DE102012000831A1 - Target mark for determining spatial layer of scatter diagram obtained from terrestrial laser scanner, has optical reflector and optical center that are coincided with each other and are positioned in geometric portion - Google Patents

Target mark for determining spatial layer of scatter diagram obtained from terrestrial laser scanner, has optical reflector and optical center that are coincided with each other and are positioned in geometric portion Download PDF

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Abstract

The target mark (1) has a geometric portion (3) that is provided a geometric center (4) and an optical reflector (2) that is set with a unique optical center (5). The optical reflector and optical center are coincided with each other. The optical reflector and optical center are positioned in geometric portion. The optical reflector is provided with a reflection prism and an aperture is formed in the surface of geometric portion. Independent claims are included for the following: (1) a method for determining spatial layer of scatter diagram obtained from terrestrial laser scanner; and (2) a measuring arrangement for determining spatial layer of scatter diagram obtained from terrestrial laser scanner.

Description

Die Erfindung betrifft Zielmarken zur Bestimmung der räumlichen Lage von Punktwolken aus terrestrischen Laserscannern, das heißt, zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Messanordnung und ein Verfahren, in denen die erfindungsgemäßen Zielmarken zur Anwendung kommen.The invention relates to target marks for determining the spatial position of point clouds from terrestrial laser scanners, that is, for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds. Furthermore, the invention relates to a measuring arrangement and a method in which the target marks according to the invention are used.

Das Verfahren soll es durch die Verwendung von speziellen Zielmarken ermöglichen, eine schnelle und zuverlässige Bestimmung der räumlichen Lage von terrestrischen Laserscannern in Bezug auf ein Referenzkoordinatensystem zu erreichen.The method is intended to allow the use of special targets to achieve a rapid and reliable determination of the spatial position of terrestrial laser scanners with respect to a reference coordinate system.

Bei der Erfassung von Punktwolken mit terrestrischen Laserscannern liegen die erfassten Punktwolken für die einzelnen Laserscannerstandorte jeweils in einem eigenen lokalen Koordinatensystem vor. Dieses Koordinatensystem hat im Allgemeinen als Ursprung das Scannerprojektionszentrum. Das euklidische Dreibein dieses Projektionszentrums wird durch eine Vertikalachse, welche häufig durch einen Gravitationssensor in Richtung des Gravitationsvektors am Laserscannerstandort ausgerichtet ist, und zwei jeweils in ihrer Richtung unbestimmte orthogonale Achsenvektoren definiert. Für die überwiegende Anzahl von Anwendungen sind die einzelnen lokalen Scannerkoordinatensysteme in ein übergeordnetes gemeinsames Referenzkoordinatensystem zu überführen, was gemeinhin auch als Registrierung bezeichnet wird. Diese Transformation wird durch die dreidimensionale räumliche Lage, bestehend aus drei Positions- und drei Rotationsparametern, repräsentiert.When capturing point clouds with terrestrial laser scanners, the captured point clouds for the individual laser scanner locations are each available in a separate local coordinate system. This coordinate system generally has as its origin the scanner projection center. The Euclidean tripod of this projection center is defined by a vertical axis, which is often aligned by a gravitational sensor in the direction of the gravitational vector at the laser scanner location, and two orthogonal axis vectors, each in their direction. For the vast majority of applications, the individual local scanner coordinate systems must be moved to a higher-level common reference coordinate system, commonly referred to as registration. This transformation is represented by the three-dimensional spatial position consisting of three positional and three rotational parameters.

Die Bestimmung dieser Transformationsparameter wird üblicherweise durch die Detektion korrespondierender Zielmarken erreicht. In der Vergangenheit haben sich hierfür sowohl ebene optische Zielmarken als auch voluminetrische Zielmarken, häufig Kugeln, etabliert. Die Zielmarken müssen für eine hinreichende Genauigkeit zur Bestimmung der Transformationsparameter eine günstige räumliche Verteilung aufweisen.The determination of these transformation parameters is usually achieved by the detection of corresponding target marks. In the past, both planar optical targets and volumetric targets, often bullets, have become established for this purpose. The targets must have a favorable spatial distribution for sufficient accuracy to determine the transformation parameters.

Die Scannerpositionen werden zum Teil auch über das Verfahren der Zwangszentrierung bestimmt. Dazu wird der Laserscanner auf einem Dreifuß zentriert. Nach dem Scannen der lokalen Punktwolke wird der Scanner entfernt und durch einen optischen Reflektor ersetzt. Die Position des Reflektors wird anschließend mit einem geodätischen Tachymeter Totalstation), welcher zuvor zum Beispiel durch das Verfahren der freien Stationierung in ein übergeordnetes Koordinatensystem eingepasst wurde, durch polares Anhängen bestimmt. Als Variation existiert eine Haltevorrichtung mit zwei Reflektoren, wobei diese so befestigt sind, dass die Mitte zwischen den Reflektoren dem Scannerzentrum entspricht.The scanner positions are also partly determined by the method of forced centering. For this, the laser scanner is centered on a tripod. After scanning the local point cloud, the scanner is removed and replaced with an optical reflector. The position of the reflector is then determined with a geodetic tachymeter total station), which was previously fitted, for example, by the method of free stationing in a higher-level coordinate system, by polar attachment. As a variation, there is a holding device with two reflectors, which are fixed so that the center between the reflectors corresponds to the scanner center.

Diese Verfahren können jedoch nur die räumliche Position des Laserscanners direkt bestimmen. Die räumliche Rotation muss weiterhin über Zielmarken ermittelt werden, deren Lagen im Raum ebenfalls durch das Tachymeter bestimmbar sind.However, these methods can only directly determine the spatial position of the laser scanner. The spatial rotation must continue to be determined using targets whose positions in the room can also be determined by the tachymeter.

Die fortschrittlichsten derzeit am Markt verfügbaren Verfahren beanspruchen für sich, ganz ohne künstliche Zielmarken auszukommen. Dazu werden natürliche Merkmale in der Punktwolke, wie markante Punkte, Kantenstrukturen oder Ebenen, verwendet. Diese Verfahren versagen jedoch, wenn keine ausreichende Anzahl dieser natürlichen Merkmale vorhanden ist und insbesondere, wenn die Anzahl der Scannerpositionen relativ groß ist. Die automatische Zuordnung beziehungsweise Identifikation dieser Merkmale zwischen den einzelnen Scannerpositionen misslingt insbesondere, wenn wiederholte Strukturen in der Szene auftreten. Dies trifft zum Beispiel üblicherweise bei Gebäudekomplexen zu.The most advanced processes currently available on the market claim to operate without any artificial targets. For this purpose, natural features in the point cloud, such as prominent points, edge structures or planes, are used. However, these methods fail when there is not a sufficient number of these natural features, and especially when the number of scanner positions is relatively large. The automatic assignment or identification of these features between the individual scanner positions fails in particular if repeated structures occur in the scene. This usually applies, for example, to building complexes.

Die DE 10 2008 034 198 A1 betrifft eine Zielmarke, im Nachfolgenden Target genannt, zum Anbringen an einem zu scannenden Objekt und ein Verfahren zum automatischen Auswerten von Scans. Auf dem Target ist ein geometrisches Muster zur Definition eines Targetreferenzpunktes aufgebracht und eine Kennung zur Unterscheidung mehrerer Targets untereinander. Dabei hat das Target allgemein zumindest zwei vom Scanner erfassbare Marker zur Targeterkennung in einer vorbestimmten Relativposition zueinander und zum Targetreferenzpunkt, so dass das Target bei der Auswertung vollautomatisch erkannt werden kann, ohne dass ein Benutzer eingreifen muss. Speziell beschreibt die DE 10 2008 034 198 A1 ein im Querschnitt kreisringförmiges Target mit drei Markern, die mit Bezug zu einem Targetmittelpunkt auf einem gemeinsamen Teilkreis winkeläquidistant verteilt sind. Zur automatischen Erfassung einer Targetkennung ist eine Codierung vorgesehen.The DE 10 2008 034 198 A1 relates to a target, hereinafter referred to as target, for attachment to an object to be scanned and a method for automatically evaluating scans. On the target a geometric pattern for defining a target reference point is applied and an identifier for distinguishing multiple targets with each other. In this case, the target generally has at least two detectable by the scanner markers for target detection in a predetermined relative position to each other and the target reference point, so that the target can be detected fully automatically in the evaluation without a user has to intervene. Specifically describes the DE 10 2008 034 198 A1 a circular cross-sectional target having three markers distributed equidistant to a target center on a common pitch circle. For automatic detection of a target identifier coding is provided.

In dieser Lösung sind jedoch die Eigenschaften der Kodierung in der Anzahl der Zielmarken beschränkt. Weiterhin sind die Zielmarken über die gesamte zu erfassende Szene zu verteilen und zu fixieren, so dass diese während der einzelnen Scans ihre Position unverändert lassen müssen. Die Zielmarken können nur unter eingeschränktem Blickwinkel und in kürzerer Distanz erfasst werden.In this solution, however, the characteristics of encoding are limited in the number of targets. Furthermore, the targets are distributed over the entire scene to be captured and fixed, so that they must leave their position unchanged during each scan. The targets can only be detected at a limited angle and at a shorter distance.

Die DE 10 2006 036 348 A1 betrifft ein Verfahren zur automatischen Erkennung von dreidimensionalen Objekten, welche durch regelgeometrische Elemente beschreibbar sind, sowie eine Messanordnung zur Behandlung solcher Objekte, wobei die Objekte in einer komplexen Umgebung vorliegen können. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnungsparameter des zu erkennenden Objektes dadurch bestimmt werden, dass zumindest ein Teil der das zu erkennende Objekt beschreibenden regelgeometrischen Elemente unter Berücksichtigung der Beziehungen der regelgeometrischen Elemente im Objekt gemeinsam in durch einen dreidimensionalen Sensor aufgenommene Daten von den Objekten eingepasst wird.The DE 10 2006 036 348 A1 relates to a method for the automatic recognition of three-dimensional objects, which are writable by rule geometric elements, as well as a Measuring arrangement for the treatment of such objects, wherein the objects can be present in a complex environment. The method is characterized in that the arrangement parameters of the object to be recognized are determined by fitting at least part of the regular geometric elements describing the object to be detected, taking into account the relationships of the regular geometric elements in the object, into data taken by a three-dimensional sensor becomes.

Die Verwendung von unterschiedlichen geometrischen Körpern ist hinsichtlich deren Anzahl beschränkt, was in der Natur der Sache liegt. Der Gegenstand der oben genannten Offenlegungsschrift löst nicht das Problem der Zuordnung bei der Registrierung. Da die Zuordnung zwischen den einzelnen Scannerstandpunkten erfolgt, akkumuliert sich der Registrierungsfehler insgesamt.The use of different geometric bodies is limited in number, which is the nature of the case. The subject-matter of the above-mentioned publication does not solve the problem of the assignment during registration. Since the assignment is made between the individual scanner standpoints, the total registration error accumulates.

Die AT 11 099 U1 beschreibt eine Einrichtung zum Vermessen von Tunnelausbrüchen mit einem Laserscanner und mit einer Totalstation, die beide mit einer Aufnahmeplattform genau reproduzierbar verbunden sind. Gleichzeitig mit dem Scannen eines Abschnitts durch den Laserscanner wird die Lage des Scanners mittels der Totalstation, die mit dem Scanner in einer festen, genau reproduzierbaren Verbindung steht, ermittelt. Dabei werden mit der mit der Auswerteeinrichtung verbundenen Totalstation zuvor bestimmte Referenzpunkte gemessen und danach werden aufgrund einer zuvor durchgeführten Kalibrierung der relativen Lage von Laserscanner und Totalstation die Absolutkoordinaten der von dem Laserscanner ermittelten Relativkoordinaten berechnet. Mit dieser Einrichtung können die Positionsdaten des Scannerstandortes bestimmt werden, nicht jedoch die Rotationsparameter.The AT 11 099 U1 describes a device for measuring tunnel outbreaks with a laser scanner and with a total station, which are both connected to a recording platform exactly reproducible. Simultaneously with the scanning of a section by the laser scanner, the position of the scanner is determined by means of the total station, which is in a fixed, exactly reproducible connection with the scanner. In this case, previously determined reference points are measured with the total station connected to the evaluation unit, and then the absolute coordinates of the relative coordinates determined by the laser scanner are calculated on the basis of a previously performed calibration of the relative position of laser scanner and total station. With this device, the position data of the scanner location can be determined, but not the rotation parameters.

In der DE 10 2005 035 746 B4 ist ein Verfahren zur Bestimmung einer Relativposition einer mobilen Einheit durch Vergleich von Scans einer Umgebung beschrieben. Bei diesem Verfahren werden fortlaufend Scans einer Umgebung der mobilen Einheit durch einen Abstandssensor aufgenommen und in einem Speicher abgelegt. Des Weiteren vergleicht eine Recheneinheit einen ersten Scan mit einem zweiten Scan, wobei eine Relativposition der mobilen Einheit zum Zeitpunkt des zweiten Scans gegenüber einer Position zum Zeitpunkt des ersten Scans bestimmt wird. Dabei vergleicht die Recheneinheit den ersten Scan iterativ mit folgenden Scans, wobei eine neue Relativposition der mobilen Einheit zum Zeitpunkt des jeweiligen folgenden Scans gegenüber der Position zum Zeitpunkt des ersten Scans bestimmt wird und wobei die jeweils zuletzt ermittelte Relativposition als a-priori-Information berücksichtigt wird.In the DE 10 2005 035 746 B4 For example, a method for determining a relative position of a mobile unit by comparing scans of an environment is described. In this method, scans of an environment of the mobile unit are continuously picked up by a distance sensor and stored in a memory. Furthermore, a computing unit compares a first scan with a second scan, wherein a relative position of the mobile unit at the time of the second scan is determined relative to a position at the time of the first scan. In this case, the arithmetic unit iteratively compares the first scan with the following scans, wherein a new relative position of the mobile unit at the time of each subsequent scan is determined relative to the position at the time of the first scan and wherein the respectively last determined relative position is considered as a priori information ,

Hierbei sind jedoch hinreichend genaue Näherungskoordinaten sowie eine ausreichend geometrische Struktur in der Szene erforderlich. Das Verfahren ist hinsichtlich der Rechenzeit sehr aufwändig. Da auch hier die Zuordnung zwischen den einzelnen Scannerstandpunkten erfolgt, akkumuliert sich der Registrierungsfehler insgesamt.In this case, however, sufficiently accurate approximation coordinates as well as a sufficient geometric structure in the scene are required. The method is very complex in terms of computing time. Since the assignment between the individual scanner standpoints also takes place here, the total registration error accumulates.

Ein Verfahren zum optischen Abtasten und Vermessen einer Szene mittels eines Laserscanners ist aus der DE 10 2009 015 922 A1 bekannt. Der Laserscanner tastet zur Erstellung eines Scans, welcher jeweils ein bestimmtes Zentrum aufweist, seine mit Targets versehene Umgebung optisch ab und vermisst diese, wobei zwei benachbarte, verschiedene Zentren aufweisende, die gleiche Szene erfassende Scans in einem Bereich von Messpunkten so überlappen, dass einige Targets von jeweils beiden Scans erfasst werden. Bei den Verfahren werden zur Registrierung der zwei benachbarten Scans in einem ersten Schritt die Targets in den Messpunkten der Scans lokalisiert, in einem zweiten Schritt Korrespondenz-Kandidaten unter den lokalisierten Targets der zweiten benachbarten Scans gesucht und in einem dritten Schritt eine Testregistrierung der zwei benachbarten Scans vorgenommen. Die Testregistrierung wird bei einer ausreichenden Übereinstimmung der Messpunkte im überlappenden Bereich für die Registrierung übernommen, womit die Targets identifiziert sind.A method for optically scanning and measuring a scene by means of a laser scanner is known from DE 10 2009 015 922 A1 known. The laser scanner optically scans and misses its targeted environment to create a scan, each having a particular center, with two adjacent, different center scans that detect the same scene overlapping in a range of measurement points such that some targets be captured by each two scans. In the methods, in order to register the two adjacent scans in a first step, the targets are located at the measurement points of the scans, in a second step correspondence candidates among the localized targets of the second adjacent scans are searched and in a third step a test registration of the two adjacent scans performed. The test registration is applied to the registry with sufficient matching of the measurement points in the overlapping area, thus identifying the targets.

Die Zuordnung der Targets erfolgt manuell. Auch hier besteht der Nachteil, dass die Zuordnung zwischen den einzelnen Scannerstandpunkten erfolgt, womit sich der Registrierungsfehler insgesamt akkumuliert.The assignment of the targets is done manually. Again, there is the disadvantage that the assignment between the individual scanner standpoints takes place, whereby the total registration error accumulates.

Derzeit ist die Bestimmung der Transformationsparameter bei der Verarbeitung von terrestrischen Laserscannerpunktwolken ein aufwändiger und fehleranfälliger Prozess und erfordert daher überwiegend Spezialisten. Neben der Detektion der Zielmarken in den einzelnen Scans, was derzeit schon mit hinreichender Zuverlässigkeit weitgehend automatisch erfolgt, ist die Zuordnung der korrespondierenden Zielmarken zwischen den einzelnen Scans ein noch oftmals zeitaufwändiges Verfahren. Dies erfordert sehr häufig manuelle Interaktion bei der Zuordnung, das heißt, Identifikation durch Zuordnung einer eindeutigen ID. Um diese Identifikation weitgehend automatisch durchzuführen, verwenden die neuesten Verfahren dafür eindeutige optische Marker, zum Beispiel Barcodes oder Ringcodes.At present, the determination of the transformation parameters in the processing of terrestrial laser scanner point clouds is a complex and error-prone process and therefore requires mainly specialists. In addition to the detection of the target marks in the individual scans, which is currently largely automatic with sufficient reliability, the assignment of the corresponding target marks between the individual scans is often a time-consuming process. This very often requires manual interaction in the mapping, that is, identification by assigning a unique ID. In order to carry out this identification largely automatically, the latest methods use unique optical markers, for example barcodes or ring codes.

Es hat sich jedoch in der Vergangenheit gezeigt, dass eine weitgehende Automatisierung dieses Verarbeitungsschrittes sehr schwierig, zeitlich aufwändig und fehleranfällig ist. Die Reduzierung des Aufwandes und Vereinfachung für diesen Arbeitsschritt würde einen signifikanten ökonomischen Mehrwert aufgrund a) der Nutzung von Laserscannerdaten durch einen Nichtspezialisten und b) durch einen geringeren zeitlichen Aufwand darstellen.However, it has been shown in the past that extensive automation of this processing step is very difficult, time-consuming and error-prone. The reduction of effort and simplification for this step would be a significant economic Adding value due to a) the use of laser scanner data by a non-specialist and b) a lower time expenditure.

Mit den derzeit bekannten Verfahren ergibt sich der überwiegende Aufwand durch das Anbringen ausreichender Zielmarken in der zu scannenden Umgebung und die nachträgliche manuelle Identifikation und Fehlerbereinigung der automatischen Vorprozessierung. Durch die rasante Verbreitung der Laserscannertechnik in unterschiedlichen Branchen, wie in der Architektur, Archäologie, im Bau- und Transportwesen, in der Wertstofflagerung und Wertstoffförderung sowie in der Schwerindustrie, besteht ein Bedürfnis der Verarbeitung der Punktwolken auch durch Nichtspezialisten.With the currently known methods, the overwhelming effort results from the provision of sufficient targets in the environment to be scanned and the subsequent manual identification and error correction of the automatic preprocessing. Due to the rapid spread of laser scanner technology in various sectors, such as in architecture, archeology, construction and transport, in the storage of valuable materials and the transport of valuable materials as well as in heavy industry, there is a need to process the point clouds by non-specialists.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Bereitstellung eines effizienten und wirtschaftlichen Verfahrens zur Bestimmung der räumlichen Lage einer durch einen Laserscanner aufgenommenen Punktwolke in einem übergeordneten Koordinatensystem.The object of the invention is to provide an efficient and economical method for determining the spatial position of a point cloud recorded by a laser scanner in a superordinate coordinate system.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch Zielmarken nach den Ansprüchen 1 bis 6 gelöst. Es handelt sich dabei gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung um eine Zielmarke zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, die jeweils aus einem geometrischen Körper mit definiertem geometrischen Zentrum und einem optischen Reflektor mit eindeutig bestimmbarem optischen Zentrum besteht, wobei das geometrische und das optische Zentrum koinzidieren und/oder die relativen Lagen der Zentren zum geometrischen Körper bekannt sind.According to a first aspect of the invention, this object is achieved by targets according to claims 1 to 6. According to a first embodiment of the invention, this is a target for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, each of which consists of a geometric body with a defined geometric center and an optical reflector with a clearly determinable optical center in which the geometric and the optical center coincide and / or the relative positions of the centers to the geometric body are known.

Gemäß einer alternativen Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht eine Zielmarke zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken aus einem geometrischen Körper mit definiertem geometrischen Zentrum und einer Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum zur Ortsbestimmung, wobei das geometrische Zentrum und das Phasenzentrum koinzidieren und/oder die relativen Lagen der Zentren zum geometrischen Körper bekannt sind.According to an alternative solution of the object of the invention, there is a target for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds of a geometric body with a defined geometric center and an antenna with electromagnetic phase center for location, wherein the geometric center and the Coincide phase center and / or the relative positions of the centers to the geometric body are known.

Die voluminetrischen Zielmarken mit integriertem optischen Reflektor oder Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum bestehen, wie bereits erwähnt, aus einem geometrischen Körper mit eindeutig bestimmbarem geometrischen Zentrum. Eine vorteilhafte Ausführung für den geometrischen Körper stellt hier eine Kugel mit beliebigem Radius dar. Ein optischer Reflektor, wie er in der tachymetrischen Messung üblicherweise zum Einsatz kommt, besitzt ebenfalls ein optisches Zentrum. Bevorzugte Ausführungen des optischen Reflektors bestehen in einem Reflektionsprisma oder in einer optischen Zielmarke mit definiertem optischen Zentrum.The volumetric targets with integrated optical reflector or antenna with electromagnetic phase center consist, as already mentioned, of a geometric body with a clearly determinable geometric center. An advantageous embodiment for the geometric body here represents a ball with any radius. An optical reflector, as is commonly used in the tachymetric measurement, also has an optical center. Preferred embodiments of the optical reflector consist in a reflection prism or in an optical target with a defined optical center.

Im Falle der Verwendung von Antennen zur Ortung aus elektromagnetischen Signalen muss das elektromagnetische Phasenzentrum bekannt und die Empfangbarkeit der elektromagnetischen Signale sichergestellt sein.In the case of using antennas for locating electromagnetic signals, the electromagnetic phase center must be known and the reception of the electromagnetic signals ensured.

Eine vorteilhafte Kombination des geometrischen Körpers und der voluminetrischen Zielmarke besteht in der Weise, dass die jeweiligen Zentren koinzidieren, das heißt, in einem Punkt zusammentreffen. Alternativ kann über eine bekannte Exzentrizität zwischen den Zentren aus der Messung des Reflektor- oder Antennen-Zentrums auf das geometrische Zentrum des Messkörpers geschlossen werden. Im Falle, dass die voluminetrische Zielmarke innerhalb des geometrischen Körpers liegt, ist die Sichtbarkeit des optischen Reflektors beziehungsweise die Empfangbarkeit von elektromagnetischen Signalen durch eine Öffnung in der Oberfläche des geometrischen Körpers sicherzustellen. Ob für den Empfang von elektromagnetischen Signalen bei Anwendung einer Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum zur Ortsbestimmung innerhalb der Zielmarke eine Öffnung notwendig ist, hängt vom Material des geometrischen Körpers ab. Insbesondere bei der Anwendung von Kunststoff als Material für den geometrischen Körper ist keine Öffnung erforderlich.An advantageous combination of the geometric body and the volumetric target is such that the respective centers coincide, that is, coincide in one point. Alternatively, it is possible to deduce a known eccentricity between the centers from the measurement of the reflector or antenna center on the geometric center of the measuring body. In the event that the volumetric target is within the geometric body, the visibility of the optical reflector or the reception of electromagnetic signals through an opening in the surface of the geometric body is to ensure. Whether an opening is necessary for the reception of electromagnetic signals when using an antenna with electromagnetic phase center for location within the target depends on the material of the geometric body. In particular, in the application of plastic as a material for the geometric body no opening is required.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Zielmarken unterschiedliche farbliche Markierungen auf und/oder werden mit optischen Kodes versehen, um eine nachträgliche Kontrolle der Ergebnisse zu vereinfachen.In a further advantageous embodiment of the invention, the target marks have different color markings and / or are provided with optical codes in order to simplify a subsequent control of the results.

Die Aufgabe wird gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung durch ein Verfahren zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken gelöst, bei dem in den folgenden Verfahrensschritten a1 bis a4

  • a1) über die Identifikation von mindestens zwei jeweils einen geometrischen Körper bildenden Zielmarken in den lokalen Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte, die jeweils ein definiertes geometrisches Zentrum und einen integrierten optischen Reflektor mit bekanntem optischen Zentrum aufweisen, sowie über die Kenntnis der jeweiligen relativen Lage des integrierten optischen Reflektors und des optischen Zentrums zum geometrischen Körper und
  • a2) über eine Messung der Position der optischen Reflektoren in einem übergeordneten Referenzkoordinatensystem
  • a3) die Zuordnung der in den lokalen Laserscannerpunktwolken bestimmten geometrischen Körper zu den optischen Reflektoren über eine Befolgung eines Aufnahmemusters/einer Reihenfolge oder über die Identität der relativen Lage der mindestens zwei Zielmarken zueinander im lokalen Scannerkoordinatensystem und im Referenzkoordinatensystem gelöst wird und
  • a4) daraus Transformationsparameter der lokalen Laserscannerpunktwolke in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem rechentechnisch bestimmt werden.
The object is achieved according to a further aspect of the invention by a method for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, wherein in the following method steps a 1 to a 4
  • a 1 ) on the identification of at least two each forming a geometric body targets in the local point clouds of the respective laser scanner locations, each having a defined geometric center and an integrated optical reflector having a known optical center, and on the knowledge of the respective relative position of the integrated optical reflector and the optical center to the geometric body and
  • a 2 ) via a measurement of the position of the optical reflectors in a higher reference coordinate system
  • a 3 ) the assignment of the geometrical determined in the local laser scanner point clouds Body is resolved to the optical reflectors by following a recording pattern / sequence or the identity of the relative position of the at least two targets to each other in the local scanner coordinate system and in the reference coordinate system, and
  • a 4 ) transformation parameters of the local laser scanner point cloud into the superordinate reference coordinate system can be computationally determined.

Alternativ wird die Aufgabe der Erfindung durch ein Verfahren zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken gelöst, bei dem in den Verfahrensschritten b1 bis b4

  • b1) über die Identifikation von mindestens zwei jeweils einen geometrischen Körper bildenden Zielmarken in den lokalen Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte, die jeweils ein definiertes geometrisches Zentrum und eine integrierte Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum zur Ortsbestimmung aufweisen, sowie über die Kenntnis der jeweiligen relativen Lage der integrierten Antenne und des Antennen-Phasenzentrums zum geometrischen Körper und
  • b2) über eine Messung der Position des Antennen-Phasenzentrums in einem übergeordneten Referenzkoordinatensystem
  • b3) die Zuordnung der in den lokalen Laserscannerpunktwolken bestimmten geometrischen Körper zu dem Antennen-Phasenzentrum über eine Befolgung eines Aufnahmemusters/einer Reihenfolge oder über die Identität der relativen Lage der mindestens zwei Zielmarken zueinander im lokalen Scannerkoordinatensystem und im Referenzkoordinatensystem gelöst wird und
  • b4) daraus Transformationsparameter der lokalen Laserscannerpunktwolke in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem rechentechnisch bestimmt werden.
Alternatively, the object of the invention is achieved by a method for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, wherein in the method steps b 1 to b 4
  • b 1 ) on the identification of at least two each forming a geometric body targets in the local point clouds of the respective laser scanner locations, each having a defined geometric center and an integrated antenna with electromagnetic phase center for location determination, and on the knowledge of the respective relative position of the integrated Antenna and the antenna live center to the geometric body and
  • b 2 ) via a measurement of the position of the antenna phase center in a higher reference coordinate system
  • b 3 ) the assignment of the geometrical bodies determined in the local laser scanner point clouds to the antenna phase center is achieved by following a recording pattern / sequence or by the identity of the relative position of the at least two target marks relative to one another in the local scanner coordinate system and in the reference coordinate system, and
  • b 4 ) from this, transformation parameters of the local laser scanner point cloud into the higher-order reference coordinate system are determined by computation.

Die voluminetrischen Zielmarken werden somit durch ein automatisches Verfahren in den lokalen Punktwolken detektiert, wobei darüber dann die räumliche Transformation in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem direkt bestimmt wird. Die direkte Bestimmung der räumlichen Lagen mit räumlicher Position und Rotation verbessert die Wirtschaftlichkeit des entsprechenden Verfahrens. Gemäß der Konzeption der Erfindung erfolgt eine Identifikation der erfindungsgemäßen Zielmarken demzufolge schon während der Aufnahme. Unter Befolgung eines Aufnahmemusters wird zum Beispiel verstanden, dass die Messungsreihenfolge der Zielmarken im Referenzkoordinatensystem von der Zielmarke mit der größten Entfernung bis zur Zielmarke mit der kleinsten Entfernung zum Scannerstandort sortiert ist. Die Sortierung der Reihenfolge der automatisch detektierten Zielmarken im lokalen Scannerkoordinatensystem erfolgt über die Distanzen automatisch.The volumetric target marks are thus detected by an automatic method in the local point clouds, wherein then the spatial transformation is directly determined in the parent reference coordinate system. The direct determination of the spatial positions with spatial position and rotation improves the economic efficiency of the corresponding method. According to the conception of the invention, an identification of the targets according to the invention consequently takes place during the recording. By following a pickup pattern, it is understood, for example, that the measurement order of the targets in the reference coordinate system is sorted from the target with the greatest distance to the target with the shortest distance to the scanner location. The order of the automatically detected targets in the local scanner coordinate system is sorted automatically over the distances.

Eine Identifikation über die lokale räumliche Lage kann bei mindestens drei Zielmarken über den automatischen Vergleich der Dreiecksbeziehung der aus den Zielmarken gebildeten Dreiecke im Referenzkoordinatensystem sowie im lokalen Scannerkoordinatensystem bezüglich der Strecken und/oder Winkel erfolgen. Alle Schritte erfolgen unter Verwendung einer Recheneinheit.Identification via the local spatial position can take place with at least three target marks via the automatic comparison of the triangular relationship of the triangles formed from the target marks in the reference coordinate system and in the local scanner coordinate system with respect to the distances and / or angles. All steps are done using a computational unit.

Die zusätzliche Verwendung von alternativen Zielmarken, das heißt, von ebenen optischen Zielmarken oder voluminetrischen Körpern ohne integrierte Antenne beziehungsweise Reflektor, ist nicht ausgeschlossen. Da über das in dieser Erfindung beschriebene Verfahren hinreichend genaue Transformationsparameter bestimmt werden können, ist die Identifikation weiterer, alternativer Zielmarken über deren Näherungskoordinaten eindeutig realisierbar.The additional use of alternative targets, that is, planar optical targets or volumetric bodies without integrated antenna or reflector, is not excluded. Since sufficiently precise transformation parameters can be determined via the method described in this invention, the identification of further, alternative targets via their proximity coordinates can be realized unambiguously.

Die Erfindung löst das Problem der räumlichen Lagebestimmung von Punktwolken aus terrestrischen Laserscannern durch direkte Bestimmung der Transformationsparameter mit Hilfe einer Messanordnung nach den Ansprüchen 10 bis 14.The invention solves the problem of the spatial position determination of point clouds from terrestrial laser scanners by direct determination of the transformation parameters with the aid of a measuring arrangement according to claims 10 to 14.

Eine erfindungsgemäße Messanordnung zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken umfasst

  • – im Falle einer bekannten, durch das Scannerprojektionszentrum des Laserscanners verlaufenden Vertikalachse mindestens zwei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Zielmarken mit integriertem optischen Reflektor oder Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum,
  • – wenn die Vertikalachse nicht bekannt ist, mindestens drei der oben beschriebenen erfindungsgemäßen Zielmarken mit integriertem optischen Reflektor oder Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum,
  • – eine Einheit für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren oder der elektromagnetischen Phasenzentren der Zielmarken im übergeordneten Referenzkoordinatensystem und
  • – eine Recheneinheit, die für die Aufnahme und Verarbeitung der lokalen zentrischen Koordinaten der geometrischen Körper der Zielmarken in den lokalen Scannerkoordinatensystemen und von mit der Einheit für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren oder der elektromagnetischen Phasenzentren der Zielmarken im übergeordneten Referenzkoordinatensystem ermittelten Daten vorgesehen ist und entsprechende Datenverbindungen aufweist.
A measuring arrangement according to the invention for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds
  • In the case of a known vertical axis passing through the scanner projection center of the laser scanner, at least two of the above-described inventive targets having an integrated optical reflector or antenna having an electromagnetic phase center,
  • If the vertical axis is not known, at least three of the above-described inventive targets with integrated optical reflector or electromagnetic phase center antenna,
  • A unit for determining the position of the optical reflectors or the electromagnetic phase centers of the target marks in the higher-order reference coordinate system and
  • - A computing unit, which is provided for the recording and processing of the local centric coordinates of the geometric bodies of the targets in the local scanner coordinate systems and determined by the unit for determining the position of the optical reflectors or the electromagnetic phase centers of the targets in the parent reference coordinate system data and corresponding data connections having.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Messanordnung ist am geometrischen Körper der Zielmarke mindestens ein Anschlussadapter ausgebildet, mit dem der geometrische Körper einer Zielmarke an beliebigen Haltevorrichtungen fixiert werden kann. Bevorzugt werden als Anschlussadapter magnetische Anschlussadapter, Schraub- oder Steckadapter angewendet. In an advantageous embodiment of the measuring arrangement at least one connection adapter is formed on the geometric body of the target, with which the geometric body of a target can be fixed to any holding devices. Magnetic connection adapters, screwed or plug-in adapters are preferably used as connection adapters.

Zur Vereinfachung der Messanordnung beinhaltet diese gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung eine Haltevorrichtung für mindestens eine erfindungsgemäße voluminetrische Zielmarke. Die Haltevorrichtung fixiert die voluminetrische Zielmarke während des Scanvorgangs und der tachymetrischen Aufnahme beziehungsweise einer Positionsbestimmung des elektromagnetischen Phasenzentrums, zum Beispiel mit elektromagnetischen Signalen (EM-Ortung), räumlich. Somit kann die Ortsbestimmung der voluminetrischen Zielmarke mit dem Tachymeter oder über eine EM-Ortung während der Erfassung der Punktwolke mit dem Laserscanner erfolgen.In order to simplify the measuring arrangement, according to an advantageous embodiment, this includes a holding device for at least one volumetric target mark according to the invention. The holding device fixes the voluminetric target during the scanning process and the tachymetric recording or a position determination of the electromagnetic phase center, for example, with electromagnetic signals (EM location), spatially. Thus, the location of the volumetric target can be done with the tachymeter or via an EM-location during the detection of the point cloud with the laser scanner.

Die Haltevorrichtung zur Vereinfachung der Messkonfiguration für die voluminetrische Zielmarke kann dabei außer aus einem Adapter zum Laserscannerfuß unter anderem auch aus dem Laserscannerträger bestehen, welcher häufig ein Dreibeinstativ ist, mit mindestens einem Auslegerarm beliebiger Länge und mindestens einem Adapter zur Fixierung einer voluminetrischen Zielmarke.The holding device for simplifying the measurement configuration for the volumetric target mark can consist, inter alia, of the laser scanner carrier, which is often a tripod, with at least one cantilever arm of any length and at least one adapter for fixing a voluminetric target mark.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die voluminetrische Zielmarke über den Anschlussadapter mit dem Laserscannerfuß oder mit einer vergleichbaren Halterung, wie einer Stativhalterung, verbunden. Der Anschlussadapter korrespondiert dabei vorzugsweise mit einem weiteren Adapter, wobei dieser Adapter Teil der oben genannten Haltevorrichtung ist, die neben dem Adapter einen mit dem Adapter verbundenen Adapterarm beziehungsweise Auslegearm umfasst. Über diesen Adapterarm kann mindestens eine Zielmarke jeweils durch eine Verbindung mit dem Laserscannerfuß oder mit einer Halterung räumlich fixiert werden.According to an advantageous embodiment of the invention, the voluminetric target mark is connected via the connection adapter with the laser scanner foot or with a comparable holder, such as a tripod holder. The connection adapter preferably corresponds with a further adapter, this adapter being part of the abovementioned holding device, which, in addition to the adapter, comprises an adapter arm or extension arm connected to the adapter. At least one target can be spatially fixed in each case via a connection to the laser scanner foot or with a holder via this adapter arm.

Die Genauigkeit der zu bestimmenden Transformationsparameter hängt von der geometrischen Anordnung der Zielmarken ab. Eine für eine hohe Genauigkeit vorteilhafte Ausführung des Verfahrens beinhaltet mindestens eine Zielmarke in unmittelbarer Nähe des Laserscannerstandortes und mindestens eine Zielmarke in größerer Distanz zum Laserscannerstandort. Erstere garantiert eine hohe Präzision in der Lagebestimmung des Laserscannerstandortes, letztere in der Rotationsbestimmung.The accuracy of the transformation parameters to be determined depends on the geometric arrangement of the target marks. An embodiment of the method which is advantageous for high accuracy includes at least one target in the immediate vicinity of the laser scanner location and at least one target at a greater distance from the laser scanner location. The former guarantees high precision in determining the position of the laser scanner location, the latter in the rotation determination.

In einer besonders vorteilhaften Ausführung wird die Haltevorrichtung zur Vereinfachung der Messkonfiguration mit zwei Zielmarken mit kleinem Durchmesser und mindestens einer Zielmarke als Fernziel mit großem Durchmesser verwendet. Um eine nachträgliche Kontrolle der Ergebnisse zu vereinfachen, können die Zielmarken unterschiedlich farblich markiert oder mit optischen Kodes versehen werden.In a particularly advantageous embodiment, the holding device is used to simplify the measurement configuration with two small-diameter targets and at least one target as a large-diameter long-range target. In order to facilitate a subsequent control of the results, the targets can be marked in different colors or provided with optical codes.

Die oben genannten voluminetrischen Zielmarken werden in der Ausführungsform des Verfahrens beziehungsweise in der Messanordnung, in der optische Reflektoren verwendet werden, vorzugsweise durch ein Tachymeter als Totalstation, in ihrer räumlichen Position bestimmt.The above-mentioned volumetric target marks are determined in the embodiment of the method or in the measuring arrangement in which optical reflectors are used, preferably in their spatial position by a total station tachymeter.

In der Ausführungsform des Verfahrens beziehungsweise der Messanordnung, bei der eine Antenne mit elektromagnetischem Phasenzentrum verwendet wird, die zum Beispiel bei der GPS- oder WLAN-Ortung zum Einsatz kommt, werden die voluminetrischen Zielmarken vorzugsweise über die Positionsbestimmung mit elektromagnetischen Signalen (EM-Ortung) beziehungsweise über eine entsprechend dafür vorgesehene Einheit bestimmt.In the embodiment of the method or the measuring arrangement in which an antenna with electromagnetic phase center is used, which is used, for example, in GPS or WLAN localization, the volumetric target marks are preferably determined by determining the position with electromagnetic signals (EM locating). or determined via a correspondingly intended unit.

Die Bestimmung der räumlichen Lage erfolgt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in den folgenden zwei Schritten: im ersten Schritt werden die geometrischen Körper in den Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte identifiziert. In einem zweiten Schritt werden über die aus der tachymetrischen Bestimmung der optischen Reflektoren oder aus der Messung der Position des Antennen-Phasenzentrums, zum Beispiel durch EM-Ortung, ermittelten Zentren im übergeordneten Referenzkoordinatensystem und den lokalen zentrischen Koordinaten der Körper im Scannerkoordinatensystem mittels der mathematischen Beziehung Xg = RXl + T die Rotationsmatrix R und der Translationsvektor T bestimmt, wobei Xg der euklidische Punkt im übergeordneten Referenzkoordinatensystem und wobei Xl der euklidische Punkt im lokalen Scannerkoordinatensystem ist. Die Formal beschreibt nur eine Möglichkeit der mathematischen Beziehung einer Transformation eines euklidischen Punktes in ein anderes Koordinatensystem. Die Formel kann mittels anderer Repräsentation umgeschrieben werden. Die Bestimmung der Translationsparameter T und der in der Rotationsmatrix R enthaltenen Rotationsparameter r kann durch

  • a) Aufstellen und Lösen eines linearen Gleichungssystems, welches wiederum von der Repräsentation der Variablen abhängt, oder
  • b) ein Optimierungsverfahren
erfolgen.The determination of the spatial position takes place according to a preferred embodiment of the invention in the following two steps: in the first step, the geometric bodies in the point clouds of the respective laser scanner locations are identified. In a second step, the bodies in the scanner coordinate system are determined by means of the mathematical relationship via the centers determined in the tachymetric determination of the optical reflectors or from the measurement of the position of the antenna phase center, for example by EM positioning, in the higher reference coordinate system and the local centric coordinates X g = RX 1 + T where X g is the Euclidean point in the parent reference coordinate system and X l is the Euclidean point in the local scanner coordinate system. The formal describes only one possibility of the mathematical relationship of a transformation of a Euclidean point into another coordinate system. The formula can be rewritten using another representation. The determination of the translation parameters T and the rotational parameters r contained in the rotation matrix R can by
  • a) establishing and solving a linear system of equations, which in turn depends on the representation of the variables, or
  • b) an optimization method
respectively.

Die Zuordnung der geometrischen Körperzentren zu den im zweiten Schritt bestimmten Zentren erfolgt entweder über eine Befolgung eines Aufnahmemusters/einer Reihenfolge oder über die Identitäten der lokalen geometrischen relativen Lage wie bereits beschrieben. The assignment of the geometric body centers to the centers determined in the second step takes place either by following a recording pattern / order or by the identities of the local geometric relative position as already described.

Zusammenfassend ergeben sich gegenüber den Verfahren und Vorrichtungen aus dem Stand der Technik folgende wesentliche Vorteile:

  • • Es ist keine nachträgliche, zeitlich aufwändige Identifikation von Zielmarken erforderlich.
  • • Die Transformationsparameter können direkt für jede Scanneraufnahme unabhängig bestimmt werden.
  • • Es gibt keine Einschränkung für die Verwendung von zusätzlichen klassischen Zielmarken zur Genauigkeitssteigerung, wobei keine manuelle Identifikation dieser notwendig ist.
  • • Das beschriebene Verfahren nutzt inhärent die genauigkeitssteigernden Vorteile der geodätischen Zwangszentrierung.
In summary, the following essential advantages result over the methods and devices of the prior art:
  • • No subsequent, time-consuming identification of target marks is required.
  • • The transformation parameters can be independently determined directly for each scanner image.
  • • There is no limit to the use of additional classic accuracy enhancement targets, with no manual identification necessary.
  • • The method described inherently uses the accuracy-enhancing advantages of geodetic forced centering.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen mit Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen. Es zeigen:Further details, features and advantages of the invention will become apparent from the following description of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:

1: die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Zielmarke, 1 : the front view of a target according to the invention,

2: die Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zielmarke, 2 : the side view of a target according to the invention,

3: eine Anordnung mit der Zielmarke und einer Haltevorrichtung in der Seitenansicht, 3 : an arrangement with the target mark and a holding device in the side view,

4: die Haltevorrichtung in der Draufsicht und 4 : the retainer in top view and

5: eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Messanordnung. 5 : A schematic diagram of a measuring arrangement according to the invention.

Die 1 zeigt die Vorderansicht einer erfindungsgemäßen voluminetrischen Zielmarke 1, in die ein optischer Reflektor 2 integriert ist. Die voluminetrische Zielmarke 1 mit optischem Reflektor 2 selbst besteht aus einem geometrischen Körper 3 mit eindeutig bestimmbarem voluminetrischen geometrischen Zentrum 4. In 1 stellt der geometrische Körper 3 eine Kugel 3 mit beliebigem Radius dar. Der optische Reflektor 2, der in der tachymetrischen Messung üblicherweise zum Einsatz kommt, besitzt ein optisches Zentrum 5. Der optische Reflektor 2 besteht aus einem Reflektionsprisma 2, das ein definiertes optisches Zentrum 5 aufweist. Darüber hinaus zeigt die Darstellung in 1, dass das geometrische Zentrum 4 und das optische Zentrum 5 koinzidieren. Anstelle eines optischen Reflektors 2 kann auch eine Antenne 2 mit elektromagnetischem Phasenzentrum 5 innerhalb des geometrischen Körpers 3 verwendet werden. Dabei können das geometrische Zentrum 4 und das Phasenzentrum 5 ebenfalls koinzidieren.The 1 shows the front view of a voluminetric target according to the invention 1 into which an optical reflector 2 is integrated. The voluminetric target 1 with optical reflector 2 itself consists of a geometric body 3 with clearly determinable voluminetric geometric center 4 , In 1 represents the geometric body 3 a ball 3 with any radius. The optical reflector 2 , which is commonly used in the tachymetric measurement, has an optical center 5 , The optical reflector 2 consists of a reflection prism 2 , which is a defined optical center 5 having. In addition, the illustration shows in 1 that the geometric center 4 and the optical center 5 coincide. Instead of an optical reflector 2 can also have an antenna 2 with electromagnetic phase center 5 within the geometric body 3 be used. This can be the geometric center 4 and the phase center 5 also coincide.

Da gemäß dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die voluminetrische Zielmarke 1 innerhalb des geometrischen Körpers 3 liegt, ist eine Öffnung 6 in der Oberfläche des geometrischen Körpers 3, der Kugel 3, vorgesehen, die die Sichtbarkeit des optischen Zentrums 5 beziehungsweise den Empfang (bei Anwendung einer Antenne 2) sicherstellt.Since according to the in 1 embodiment shown, the voluminetric target 1 within the geometric body 3 is, is an opening 6 in the surface of the geometric body 3 , the ball 3 , provided the visibility of the optical center 5 or the reception (when using an antenna 2 ).

Die 2 zeigt eine Schnitt-Seitenansicht einer entsprechenden Zielmarke 1 mit integriertem Reflektor 2. Dabei ist der geometrische Körper 3 eine Kugel 3, in die der Reflektor 2 eingelassen ist. Auch 2 zeigt die Öffnung 6 in der Oberfläche der Kugel 3, welche die Sichtbarkeit des optischen Zentrums 5 (beziehungsweise den Empfang bei Anwendung einer Antenne 2) sicherstellt. Des Weiteren weist die Zielmarke 1, das heißt, die Kugel 3 als geometrischer Körper 3, auch einen Anschlussadapter 7 auf, der in der gezeigten Ausführungsform als vertikal nach unten orientierter Vorsprung vom geometrischen Körper 3 ausgeht, der aber auch in anderer Weise und Position angebracht sein kann.The 2 shows a sectional side view of a corresponding target 1 with integrated reflector 2 , Here is the geometric body 3 a ball 3 into which the reflector 2 is admitted. Also 2 shows the opening 6 in the surface of the sphere 3 showing the visibility of the optical center 5 (or the reception when using an antenna 2 ). Furthermore, the target point 1 that is, the ball 3 as a geometric body 3 , also a connection adapter 7 in the embodiment shown as a vertically downwardly oriented projection of the geometric body 3 which may also be appropriate in another way and position.

In 3 ist ein Ausschnitt einer Anordnung mit der Zielmarke 1 und dem Anschlussadapter 7 sowie einer Haltevorrichtung 8 in der Seitenansicht zu sehen. Die Haltevorrichtung 8 dient zur Fixierung mindestens einer voluminetrischen Zielmarke 1 und somit zur Vereinfachung der erfindungsgemäßen Messanordnung. Die Haltevorrichtung 8 zur Vereinfachung der Messkonfiguration für die voluminetrische Zielmarke 1 kann dabei außer aus einem Adapter zum Laserscannerfuß unter anderem auch aus dem Laserscannerträger bestehen, welcher häufig ein Dreibeinstativ ist, mit mindestens einem Auslegearm 10 beliebiger Länge und mit mindestens einem Adapter 9 zur Fixierung einer voluminetrischen Zielmarke 1. Die Haltevorrichtung 8 besteht im gezeigten Ausführungsbeispiel aus einem Adapter mit Kugelhalterungen 9. In der Seitenansicht der 3 sind dabei als Teile dieser Haltevorrichtung 8 der Adapterarm 10 und der Adapter 9 am Adapterarm 10 dargestellt, wobei der Adapter 9 am Adapterarm 10 in Form einer in der Seitenansicht umgedreht T-förmigen Kugelhalterung 9 mit dem senkrechten Vorsprung 9a ausgebildet ist. Der Adapterarm 10 ist wiederum an dem dem Adapter 9 gegenüberliegenden Ende an einer Halterung 11, konkret an einer Stativhalterung 11, angebracht. Dadurch ist auch die Zielmarke 1 über den Adapter 9, der an dem Adapterarm 10 angeordnet ist, mit der Stativhalterung 11 verbunden. Der Adapter 9 fixiert die voluminetrische Zielmarke 1 während des Scanvorgangs und einer tachymetrischen Aufnahme beziehungsweise einer Ortsbestimmung des elektromagnetischen Phasenzentrums 5 räumlich. Somit kann die Ortsbestimmung der voluminetrischen Zielmarke 1 mit dem Tachymeter während der Erfassung der Punktwolke mit dem Laserscanner erfolgen.In 3 is a section of an arrangement with the target mark 1 and the connection adapter 7 and a holding device 8th to be seen in the side view. The holding device 8th serves to fix at least one volumetric target 1 and thus to simplify the measuring arrangement according to the invention. The holding device 8th to simplify the measurement configuration for the volumetric target 1 can consist of other than from an adapter for Laserscannerfuß also from the laser scanner carrier, which is often a tripod, with at least one extension arm 10 of any length and with at least one adapter 9 for fixing a volumetric target 1 , The holding device 8th consists in the illustrated embodiment of an adapter with ball mounts 9 , In the side view of 3 are doing as parts of this fixture 8th the adapter arm 10 and the adapter 9 on the adapter arm 10 shown, with the adapter 9 on the adapter arm 10 in the form of a turned in the side view T-shaped ball holder 9 with the vertical projection 9a is trained. The adapter arm 10 is in turn to the adapter 9 opposite end to a bracket 11 , specifically on a tripod mount 11 , appropriate. This is also the target 1 over the adapter 9 that is attached to the adapter arm 10 is arranged with the tripod mount 11 connected. The adapter 9 fixes the volumetric target 1 during the scan and a tachymetric recording or a location of the electromagnetic phase center 5 spatially. Thus, the location of the volumetric target can 1 with the tachymeter during acquisition of the point cloud with the laser scanner.

Die 4 zeigt die Haltevorrichtung 8 in der Draufsicht. Die Haltevorrichtung 8 umfasst zwei Adapterarme 10, die von der Stativhalterung 11 ausgehen und etwa im rechten Winkel zueinander orientiert sind. Die Adapterarme 10 können aber auch in einem beliebigen anderen Winkel zueinander orientiert sein. An den freien Enden der Adapterarme 10 befindet sich jeweils ein Adapter 9 in Form der in der Draufsicht dargestellten kreisrunden Kugelhalterung 9, in deren Zentrum der bereits in der 4 gezeigte, senkrecht zur kreisrunden Fläche orientierte Vorsprung 9a ausgebildet ist, wobei die Kugelhalterung 9 und deren Vorsprung 9a in der Draufsicht als konzentrische Kreise erscheinen.The 4 shows the holding device 8th in the plan view. The holding device 8th includes two adapter arms 10 taken from the tripod mount 11 go out and are oriented approximately at right angles to each other. The adapter arms 10 but can also be oriented at any other angle to each other. At the free ends of the adapter arms 10 there is one adapter each 9 in the form of the circular ball holder shown in plan view 9 , in the center of which is already in the 4 shown, oriented perpendicular to the circular surface projection 9a is formed, wherein the ball holder 9 and their lead 9a in the plan view appear as concentric circles.

Die 5 zeigt eine Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen Messanordnung 12 mit einem Laserscanner 13, der auf einem Laserscannerstativ 14 angebracht ist. Bei der Erfassung von Punktwolken mit terrestrischen Laserscannern liegen die erfassten Punktwolken für die einzelnen Laserscannerstandorte jeweils in einem eigenen lokalen Scannerkoordinatensystem 15 vor, wie auch in 5 gezeigt. Dieses Scannerkoordinatensystem 15 hat im Allgemeinen als Ursprung das Scannerprojektionszentrum 16. Das euklidische Dreibein dieses Scannerprojektionszentrums 16 wird durch eine Vertikalachse 17 und zwei jeweils in ihrer Richtung unbestimmte orthogonale Achsenvektoren 18 definiert. Die einzelnen lokalen Scannerkoordinatensysteme 15 werden in ein übergeordnetes gemeinsames Referenzkoordinatensystem 19 überführt, was gemeinhin auch als Registrierung bezeichnet wird. Diese Transformation wird durch die dreidimensionale räumliche Lage, bestehend aus drei Positions- und drei Rotationsparametern, repräsentiert.The 5 shows a schematic diagram of a measuring arrangement according to the invention 12 with a laser scanner 13 standing on a laser scanner tripod 14 is appropriate. When capturing point clouds with terrestrial laser scanners, the captured point clouds for the individual laser scanner locations each lie in a separate local scanner coordinate system 15 before, as well as in 5 shown. This scanner coordinate system 15 generally has as an origin the scanner projection center 16 , The Euclidean tripod of this scanner projection center 16 is through a vertical axis 17 and two orthogonal axis vectors, each in their direction 18 Are defined. The individual local scanner coordinate systems 15 become a parent common reference coordinate system 19 transferred, which is commonly referred to as registration. This transformation is represented by the three-dimensional spatial position consisting of three positional and three rotational parameters.

Die Messanordnung 12 zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken umfasst gemäß 5 drei Zielmarken 1 mit integriertem optischen Reflektor 2. Als Einheit 20 für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren 2 (oder der elektromagnetischen Phasenzentren 5 bei Anwendung von Antennen 2) der voluminetrischen Zielmarken 1 im übergeordneten Referenzkoordinatensystem 19 wird ein Tachymeter 20 als Totalstation verwendet, das auf einem Tachymeterstativ 21 angebracht ist. Zwei Zielmarken 1a befinden sich gemäß 5 in unmittelbarer Nähe des Standortes des Laserscanners 13. Diese zwei Zielmarken 1a sind zur Vereinfachung der Messkonfiguration mit der Haltevorrichtung 8 angebracht und weisen einen vergleichsweise kleinen Durchmesser auf. Eine weitere Zielmarke 1b mit vergleichsweise großem Durchmesser ist in größerer Distanz zum Laserscannerstandort 13 angebracht und wird als Fernziel verwendet. Diese Fernzielmarke 1b kann zum Beispiel über Magnetadapter an einem Stahlträger angebracht sein, auf einem Stativ stehen oder auf dem Boden angeordnet sein. Erstere Zielmarken 1a garantieren eine hohe Präzision in der Lagebestimmung des Laserscannerstandortes 13, letztere Zielmarke 1b in der Rotationsbestimmung.The measuring arrangement 12 for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds according to 5 three targets 1 with integrated optical reflector 2 , As a unit 20 for the position determination of the optical reflectors 2 (or the electromagnetic phase centers 5 when using antennas 2 ) of volumetric targets 1 in the higher-level reference coordinate system 19 becomes a tachymeter 20 Used as a total station on a tachymeter stand 21 is appropriate. Two goals 1a are according to 5 in the immediate vicinity of the location of the laser scanner 13 , These two goals 1a are to simplify the measurement configuration with the fixture 8th attached and have a relatively small diameter. Another target 1b with a comparatively large diameter is at a greater distance to the laser scanner location 13 attached and is used as a long-haul destination. This remote target brand 1b For example, it may be attached to a steel beam via magnetic adapters, stand on a tripod or placed on the ground. First target brands 1a guarantee high precision in determining the position of the laser scanner location 13 , the latter target 1b in rotation determination.

Das Verfahren zur Bestimmung der dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken umfasst im Wesentlichen die im Folgenden aufgeführten Verfahrensschritte a1 bis a4. Mittels einer Messanordnung 12, wie in 5 gezeigt, werden

  • a1) über die Identifikation der drei jeweils einen geometrischen Körper 3 bildenden Zielmarken 1, die jeweils ein definiertes geometrisches Zentrum 4 und einen integrierten optischen Reflektor 2 mit bekanntem optischen Zentrum 5 aufweisen, in den Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte 13 sowie über die Kenntnis der jeweiligen relativen Lage des optischen Reflektors 2 und des optischen Zentrums 5 zum geometrischen Körper 3 und
  • a2) über eine Messung der Position der optischen Reflektoren 2 im übergeordneten Referenzkoordinatensystem 19
  • a3) die Zuordnung der in den lokalen Laserscannerpunktwolken bestimmten geometrischen Körper 3 zu den optischen Reflektoren 2 gelöst und
  • a4) daraus Transformationsparameter der lokalen Laserscannerpunktwolke in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem 19 unter Anwendung einer in 5 nicht dargestellten Recheneinheit rechentechnisch bestimmt.
The method for determining the three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds essentially comprises the method steps a 1 to a 4 listed below. By means of a measuring arrangement 12 , as in 5 to be shown
  • a 1 ) on the identification of the three each a geometric body 3 forming target marks 1 , each a defined geometric center 4 and an integrated optical reflector 2 with known optical center 5 in the point clouds of the respective laser scanner locations 13 as well as the knowledge of the relative position of the optical reflector 2 and the optical center 5 to the geometric body 3 and
  • a 2 ) via a measurement of the position of the optical reflectors 2 in the higher-level reference coordinate system 19
  • a 3 ) the assignment of the determined in the local laser scanner point clouds geometric body 3 to the optical reflectors 2 solved and
  • a 4 ) from this transformation parameter of the local laser scanner point cloud in the parent reference coordinate system 19 using an in 5 Computing unit, not shown computationally determined.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Zielmarketarget
1a1a
Zielmarketarget
1b1b
Zielmarke, FernzielmarkeTarget mark, remote target mark
22
optischer Reflektor, Reflektionsprisma, Antenneoptical reflector, reflection prism, antenna
33
geometrischer Körper, Kugelgeometric body, sphere
44
geometrisches Zentrum, voluminetrisches geometrisches Zentrumgeometric center, voluminetric geometric center
55
optisches Zentrum, Phasenzentrum, Antennen-Phasenzentrumoptical center, phase center, antenna phase center
66
Öffnung (für Sicht beziehungsweise Empfang)Opening (for view or reception)
77
Anschlussadapter, Adapter am geometrischen Körper 3 Connection adapter, adapter on the geometric body 3
88th
Haltevorrichtungholder
99
Adapter (der Haltevorrichtung 8), Adapter am Adapterarm 10, KugelhalterungenAdapter (the holding device 8th ), Adapter on the adapter arm 10 , Ball mounts
9a9a
senkrechter Vorsprungvertical projection
1010
Auslegearm, AdapterarmExtension arm, adapter arm
11 11
Halterung, StativhalterungBracket, tripod mount
1212
Messanordnungmeasuring arrangement
1313
Laserscanner, LaserscannerstandortLaser scanner, laser scanner location
1414
LaserscannerstativLaser scanner tripod
1515
ScannerkoordinatensystemScanner coordinate system
1616
ScannerprojektionszentrumScanner projection center
1717
Vertikalachsevertical axis
1818
orthogonale Achsenvektoren (des euklidischen Dreibeins des Scannerprojektionszentrums 16 vom Scannerkoordinatensystem 15)orthogonal axis vectors (of the Euclidean tripod of the scanner projection center 16 from the scanner coordinate system 15 )
1919
ReferenzkoordinatensystemReference coordinate system
2020
Einheit für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren 2 oder der elektromagnetischen Phasenzentren der Zielmarken 1, TachymeterUnit for the position determination of the optical reflectors 2 or the electromagnetic phase centers of the target marks 1 , Tachymeter
2121
TachymeterstativTachymeterstativ

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008034198 A1 [0008, 0008] DE 102008034198 A1 [0008, 0008]
  • DE 102006036348 A1 [0010] DE 102006036348 A1 [0010]
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  • DE 102009015922 A1 [0015] DE 102009015922 A1 [0015]

Claims (14)

Zielmarke (1) zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, bestehend jeweils aus einem geometrischen Körper (3) mit definiertem geometrischen Zentrum (4) und einem optischen Reflektor (2) mit eindeutig bestimmbarem optischen Zentrum (5), wobei das geometrische (4) und das optische Zentrum (5) koinzidieren und/oder die relativen Lagen der Zentren (4, 5) zum geometrischen Körper (3) bekannt sind.Target mark ( 1 ) for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, each consisting of a geometric body ( 3 ) with a defined geometric center ( 4 ) and an optical reflector ( 2 ) with a clearly determinable optical center ( 5 ), where the geometric ( 4 ) and the optical center ( 5 ) coincide and / or the relative locations of the centers ( 4 . 5 ) to the geometric body ( 3 ) are known. Zielmarke (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der optische Reflektor (2) aus einem Reflektionsprisma (2) oder aus einer optischen Zielmarke (1) mit definiertem optischen Zentrum (5) besteht.Target mark ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the optical reflector ( 2 ) from a reflection prism ( 2 ) or from an optical target ( 1 ) with defined optical center ( 5 ) consists. Zielmarke (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielmarke (1) innerhalb des geometrischen Körpers (3) liegt und eine Öffnung (6) in der Oberfläche des geometrischen Körpers (3) vorgesehen ist, die die Sichtbarkeit des optischen Zentrums (5) sicherstellt.Target mark ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the target mark ( 1 ) within the geometric body ( 3 ) and an opening ( 6 ) in the surface of the geometric body ( 3 ), the visibility of the optical center ( 5 ). Zielmarke (1) zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, bestehend aus einem geometrischen Körper (3) mit definiertem geometrischen Zentrum (4) und einer Antenne (2) mit elektromagnetischem Phasenzentrum (5) zur Ortsbestimmung, bei dem das geometrische Zentrum (4) und das Phasenzentrum (5) koinzidieren und/oder die relativen Lagen der Zentren (4, 5) zum geometrischen Körper (3) bekannt sind.Target mark ( 1 ) for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, consisting of a geometric body ( 3 ) with a defined geometric center ( 4 ) and an antenna ( 2 ) with electromagnetic phase center ( 5 ) for location determination, in which the geometric center ( 4 ) and the phase center ( 5 ) coincide and / or the relative locations of the centers ( 4 . 5 ) to the geometric body ( 3 ) are known. Zielmarke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der geometrischen Körper (3) eine Kugel (3) mit beliebigem Radius darstellt.Target mark ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the geometric body ( 3 ) a ball ( 3 ) with any radius. Zielmarke (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zielmarken (1) unterschiedliche farbliche Markierungen aufweisen und/oder mit optischen Kodes versehen sind, um eine nachträgliche Kontrolle der Ergebnisse zu vereinfachen.Target mark ( 1 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the target marks ( 1 ) have different color markings and / or are provided with optical codes in order to facilitate a subsequent control of the results. Verfahren zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, bei dem in den Verfahrensschritten a1 bis a4 a1) über die Identifikation von mindestens zwei jeweils einen geometrischen Körper (3) bildenden Zielmarken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 oder 6 in den lokalen Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte (13), die jeweils ein definiertes geometrisches Zentrum (4) und einen integrierten optischen Reflektor (2) mit bekanntem optischen Zentrum (5) aufweisen, sowie über die Kenntnis der jeweiligen relativen Lage des integrierten optischen Reflektors (2) und des optischen Zentrums (5) zum geometrischen Körper (3) und a2) über eine Messung der Position der optischen Reflektoren (2) in einem übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) a3) die Zuordnung der in den lokalen Laserscannerpunktwolken bestimmten geometrischen Körper (3) zu den optischen Reflektoren (2) über eine Befolgung eines Aufnahmemusters/einer Reihenfolge oder über die Identität der relativen Lage der mindestens zwei Zielmarken (1) zueinander im lokalen Scannerkoordinatensystem (15) und im Referenzkoordinatensystem (19) gelöst wird und a4) daraus Transformationsparameter der lokalen Laserscannerpunktwolke in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem (19) rechentechnisch bestimmt werden.Method for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, wherein in the method steps a1 to a4 a 1 ) via the identification of at least two geometric bodies ( 3 ) ( 1 ) according to one of claims 1 to 3 and 5 or 6 in the local point clouds of the respective laser scanner locations ( 13 ), each having a defined geometric center ( 4 ) and an integrated optical reflector ( 2 ) with known optical center ( 5 ) and the knowledge of the respective relative position of the integrated optical reflector ( 2 ) and the optical center ( 5 ) to the geometric body ( 3 ) and a 2 ) via a measurement of the position of the optical reflectors ( 2 ) in a higher reference coordinate system ( 19 ) a 3 ) the assignment of the geometric bodies determined in the local laser scanner point clouds ( 3 ) to the optical reflectors ( 2 ) on compliance with a recording pattern / order or on the identity of the relative position of the at least two targets ( 1 ) to each other in the local scanner coordinate system ( 15 ) and in the reference coordinate system ( 19 ) and a 4 ) derive therefrom transformation parameters of the local laser scanner point cloud into the higher-order reference coordinate system ( 19 ) are determined by calculation. Verfahren zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, bei dem in den Verfahrensschritten b1 bis b4 b1) über die Identifikation von mindestens zwei jeweils einen geometrischen Körper (3) bildenden Zielmarken (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6 in den lokalen Punktwolken der jeweiligen Laserscannerstandorte (13), die jeweils ein definiertes geometrisches Zentrum (4) und eine integrierte Antenne (2) mit elektromagnetischem Phasenzentrum (5) zur Ortsbestimmung aufweisen, sowie über die Kenntnis der jeweiligen relativen Lage der integrierten Antenne (2) und des Antennen-Phasenzentrums (5) zum geometrischen Körper (3) und b2) über eine Messung der Position des Antennen-Phasenzentrums (5) in einem übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) b3) die Zuordnung der in den lokalen Laserscannerpunktwolken bestimmten geometrischen Körper (3) zu dem Antennen-Phasenzentrum (5) über eine Befolgung eines Aufnahmemusters/einer Reihenfolge oder über die Identität der relativen Lage der mindestens zwei Zielmarken (1) zueinander im lokalen Scannerkoordinatensystem (15) und im Referenzkoordinatensystem (19) gelöst wird und b4) daraus Transformationsparameter der lokalen Laserscannerpunktwolke in das übergeordnete Referenzkoordinatensystem (19) rechentechnisch bestimmt werden.Method for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial positional parameters of terrestrial laser scanner point clouds, wherein in the method steps b1 to b4 b 1 ) by way of the identification of at least two geometric bodies ( 3 ) ( 1 ) according to one of claims 4 to 6 in the local point clouds of the respective laser scanner locations ( 13 ), each having a defined geometric center ( 4 ) and an integrated antenna ( 2 ) with electromagnetic phase center ( 5 ) and the knowledge of the respective relative position of the integrated antenna ( 2 ) and the antenna phase center ( 5 ) to the geometric body ( 3 ) and b 2 ) via a measurement of the position of the antenna phase center ( 5 ) in a higher reference coordinate system ( 19 ) b 3 ) the assignment of the geometric bodies determined in the local laser scanner point clouds ( 3 ) to the antenna phase center ( 5 ) on compliance with a recording pattern / order or on the identity of the relative position of the at least two targets ( 1 ) to each other in the local scanner coordinate system ( 15 ) and in the reference coordinate system ( 19 ) and b 4 ) from this transformation parameter of the local laser scanner point cloud into the superordinate reference coordinate system ( 19 ) are determined by calculation. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsmatrix R und der Translationsvektor T über die aus der tachymetrischen Bestimmung der optischen Reflektoren (2) oder aus der Messung der Position des Antennen-Phasenzentrums (5) ermittelten Zentren im übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) und den lokalen zentrischen Koordinaten der Körper (3) im Scannerkoordinatensystem (15) mittels der mathematischen Beziehung Xg = RXl + T bestimmt werden, wobei Xg der euklidische Punkt im übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) und wobei Xl der euklidische Punkt im lokalen Scannerkoordinatensystem (15) ist.Method according to Claim 7 or 8, characterized in that the rotation matrix R and the translation vector T are determined by means of the tachymetric determination of the optical reflectors ( 2 ) or from the measurement of the position of the antenna Phase Center ( 5 ) determined centers in the parent reference coordinate system ( 19 ) and the local centric coordinates of the bodies ( 3 ) in the scanner coordinate system ( 15 ) by means of the mathematical relationship X g = RX 1 + T where X g is the Euclidean point in the parent reference coordinate system ( 19 ) and where X l is the Euclidean point in the local scanner coordinate system ( 15 ). Messanordnung (12) zur Bestimmung einer dreidimensionalen Position und/oder von Rotationsparametern als räumliche Lageparameter von terrestrischen Laserscannerpunktwolken, umfassend • im Falle einer bekannten, durch das Scannerprojektionszentrum (16) des Laserscanners (13) verlaufenden Vertikalachse (17) mindestens zwei Zielmarken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit integriertem optischen Reflektor (2) oder Antenne (2) mit elektromagnetischem Phasenzentrum (5), • wenn die Vertikalachse (17) nicht bekannt ist, durch mindestens drei Zielmarken (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 mit integriertem optischen Reflektor (2) oder Antenne (2) mit elektromagnetischem Phasenzentrum (5), • eine Einheit (20) für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren (2) oder der elektromagnetischen Phasenzentren (5) der Zielmarken (1) im übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) und • eine Recheneinheit, die für die Aufnahme und Verarbeitung der lokalen zentrischen Koordinaten der geometrischen Körper (3) der Zielmarken (1) in den lokalen Scannerkoordinatensystemen (15) und von mit der Einheit (20) für die Positionsbestimmung der optischen Reflektoren (2) oder der elektromagnetischen Phasenzentren (5) der Zielmarken (1) im übergeordneten Referenzkoordinatensystem (19) ermittelten Daten vorgesehen ist und entsprechende Datenverbindungen aufweist.Measuring arrangement ( 12 ) for determining a three-dimensional position and / or rotational parameters as spatial position parameters of terrestrial laser scanner point clouds, comprising • in the case of a known, by the scanner projection center ( 16 ) of the laser scanner ( 13 ) extending vertical axis ( 17 ) at least two targets ( 1 ) according to one of claims 1 to 6 with integrated optical reflector ( 2 ) or antenna ( 2 ) with electromagnetic phase center ( 5 ), • if the vertical axis ( 17 ) is not known by at least three destinations ( 1 ) according to one of claims 1 to 6 with integrated optical reflector ( 2 ) or antenna ( 2 ) with electromagnetic phase center ( 5 ), • one unity ( 20 ) for the position determination of the optical reflectors ( 2 ) or the electromagnetic phase centers ( 5 ) of the destinations ( 1 ) in the higher reference coordinate system ( 19 ) and • an arithmetic unit which is responsible for recording and processing the local centric coordinates of the geometric bodies ( 3 ) of the destinations ( 1 ) in the local scanner coordinate systems ( 15 ) and with the unit ( 20 ) for the position determination of the optical reflectors ( 2 ) or the electromagnetic phase centers ( 5 ) of the destinations ( 1 ) in the higher reference coordinate system ( 19 ) provided data and has corresponding data connections. Messanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am geometrischen Körper (3) der Zielmarke (1) mindestens ein Anschlussadapter (7) ausgebildet ist, mit dem der geometrische Körper (3) einer Zielmarke (1) an beliebigen Haltevorrichtungen (8) fixiert werden kann.Measuring arrangement according to claim 10, characterized in that on the geometric body ( 3 ) of the target ( 1 ) at least one connection adapter ( 7 ) is formed, with which the geometric body ( 3 ) of a target ( 1 ) on any holding devices ( 8th ) can be fixed. Messanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlussadapter (7) mit einem weiteren Adapter (9) korrespondiert, wobei der Adapter (9) Teil einer Haltevorrichtung (8) ist, die neben dem Adapter (9) einen mit dem Adapter (9) verbundenen Adapterarm (10) umfasst, und dass über den Adapterarm (10) mindestens eine Zielmarke (1) jeweils durch eine Verbindung mit dem Laserscannerfuß oder mit einer Halterung (11) räumlich fixiert werden kann.Measuring arrangement according to claim 11, characterized in that the connection adapter ( 7 ) with another adapter ( 9 ), wherein the adapter ( 9 ) Part of a holding device ( 8th ), which is next to the adapter ( 9 ) one with the adapter ( 9 ) connected adapter arm ( 10 ) and that via the adapter arm ( 10 ) at least one target ( 1 ) in each case by a connection to the laser scanner foot or with a holder ( 11 ) can be spatially fixed. Messanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zielmarke (1) in unmittelbarer Nähe des Laserscannerstandortes (13) und mindestens eine Zielmarke (1) in größerer Distanz zum Laserscannerstandort (13) angebracht ist.Measuring arrangement according to one of claims 10 to 12, characterized in that at least one target mark ( 1 ) in the immediate vicinity of the laser scanner location ( 13 ) and at least one target ( 1 ) at a greater distance to the laser scanner location ( 13 ) is attached. Messanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung (8) zur Vereinfachung der Messkonfiguration mit zwei Zielmarken (1a) mit kleinem Durchmesser und mindestens einer Zielmarke (1b) als Fernziel mit großem Durchmesser versehen ist.Measuring arrangement according to one of claims 10 to 13, characterized in that the holding device ( 8th ) to simplify the measurement configuration with two targets ( 1a ) with a small diameter and at least one target mark ( 1b ) is provided as a long-range target with a large diameter.
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