取被称为减小系列的一系列测量点，并且另一方面选取一系列将应用在多边形平面表面的数字模型上的几何约束，包括将应用在所述数字模型上的至少一个几何对象和/或应用在所述数字模型的几何对象之间的至少一个几何关系，所述系列的测量点和几何约束选取的方式为：通过结合，它们可以确定多边形平面表面的拓扑，

-所述表面经历如下的建模过程，即该过程中，确定相应系列的每个测量点并且通过图形用户界面输入被称为约束数据的数据，该数据允许界定相应系列的每个几何约束，

-处理单元用于：

●允许使用者输入这样的约束数据并且管理所述数据，

●通过采集的减小系列的测量点的球面坐标和根据约束系列输入的约束数据生成线段和/或直线，从而来生成多边形平面表面的数字模型。

依照本发明的处理单元例如适于允许使用者输入约束数据，该约束数据生成由点、线段、多边形等中选取的几何对象。在依照本发明的方法中，输入可以生成这样的类型几何对象的至少一项约束数据。用户界面有利地适于允许使用者通过图形装置(图形输入板和光笔，等等)、通过预定指令(键盘上的键或在屏幕上显示并且使用游标选取的图标，分别命令生成给定点、线段、多边形，等等)或通过描述性命令行等等绘制几何对象(点、线段、多边形，等等)。

有利地并且依照本发明，处理单元还适于：

-允许使用者输入约束数据生成弯曲的几何对象例如弧形，特别是圆弧(在依照本发明的方法中，输入可以生成弯曲的几何对象的至少一项约束数据)，

-由这样的约束数据(并且由减小系列的测量点)生成集成了弯曲的几何对象/弯曲的几何对象之一的非多边形平面数字模型，

-计算表示由此生成的数字模型的表面积的数值。

例如，处理单元适于允许生成穿过三个点并且特别是通过三个测量点等的圆弧或任意其它单元。

在本发明的该版本中，装置因此还允许测量非多边形平面表面并且对(平面或非平面)非多边形表面的面积提供更加精确的估算。

依照本发明的处理单元还优选适于允许使用者输入约束数据，从而生成从数字模型的两个线段之间的角度、线段的朝向、线段的长度、两个线段之间的接点以及两个线段的平行布置等等中选取的几何关系。在依照本发明的方法中，输入可以生成这样类型的几何关系的至少一项约束数据。在这种情形下，同样，该数据优选通过预定命令(小键盘上的键、图形界面上的图标，等等)输入。

应当指出，所利用的几何关系可能承受通过对数字模型的测量生成的现有几何对象(与测量点相对应的点、由测量点界定的线段，等等)和/或由使用者通过图形界面向数字模型添加的几何对象即由约束数据  (用于增补减小系列的测量点的约束点或线段)生成的几何对象。

将应用在数字模型上的约束由使用者基于视觉评估选取，这当然是近似值：建筑中的角度不会是平角，边实际上不会是直的、竖直的或水平的。然而，在表面积的计算中获得的结果是精确的，使用者界定约束时所做的假设导致的误差对所计算的表面积具有很少的影响。

处理单元对于这样类型的约束(对象和关系)的管理允许确定有限数目的测量点，测量点的确定是通过引入简单约束例如生成数字模型上的顶点并生成该顶点上的直角，或生成由测量点和一项应用线段朝向的输入约束数据界定的线段。

这种可能性对于特别复杂的多边形平面表面尤其有利，对于这些多边形平面表面，并不能界定任何能够由其看到完全确定表面拓扑的系列的所有测量点。因此，依照本发明，选取了减小系列(reduced series)的测量点，其中存在至少一个观察点，从该观察点可以看到系列中的所有测量点，所述点是由该单个观察点确定的并且数据被输入，该数据与测量点结合以确定表面的拓扑并因此确定数字模型。特别是，具有输入约束数据，输入约束数据在数字模型中生成一个或多个约束点并且应用模型的各个线段或点之间的几何关系(角度、接点，等等)，从而界定了完全确定多边形平面表面的拓扑的完整系列的构造点(测量点和约束点)。

一种这样类型的方法消除了从多个分开的观察点确定测量点的需要。它还允许确定较少的测量点，这受益于将被测量的表面的显著的几何特征，包括其中可以从单个观察点确定完整系列的测量点的情形。因此可以大将降低进行测量的数目和用于确定多边形表面的时间。依照本发明的方法尤其简单和有效。

然而，取决于多边形平面表面的几何结构，可能需要一方面组合由多个分开的观察点确定的测量点，并且另一方面，允许多边形平面表面的拓扑的完整确定(例如通过生成向测量点添加的约束点)的几何约束的使用。在任意情形中，约束的使用会降低将被确定的测量点的数目。

应当指出，如果使用几何约束，就可以根据所选取的约束，以特定的次序执行建模过程的各个步骤(确定测量点、输入约束数据项，等等)。

还应当指出，如果使用几何约束，则可以如建模过程不使用约束的情形中的完整系列中一样，减小系列的测量点可以选取成对应于多边形平面表面的顶点或边上的点。因此选取了例如减小系列的测量点，这些测量点对于多边形表面的多个顶点包括这样的点，所述点在所述表面上沿预定方向的投影与所述顶点重合。在变体中，选取减小系列的测量点，对于多边形表面的多个边，这些测量点包括两个点，这两个点在表面上沿预定方向的投影属于所述边并且是分开的。

有利地并且依照本发明(并且不同于先前已知的装置)，处理单元适于生成两维几何数字模型。在变体中或通过结合，处理单元适于生成三维几何数字模型。

另外，处理单元优选适于使用变分法管理非定向约束。非定向约束以代数方程的形式表示。如果问题可以分成一组能够同时解决的子问题，那么该问题就可以说成是变分的。在一个变体中，处理单元适于使用参数法管理定向约束。定向约束以显函数的形式表示。如果问题可以分成一组能够单独依次逐个并且按照给定次序解决的子问题，那么该问题就可以说成是参数的。

有利地并且依照本发明，处理单元适于计算并且记录表示生成的数字模型的至少一个并且优选每个线段的长度的数值以及表示数字模型的周长的长度即所述建模的所有线段的长度之和的数值。依照本发明的装置因此允许测量直线，例如房间的墙壁的直线，该直线对应于房间的地板的周长即表示地板的多边形数字模型的轮廓的长度(通过其线段长度之和获得)。

最后，应当指出，所生成的数字模型提供了一种多边形平面表面的平面图，它可以显示、打印、可选地修改等等。三维联合数字模型(如下文将要界定的那样)除了相应表面的平面图之外，还提供了房间、建筑等等的透视图。换句话说(虽然这并非本发明的目标)，与FR 2630539中的装置一样，依照本发明的装置还适于生成现有建筑的平面，该平面可以由建筑师、承建者等等重新使用来监视建筑工地、执行改进、设计另一个建筑，等等。

本发明还涉及测量装置和方法，其特征在于，对上文或下文中所提到的所有或部分特征进行组合。

附图说明

通过阅读下列说明本发明的其它目的、特征和优点将会显而易见，说明中参见了附图，且附图显示了作为非限制性实例给出的显示本发明的优选实施例的附图。图中：

-图1是依照本发明的装置的透视图，

-图2是依照本发明需测量的地板面积的房间的水平剖面图，

-图3是图2中所示的房间的一部分的透视图，

-图4是依照本发明需测量的地板面积的另一个房间的透视剖视图，以及

-图5是依照本发明需测量其墙壁和天花板的另一个房间的透视剖视图。

具体实施方式

图1显示了依照本发明的测量装置1。

所述装置包括：

-具有激光器3的测距仪2，能够测量用来表示与测距仪有关的参照点和表面上被目标定位的任意质点之间分开的距离的变量，还能够传输相应的信号；目标点由测距仪的激光器来标识，

-形式为三脚架的支承腿4，

-用于将测距仪2安装在三脚架4上的框架15，包括固定至三脚架的上板18上的底座17、第一平衡架7以及第二平衡架8，其中，第一平衡架7的腹板安装在底座17上以便绕着穿过所述底座中心的垂直轴80旋转，第二平衡架8通过其分支安装在第一平衡架7的分支上，从而围绕穿过第一平衡架的分支的端部的水平轴81旋转；平衡架由此形成具有中心点16的框架，该(虚拟)点与旋转的竖轴和水平轴80和81的交点相对应；测距仪2通过它的后表面以使它的垂直轴与垂直轴80交叉的方式固定至第二平衡架8的腹板；测距仪还以如下的方式来确定参数，即使它的参照点与框架的中心点16重合，也就是位于它的后表面后面一段距离，该距离与所述表面相距水平轴81的距离相对应，

-角度跟踪装置，包括第一角编码器6，用于测量表示平衡架7绕着垂直轴80旋转的角度(由平衡架7的腹板的垂直轴和相对于底座17固定的水平参考轴形成的角度)的变量并且用于传输相应的信号，还包括第二角编码器5，用于测量表示平衡架8绕着水平轴81旋转的角度(由测距仪2的垂直轴和相对于第一平衡架7固定的水平参考轴形成的角度)的变量并且用于传输相应的信号；由此，跟踪装置允许对应于它的垂直轴标识测距仪的观察方向相对于以装置的中心点16为中心的空间参考框架的朝向；由测距仪测量的距离和由角编码器测量的角度形成了空间参考框架中的目标点的球面坐标；角编码器优选具有大于(即就数值而言，小于)4/10ths度的精度。对于获得误差小于1％度的这个程度的多边形平面面积的计算结果而言，这样的精度完全是足够的。

-通信电缆11，允许向数字处理单元9传输由测距仪和角编码器输送的信号；传输经过电子预处理模块10进行，将由测距仪和编码器输送的信号转换为表示目标点的球面坐标的数字数据信号；在一个变体中，将测距仪连接至电子模块的传输缆线替换成用于在测距仪和处理单元之间直接传递射频波的装置，

-用于触发对目标点的球面坐标的采集的由键82形成的装置(为了清晰起见，附图中该键显示在测距仪的侧面上，但是也可以布置在装置的另一个位置处，特别是在测距仪的顶面上，这与已知的传统测距仪的存储键的情形相同)；如果使用者按下这个触发键，那么，在按下的时刻表示目标点的球面坐标的数据就保存在处理单元中；特别地，按下键82会产生如下结果：在处理单元9中存储表示由测距仪2测量的距离的数据项，以及由电子模块10传输的由角编码器5和6测量角度以及在处理单元中存储相应的数据的命令；如果测距仪和处理单元之间的连接由无线电波提供，那么由编码器测量的命令就通过处理单元产生(在按下键82时)并且经由电子模块传递到编码器，

-图形用户界面包括特别是输入键盘12b和显示屏12a，显示屏12a特别地允许显示通过处理单元9产生的数字模型；在所示的实例中，装置的处理单元和用户界面属于便携式个人电脑。它们也可以是被称为PDA(个人数字助理)式的数字处理装置，即手持式计算机或任何其它便携式计算机装置(备忘记事本、移动电话和其它具有数字处理单元和图形界面的终端)。

图2显示了房间的平面图(水平剖面图)，其中形成复杂多边形平面表面的地板13的面积需要测量。在所示的实例中，为了执行这种测量，选择根据与多边形平面表面的顶点对应的构造点构建数字模型。

依照本发明，在该表面的顶点中，从相应系列的测量点中选取减小系列的顶点来建模，并且从被称为约束点的相应系列的点中选取补充系列的顶点来建模，这些约束点是通过在其确立期间将约束引入数字模型中而产生的。测量点和约束以如下的方式来选取，即以它们完全确定将测量的表面的拓扑以及使用最少数目的手动操作和位移从最少数目的观察点确定测量点的方式。在所示实例中，根据两个分开的观察点需要两个确定步骤来提供足够数目的测量点以便允许与约束结合起来确定表面的拓扑。因此确定了包括(表面的20个顶点中的)18个点的减小系列的测量点以及允许完成与两个缺掉的顶点相对应的两个约束点的完整定义的一系列约束。

开始根据顶点来对水平多边形平面表面建模这个过程的命令由相应的指令(从开始命令菜单中选取等等)来输入。

装置1置于第一观察点A处。为了克服地板的任何非扁平性或者底座17的非水平性(由于三脚架的错误调整)，输入水平初始化命令，任意表面上的点就在水平观察方向上作为指示测距仪所在的高度被目标定位，并且所述点被确定。

然后，对于从第一观察点A可见的房间的每个角落，确定一个位于界定所述角落的竖直的墙壁边处的一个测量点，即该点在地板上的竖直投影与形成地板的多边形平面表面的顶点重合；为了实现这一点，测距仪朝向测量点定向并且使用按钮82触发对它的球面坐标的采集。这样确定了测量点20、21、22、23、24、34、35、37和38。每个测量点可以在房间的角落的任意高度处选取。因此，作为实例，如图3所示，测量点38在竖直墙壁边40的顶点处(天花板和形成该边的两个墙壁的交点处)取得。测量点22在竖直边39的中间高度处取得。因此，可以选取点，对于这些点而言在测距仪和测量点之间没有障碍介入。

然后测距仪移到第二观察点B，从该点处看，房间(不是根据第一点A确定的)的其它角落是可见的，并且如上所述一样再次进行水平初始化。

确定两个复位点，这两个点每个都与多边形表面的顶点相对应，其中多边形表面的相应的测量点已经根据第一观察点A确定。为了实现这一点，输入被称为重新定位指令的命令；数字模型的顶点(如果它是两维模型)或者模型的竖直边(如果它是三维建模)与选取的测量点34相对应；确定了位于墙壁边上的复位点90，其中测量点34确定在该墙壁边上。确定位于墙壁边上的复位点91，其中测量点37确定在该墙壁边上，通过这样来重复这个过程。处理单元用于由此推导观察点B相对于所述墙壁边的位置并且计算点B在点A的空间参考框架中的球面坐标。

对于房间中从第一观察点A不可见而从第二观察点B可见的每个角落而言，界定所述角落的位于竖直墙壁边上的测量点确定在任意高度处。由此确定了测量点25、26、27、19、28、30、31、33和36。它们的球面坐标在观察点A的空间参考框架中计算。

由测量点28和30产生的模型顶点之间的约束点29加到所得的数字模型中，并且直角的存在通过输入相应的约束数据也应用到与测量点30和约束点29(或者与点28和29，或者与点28和30等等)相对应的模型的顶点上。类似地，约束点32产生在由测量点31和33生成的顶点之间，并且直角的存在也应用到与点31和32相对应的顶点上。

处理单元用于生成连接数字模型中产生的连续的构造点(模型的顶点)的线段。

最后，输入终止表面建模过程的命令。然后处理单元9计算产生的数字模型的表面积并且将所得的数值经由显示屏12a输送给使用者。

在一个变体中，可以仅仅由测量点即从测量点的完整系列来对多边形平面表面的所有顶点建模。在这种情形下，需要从三个观察点A、C和D执行三个确定步骤，其中，必须通过从每个这样的点中确定与此前建模的顶点相对应的两个复位点来对两个观察点C和D执行重新定位阶段。这种过程比较长，而且很容易理解处理单元管理约束的能力的好处。

遵照上述实例，为了测量矩形房间的地板面积，可以执行建模过程，该过程包括：由房间角落中确定的测量点对矩形地板的所有顶点建模。图4显示了用于测量这种表面的本发明的变体。

依照本发明，从测量点的完整系列对矩形地板14的边建模，这些测量点对于每个边包括两个质点，这两个质点在地板上的竖直投影属于所述边。对于每个测量点，依照本发明的处理单元9用于计算点的坐标，其被称为投影点，它与测量点在预定水平面上的投影相对应，并且用于由两个投影点生成数字模型中的直线。

因此，依照本发明，装置1移到任意观察点例如大体上为房间的中心点。输入开始由水平多边形平面表面的边对其建模这个过程的命令，并且对水平进行初始化。然后在界定房间的四个墙壁的每个上确定两个分开的测量点，例如墙壁43上的点45和46(这两个点在地板14上的竖直投影48、49位于边47上)。点是从墙壁上的任意位置处选取的(因为单个墙壁的两个测量点是分开的并且沿垂直方向没有对齐)。最后，输入终止建模过程的命令。然后处理单元用于计算生成的数字模型的表面积。

应当指出，为了校正模型，例如必须在第一墙壁41上确定两个连续的点，然后在其它的任一墙壁上例如墙壁42确定两个连续的点，然后在另一墙壁(例如43)上确定两个连续的点，然后在最后一面墙壁上确定两个连续的点44。处理单元9编程为用于在模型中由确定的两个第一测量点生成第一直线，然后对于两个随后的点生成第二直线，等等。在生成的模型中，仅仅保持了由两个直线交点限定的线段。在任一侧上延伸这些线段的无限的直线部分被自动去除。

图5显示了依照本发明的用于测量界定了房间的每个多边形平面表面的不同方法。

墙壁52根据测量点的完整系列建模，其中这些测量点由墙壁的顶点60、75、76 63构成。类似地，屋顶下斜坡55由包括斜坡的顶点60、61、62、63的完整系列测量点建模而成。

每个其它的表面也由完整系列的测量点建模而成，这些完整系列测量点包括表面的每个边上的两个目标点，一些边上的点还与表面的顶点相对应。由此墙壁54根据包括第一墙壁边上的测量点65和66、第二墙壁边上的测量点68和69、第三墙壁边上的测量点70和71以及最后一个墙壁边上的测量点72和73的一系列测量点建模而成。类似地，屋顶下斜坡56由斜坡的第一边上取得的测量点62和64、第二边上取得的测量点61和67、斜坡的第三边上取得的测量点61和62以及斜坡的最后一个边上取得的测量点65和66建模而成。墙壁51的边由测量点对74和75、75和60、60和61、61和67、73和72组成的直线建模而成。类似地，墙壁53的边由测量点对77和76、76和63、63和62、62和64、68和69建模而成。地板50的边由测量点对测量点74和75、75和76、76和77、70和71建模而成。

每个表面的建模过程在输入开始该过程的命令时开始，在输入终止该过程的命令时结束。

可以期望在一个唯一的模型上对所有这些表面建模，其中这个模型称为联合模型，它包括每个表面的三维或者两维的数字模型。

此外，对于给定场所的几何结构，要测量的表面具有公共的边。一旦第一表面已经建模，就开始了对邻接第一表面的第二表面进行建模，因此对于产生第二个数字模型而言，再利用在第一模型中生成的两个表面的公共边是非常有利的。

由于这两个原因，所以依照本发明的处理单元可以有利地用于：

-生成包括多个数字模型的联合模型，其中每个模型与多边形平面表面相对应，

-一方面，由属于相同的联合模型(由此可以在模型的构建期间有效地施加几何约束)的另一个现有的数字模型的几何对象(在此实例中为线段和它的两个顶点)，另一方面，由减小系列的附加测量、可选择的约束、点与再利用的几何对象结合以允许对表面拓扑的完全的确定，从而生成表面的数字模型。

因此，为了测量图5所示的房间，将装置1置于任意观察点处例如中心点处。在第一表面的建模过程之前，输入开始对多个多边形平面表面建模的会话的命令。结果是，处理单元在一个唯一的联合模型(即单个文件)中生成各个多边形平面表面的数字模型，假设没有输入终止建模会话的命令的话。

如同上述说明一样对水平进行初始化，处理单元就按照这个初始化过程一直保留水平一标识数据，假设没有再次输入初始化命令的话。由于在对房间的各个表面进行建模的连续过程中装置不发生移动，所以这个功能非常有利。

例如首先对墙壁52建模。为了实现这一点，输入由竖直多边形平面表面的顶点对平面表面开始建模过程的命令。确定顶点60、63、76和75并且输入终止过程的命令。

然后为了对例如屋顶下斜坡55建模，就输入根据任意多边形平面表面的顶点对该平面表面开始建模过程的命令。然后遵照该指令生成的斜坡模型添加到此前生成的墙壁52的模型上。从墙壁52的数字模型中选取由测量点60和63生成的线段，当作该线段仍属于正被构建的斜坡55的模型。这个选择意味着输入约束数据会将两个顶点应用到斜坡模型上。然后确定斜坡的缺掉的两个顶点61和62，并且输入终止对斜坡55的建模过程的命令。

然后为了对例如墙壁51建模，就输入根据竖直多边形平面表面的边对该平面表面开始建模过程的命令。遵照该指令生成的墙壁模型补充此前生成的墙壁52和斜坡55的模型。由测量点60和75在墙壁52的数字模型中生成的线段以及由测量点60和61在斜坡55的数字模型中生成的线段作为仍属于正在构建的模型的线段来选取。这个选择意味着约束数据的输入会将两个线段应用到墙壁51的模型上。然后确定测量点对61和67、73和72、74和75并且输入终止对墙壁51的建模过程的命令。

应当指出，处理单元用于生成仅仅两维的数字模型；通过向上述邻接的模型添加构建的模型来构建联合模型，其中首先选取邻接模型的公共线段。因此，如果首先选取墙壁52的模型中的线段60-75作为应用到墙壁51的模型上的线段，那么就将墙壁51的模型添加到墙壁52的模型上，其中墙壁51与墙壁52的模型共同使用这个线段。随后从斜坡55的模型将线段60-61作为应用在墙壁51的模型上的选择会导致在联合模型中产生用于表示墙壁51的模型的线段60-61(即相应的边)的新线段。

还应当指出，在前述方法中，测量点61和75确定两次。可以避免这种不需要的重复，例如通过根据墙壁51的顶点来为其建模而避免。从墙壁52的数字模型选择由测量点60和75生成的线段，从斜坡55的数字模型选择由测量点60和61生成的线段，作为还属于正构建的墙壁51的模型的线段，因此意味着输入在墙壁51的模型中生成三个顶点的约束数据。然后必须确定两个缺掉的顶点以便终止建模过程。

这种不需要的重复也可以通过下列方式避免：即由测量点67和从该单个测量点生成线段的约束以及将所生成的线段与线段60-61在其端点61处的接点来界定线段61-67。然而，已经发现，相应的手动操作(输入约束数据等等)比在用于生成相应线段的相应边上重新确定点61或任何其它测量点(与点67分开的点)花费的时间要长。

通常，推荐对于单个会所内建模的每个表面都使用相同的确定方法(通过顶点或边)，以便使确定过程自动化并且由此避免出现任何故障这个风险。通过表面的顶点对表面进行的建模优选在任何可能的时候(在没有故障时)，因为这会限制要确定的测量点的数目。

一旦所有表面已经进行了建模，那么在输入命令终止最后一个建模过程之后，就输入终止建模会话的命令。

处理单元用于计算生成的每个模型的表面积并且由此用于估算测量的每个多边形平面表面的面积。优选还用于计算地板表面模型的总的表面积、墙壁表面模型以及(水平和/或倾斜的)天花板表面模型。

很明显，与如上描述并且在图中显示的实施例相比，本发明可以通过多种方式进行变化。

Claims (40)

1.一种用于测量空间中的多边形平面表面的面积的方法，其中，

-使用设备(1)，该设备包括：

●通过框架(15)安装在支承腿(4)上的测距仪(2)，其中框架具有中心点(16)并且适于允许使用者根据他的选择使测距仪朝向表面上的被称为目标点的质点定向，所述测距仪能够输送表示中心点与目标点分离距离的信号，

●用于沿着空间中的经过中心点和目标点的被称为观察方向的方向进行角度跟踪的装置(5，6)，这些角度跟踪装置能够输送表示观察方向相对于以中心点为中心的空间参考框架的朝向的信号，

●由此测距仪和角度跟踪装置能够输送表示目标点相对于所述空间参考框架的球面坐标的信号，

●用于根据使用者的指令触发对目标点的球面坐标的采集的触发装置(82)，该触发装置能够根据由测距仪和角度跟踪装置输送的信号触发表示球面坐标的数字数据的存储，

●数字处理单元(9)，能够从所采集的被称为测量点的目标点的球面坐标对多边形平面表面建模，所述测量点允许所述多边形平面表面被拓扑地确定，

其中该方法用于要测量的每个多边形平面表面(13；55)：

-选取一系列测量点(19-38；60-63)，允许所述多边形平面表面拓扑地并且单独地确定，对于多边形平面表面的每个边，该系列还包括至多两个点，所述点在所述平面上沿着预定方向的投影属于所述边， 

-所述表面经过如下的建模过程，即该建模过程中，该系列的测量点通过随后使测距仪朝向每个测量点定向并且通过触发对测量点的球面坐标的采集而绘制，处理单元能够：

●通过根据从至多两个测量点采集的球面坐标对所述表面的每个边生成线段或直线，生成并且存储多边形平面表面的几何数字 模型，

●计算并且记录表示由此生成的数字模型的表面积的数值。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于测量的至少一个多边形平面表面(55)，选取被称为完整系列的、能够独立地确定所述多边形平面表面的拓扑的一系列测量点(60-63)。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于至少一个多边形平面表面(55)，选取一系列测量点(60-63)，对于多边形平面表面的每个顶点，所述测量点包括这样的点，从而所述这样的点在所述表面上沿着预定方向的投影与所述顶点重合。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，对于房间的水平多边形平面表面的测量，选取一系列测量点，对于多边形平面表面的每个顶点，所述测量点包括这样的点，从而所述这样的点在所述水平多边形平面表面上的竖直投影与所述顶点重合。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，对于至少一个多边形平面表面(14)，选取了一系列测量点，对于多边形平面表面的每个边(47)，所述测量点包括两个点(45，46)，这两个点在表面上沿着预定方向的投影(48，49)属于所述边并且是分开的。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对于房间的水平多边形平面表面的测量，选取一系列测量点，对于多边形平面表面的每个边， 所述测量点包括两个点，这两个点在所述水平多边形平面表面上的竖直投影属于所述边并且是分开的。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对于要测量的至少一个多边形平面表面(13)：

-一方面选取被称为减小系列的一系列测量点(19-38)，并且另一方面选取一系列应用在多边形平面表面的数字模型上的几何约束，包括应用在所述数字模型上的至少一个几何对象(29，32)和/或在所述数字模型的几何对象之间应用的至少一个几何关系，所述减小系列的测量点和所述系列的几何约束以下列方式选取：通过结合，它们可以确定多边形平面表面的拓扑，

-所述表面(19-38)经过如下的建模过程，即该过程中，绘制相应所述减小系列的每个测量点(19-38)并且通过图形用户界面(12a，12b)输入被称为约束数据的数据，该输入的数据允许界定相应的所述一系列的几何约束的每一个，

-处理单元用于：

●允许使用者输入这样约束数据并且管理所述约束数据，

●从减小系列的测量点的采集的球面坐标和从约束系列的输入约束数据生成线段和/或直线，从而生成多边形平面表面的数字模型。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，选取减小系列的测量点(19-38)，对于多边形平面表面的多个顶点，所述测量点包括这样的点，所述这样的点在所述表面上沿着预定方向的投影与所述顶点重合。

9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，选取减小系列的测量点，对于多边形平面表面的多个边，所述测量点包括两个点，这两个点在所述表面上沿着预定方向的投影属于所述边并且是分开的。 

10.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，输入至少一项约束数据，所述约束数据生成由点、线段和多边形中选取的几何对象。

11.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，输入至少一项约束数据，所述约束数据生成从数字模型的两个线段之间的角度、线段的朝向、线段的长度、两个线段之间的接点和两个线段的平行布置中选取的几何关系。

12.如权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，输入至少一项约束数据，所述约束数据生成弯曲的几何对象，处理单元(9)用于从这样的约束数据生成集成了一个/多个弯曲的几何对象的非多边形的平面数字模型，并且还用于计算表示由此生成的数字模型的表面积的数值。

13.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，测距仪(2)朝向每个测量点通过手动定向。

14.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，每个测量点的球面坐标的采集在对所述测量点的观察时刻通过手动触发。

15.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，多边形平面表面(13)的建模过程包括如下的步骤：

-绘制从第一观察点(A)处可见的所述一系列测量点(20-24，34，35，37，38)，

-所述设备(1)的中心点移到第二观察位置(B)，在该位置处，在第一观察点处不可见的所述一系列测量点中的至少一个其它的测量点可见，

-从第二观察点绘制被称为复位点的点(90，91)，选取所述复位点从而允许相对于第一观察点确定第二观察点的位置， 

-绘制在第二观察点处可见的测量点(25-28，19，30，31，33，34，36，37)，处理单元用于计算第二观察点和由此绘制的所述可见的测量点在第一观察点的空间参考框架中的坐标。

16.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，每个多边形平面表面的建模过程包括借助于所述设备(1)的用户界面命令开始所述过程的初始输入以及命令终止所述过程的最终输入。

17.如权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，选取一类一系列的测量点，并且在建模过程的开始输入界定所选取的系列类型的数据项。

18.如权利要求1至9中任一项所述的用于测量空间中的多边形平面表面的面积的方法，其特征在于，期望生成被称为联合模型的包括所述表面的数字模型的数字模型，在第一表面建模过程之前输入开始建模会话的命令，并且在最终的表面建模过程结束之后输入终止所述会话的命令。

19.如权利要求4或6所述的方法，其特征在于，所述水平多边形平面表面是水平地板或天花板。

20.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述几何对象是弧形。

21.用于测量空间中的多边形平面表面的面积的设备，包括：

-通过框架(15)安装在支承腿(4)上的测距仪(2)，其中，框架具有中心点(16)并且适于允许使用者根据他的选择使测距仪朝向表面上的被称为目标点的质点定向，所述测距仪能够输送表示中心点与目标点分离的距离的信号，

-用于沿着空间中的经过中心点和目标点的被称为观察方向的方向进行角度跟踪的装置(5，6)，这些角度跟踪装置能够输送表示观察方向相对于以中心点为中心的空间参考框架的朝向的信号， 

-由此测距仪和角度跟踪装置能够输送表示目标点相对于所述空间参考框架的球面坐标的信号，

-用于根据使用者的指令触发对目标点的球面坐标的采集的触发装置(82)，该触发装置能够根据由测距仪(2)和角度跟踪装置(5，6)输送的信号触发表示球面坐标的数字数据的存储，

-数字处理单元(9)，能够从被称为测量点的目标点的采集的球面坐标对多边形平面表面建模，所述目标点允许所述多边形平面表面被拓扑地确定，

其中处理单元能够：

-通过根据对一系列测量点中至多两个测量点采集的球面坐标对于所述表面的每个边生成线段或直线，从一系列测量点(19-38；60-63)生成并且存储每个多边形平面表面(13；55)的几何数字模型，所述一系列测量点允许所述表面拓扑地并且独立地确定并且对于多边形平面表面的每个边还包括至多两个点，所述点在所述表面上沿着预定方向的投影属于所述边，

-计算并且记录表示由此生成的每个数字模型的表面积的数值。

22.如权利要求21所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于从被称为完整系列的一系列测量点(60-63)的采集的球面坐标生成多边形平面表面(55)的数字模型，所述完整系列的一系列测量点独立地确定多边形平面表面的拓扑。

23.如权利要求22所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于根据一系列测量点生成多边形平面表面(55)的数字模型，对于多边形平面表面的每个顶点，所述一系列测量点包括点(60-63)，其中所述点(60-63)在表面上沿着预定方向的投影与所述顶点重合。 

24.如权利要求23所述的设备，其特征在于，旨在用于测量限定了房间的表面的面积，处理单元(9)用于从一系列测量点生成水平多边形平面表面的数字模型，对于多边形平面表面的每个顶点，测量点包括其在所述水平多边形平面表面上的竖直投影与所述顶点重合的点。

25.如权利要求22所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于从一系列测量点生成多边形平面表面(14；54)的数字模型，对于多边形平面表面的每个边，所述测量点包括两个点(45，46，...；65，66，68-73)，这两个点在表面上沿着预定方向的投影属于所述边并且是分开的。

26.如权利要求25所述的设备，其特征在于，旨在用于测量限定了房间的表面的面积，处理单元(9)用于从一系列测量点生成水平多边形平面的数字模型，对于水平多边形平面表面的每个边(47)，测量点包括两个点(45，46)，这两个点在所述水平多边形平面表面上的竖直投影(48，49)属于所述边并且是分开的。

27.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于：

-允许使用者通过图形用户界面(12a，12B)输入被称为约束数据的数据，所述输入的数据允许几何约束的定义应用在数字模型上，包括允许在数字模型中生成几何对象的数据以及允许在数字模型的几何对象之间生成几何关系的数据，

-管理输入的约束数据，以便允许通过从对被称为减小系列的一系列测量点(19-38)采集的球面坐标和从一系列几何约束输入的约束数据通过生成线段和/或直线来生成多边形平面表面(13)的数字模型，所述减小系列的测量点以及所述系列的约束允许通过结合可以确定多边形平面表面的拓扑。 

28.如权利要求27所述的设备，其特征在于，处理单元(9)适于允许使用者输入约束数据，该约束数据生成由点、线段和多边形中选取的几何对象。

29.如权利要求27所述的设备，其特征在于，处理单元(9)适于允许使用者输入约束数据，所述约束数据生成从数字模型的两个线段之间的角度、线段的朝向、线段的长度、两个线段之间的接点以及两个线段的平行布置选取的几何关系。

30.如权利要求27所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于：

-允许使用者输入约束数据生成弯曲的几何对象，

-由这样的约束数据生成集成了一个/多个弯曲的几何对象的非多边形平面数字模型，

-计算表示由此生成的数字模型的表面积的数值。

31.如权利要求27所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于使用变分法管理非定向约束。

32.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于生成两维几何数字模型。

33.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于生成三维几何数字模型。

34.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于生成被称为联合模型的模型，模型包括多个数字模型，其中每个都与多边形平面表面相对应。

35.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，处理单元(9)用于计算并且记录表示生成的数字模型的每个线段的长度的数值和表示数字模型的周长的数值。 

36.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，框架(15)包括用于调节测距仪的装置(7，8)，该调节测距仪的装置适于允许所述测距仪由使用者手动地定向。

37.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，触发装置包括具有直接效果的手动触发构件(82)。

38.如权利要求21至26中任一项所述的设备，其特征在于，角度跟踪装置包括两个角编码器(5，6)。

39.如权利要求24或26所述的设备，其特征在于，所述水平多边形平面表面是水平地板或天花板。

40.如权利要求30所述的设备，其特征在于，所述几何对象是弧形。 

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