DE102014205640A1

DE102014205640A1 - Vermessung mittels mobilem Gerät

Info

Publication number: DE102014205640A1
Application number: DE102014205640.3A
Authority: DE
Inventors: Bertram Martin Thyssen; Thyßen Marcus Georg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2014-03-26
Filing date: 2014-03-26
Publication date: 2015-10-01
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: DE102014205640B4; WO2015144775A1

Abstract

Ein Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt (P1–P9) umfasst die folgenden Schritte: Ermitteln der Länge (LG1) einer ersten Geraden (G1) und Bestimmen der räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes (P1) bezüglich eines ersten Bezugspunktes (A, B) mittels zumindest der Länge (LG1) der ersten Geraden (G1) und eines ersten Winkels (α1) zwischen der ersten Geraden (G1) und einer zweiten Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A, B) und dem ersten Raumpunkt (P1) erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion. Dabei ist vorgesehen, dass sich die erste Gerade (G1) im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und einem zweiten Bezugspunkt (B) erstreckt und dass der erste Raumpunkt (P1) mit einer Vermessungsvorrichtung (1) anvisiert wird, wobei bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1–P9) eine optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) derart im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1–P9) erstreckt, angeordnet wird, dass der erste Bezugspunkt (A) außerhalb der Vermessungsvorrichtung (1) liegt und diese von dem Bezugspunkt (A) beabstandet ist, und die Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bezüglich der Lotrichtung (g) gemessen wird, wobei der erste Winkel (α1) anhand der Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bestimmt wird. Auf diese Weise wird ein Verfahren bereitgestellt, bei dem auf den Einsatz einer aufwändigen Messapparatur verzichtet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 22, ein Computerprogrammprodukt sowie ein mobiles Gerät.
Bei einem derartigen Verfahren erfolgt eine Vermessung von Abständen, Flächen, Räumen und Objekten durch die Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt, wobei die zugrundeliegenden Berechnungen mithilfe von zumindest einer trigonometrischen Funktion erfolgen. Ein Dreieck umfasst drei Seitenlängen und drei Innenwinkel. Um es vollständig zu beschreiben, müssen mindestens drei Werte zu diesen Seitenlängen und Innenwinkeln vorliegen, darunter mindestens eine Seitenlänge. Bei dem Verfahren zur Vermessung wird daher zunächst eine Länge einer ersten Geraden ermittelt. Unter dem Ermitteln eines Wertes ist dabei sowohl ein Messen als auch ein Angeben des Wertes zu verstehen. Die räumliche Lage von einem oder mehreren Raumpunkten wird dann bezüglich zumindest eines ersten Bezugspunktes bestimmt. Dazu werden zumindest die Länge der ersten Geraden, ein erster Winkel und mindestens eine trigonometrische Funktion verwendet, wobei der erste Winkel zwischen der ersten Geraden und einer zweiten Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem zu vermessenden ersten Raumpunkt erstreckt, aufgespannt wird.
Ein derartiges Verfahren zur Vermessung ist in der EP 2 669 707 A1 beschrieben. Dabei wird ein Entfernungsmessgerät verwendet, welches eine Distanz mittels des Kosinussatzes, einer ersten Entfernung, eines Winkels und einer zusätzlichen zweiten Entfernung bestimmt. Die Entfernungen werden dabei mittels eines Laser-Entfernungsmessers direkt gemessen.
Aus der Praxis ist ferner bekannt, dass eine Entfernungsmessung auch mittels Infrarot-Entfernungsmessern oder akustischen Entfernungsmessern erfolgen kann. Dabei wird stets ein Signal in Form von elektromagnetischen oder akustischen Wellen ausgesandt und die Laufzeit und/oder weitere Parameter von an einem Objekt reflektierten Wellen gemessen.
Ein Nachteil derartiger Verfahren zur Vermessung ist, dass eine aufwändige Messapparatur notwendig ist, die insbesondere einen dedizierten Entfernungsmesser wie beispielsweise einen Laser-Entfernungsmesser umfasst. Derartige Messapparaturen sind zudem unter Umständen teuer in der Anschaffung.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Vermessung bereitzustellen, bei dem auf den Einsatz einer aufwändigen Messapparatur verzichtet werden kann.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass sich die erste Gerade im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem (z.B. darunter liegenden) zweiten Bezugspunkt erstreckt und dass der erste Raumpunkt mit einer Vermessungsvorrichtung anvisiert wird. Bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes wird eine optische Achse der Vermessungsvorrichtung im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden angeordnet, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt. Die Anordnung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung erfolgt dabei derart, dass der erste Bezugspunkt außerhalb der Vermessungsvorrichtung und von dieser beabstandet liegt. In dieser Lage wird der Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der Lotrichtung gemessen und anhand dessen der erste Winkel bestimmt.
Mit einem solchen Verfahren können eindimensionale (Abstände), zweidimensionale (Flächen) und dreidimensionale (Räume, Körper) Vermessungen durchgeführt werden, indem die räumliche Lage eines oder mehrerer Raumpunkte bestimmt wird.
Die Vermessung kann dabei insbesondere „berührungslos“ erfolgen, d.h., es muss beispielsweise kein Maßband zwischen einem Bezugspunkt und einem zu vermessenden Raumpunkt angelegt werden. „Berührungslos“ kann auch dahingehend verstanden werden, dass es auch nicht notwendig ist, dass ein Signal (z.B. in Form von elektromagnetischen oder akustischen Wellen) durch die Vermessungsvorrichtung ausgesandt wird und die Laufzeit eines reflektierten Teils des Signals bestimmt wird, um eine Entfernung zu messen. Dadurch kann eine Vermessung ggf. auch dann noch erfolgen, wenn ein zu vermessender Raumpunkt nicht oder nur undeutlich (z.B. durch Hindernisse wie Glasscheiben, Rauch oder Nebel hindurch) zu erkennen ist, dessen ungefähre Lagerichtung vom ersten Bezugspunkt aus gesehen jedoch bekannt ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Bezugspunkte derart anzuordnen sind, dass sie zumindest zusammen mit einem Raumpunkt, z.B. dem ersten Raumpunkt, ein rechtwinkliges Dreieck bilden. Dies kann beispielsweise so erreicht werden, indem der zweite Bezugspunkt derart angeordnet wird, dass er zumindest mit einem, z.B. dem ersten Raumpunkt in derselben waagrechten Ebene liegt. Diese waagrechte Ebene kann beispielsweise (muss jedoch nicht zwingend) durch den Boden eines Innenraums gebildet werden.
Der (obere) erste Bezugspunkt kann insbesondere durch die räumliche Lage eines Auges oder des Mittelpunkts zwischen den Augen eines Benutzers des Verfahrens definiert werden. Die Länge der ersten Geraden entspricht dann im Wesentlichen der Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers vom Boden aus. Der zweite Bezugspunkt kann insbesondere dann im Wesentlichen dem Standpunkt des aufrecht stehenden Benutzers des Verfahrens entsprechen. Alternativ kann der erste Bezugspunkt aber auch anders, z.B. durch ein die Vermessungsvorrichtung tragendes Stativ definiert werden.
Das Verfahren zur Vermessung eignet sich sowohl zur Messung der räumlichen Lage einzelner Raumpunkte bezüglich zumindest einem der Bezugspunkte, als auch zur Messung der räumlichen Lage mehrerer Raumpunkte und insbesondere auch deren relative räumliche Lage zueinander. Dabei kann z.B. die räumlichen Lage zumindest eines lotrecht bezüglich des ersten Raumpunktes (allgemein bezüglich eines Raumpunktes, dessen räumliche Lage bezüglich einem der Bezugspunkte bekannt ist) angeordneten weiteren Raumpunktes bestimmt werden, und zwar unter Verwendung von zumindest der räumlichen Lage dieses ersten Raumpunktes bezüglich eines der beiden Bezugspunkte und eines zweiten Winkels zwischen einer Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem weiteren Raumpunkt und der Lotrichtung erstreckt, und mindestens einer trigonometrischen Funktion. Der zweite Winkel wird wiederum durch Anvisieren des weiteren Raumpunktes bestimmt.
Bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes kann zusätzlich zu dem Winkel zur Lotrichtung (also einem Vertikalwinkel) auch ein absoluter Horizontalwinkel der Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt, gemessen werden, indem der Winkel der Horizontalkomponente der im Wesentlichen koaxial darauf angeordneten optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes, d.h. der Nordrichtung, gemessen wird.
Zu einer Geraden durch einen zu vermessenden Raumpunkt kann auch ein relativer Horizontalwinkel zu zumindest einer zweiten Geraden als Winkel zwischen den Horizontalkomponenten dieser Geraden gemessen werden. Anhand der absoluten Horizontalwinkel zweier Geraden (insbesondere zweier Geraden zwischen einem Bezugspunkt und jeweils einem unterschiedlichen Raumpunkt) kann (durch Differenzbildung) ein relativer Horizontalwinkel zwischen den beiden Geraden bestimmt werden. Alternativ kann ein relativer Horizontalwinkel auch direkt (z.B. durch ein Winkelmessinstrument) zwischen jenen beiden Geraden bestimmt werden.
Die räumliche Lage eines Raumpunktes, der auf einer bekannten Geraden durch zumindest zwei bereits vermessene Raumpunkte und/oder in einer bekannten Ebene durch zumindest drei bereits vermessene Raumpunkte liegt, kann bestimmt werden, indem der Raumpunkt anvisiert wird und der Schnittpunkt der Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem Raumpunkt erstreckt, mit der bekannten Geraden und/oder der bekannten Ebene bestimmt wird, wobei ein Winkels bezüglich der Lotrechten und/oder ein (absoluter oder relativer) Horizontalwinkel der Geraden verwendet wird.
Die räumliche Lage zumindest eines waagrecht bezüglich eines Raumpunktes angeordneten weiteren Raumpunktes kann durch Anvisieren beider Raumpunkte und Bestimmen des relativen Horizontalwinkels der Geraden zwischen jeweils einem der beiden Raumpunkte und dem einen der beiden Bezugspunkte unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt werden.
Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung (und damit Winkel von koaxial dazu verlaufenden Geraden) können insbesondere mit Hilfe von mechanischen, elektromechanischen und/oder elektronischen Messvorrichtungen bzw. Sensoren gemessen werden, z.B. mit zumindest einem Kompass, Gyroskop, Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor. Dies betrifft sowohl absolute als auch relative Winkelangaben. Zur Messung von horizontalen Winkeln können insbesondere Gyroskop- und/oder Magnetfeldsensoren verwendet werden, zur Messung von vertikalen Winkeln insbesondere Neigungs-, Beschleunigungs-, Magnetfeld- und/oder Gyroskopsensoren. Eine oder mehrere Messvorrichtungen können dabei insbesondere an der Vermessungsvorrichtung angeordnet sein.
Bezüglich eines ersten und/oder zweiten Bezugspunktes bekannte räumliche Lagen mehrerer Raumpunkte können auf zumindest einen dritten Bezugspunkt bezogen werden, indem die räumliche Lage von zumindest drei der mehreren Raumpunkte bezüglich des dritten Bezugspunktes bestimmt wird. Dadurch kann die relative Lage des dritten Bezugspunktes bezüglich dem ersten und/oder zweiten Bezugspunkt bestimmt werden und somit einige, insbesondere alle bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes bekannte räumliche Lagen von Raumpunkten bezüglich des dritten Bezugspunktes bestimmt werden, ohne dass diese neu (bezüglich des dritten Bezugspunktes) anvisiert werden müssen. Auf diese Weise können beispielsweise mehrere Vermessungsvorgänge miteinander kombiniert werden.
Als Raumpunkte können beliebige Punkte auf einer Geraden, einer Fläche oder im Raum anvisiert werden. Insbesondere können solche Raumpunkte anvisiert werden, die Eckpunkte (oder sonstige für eine Form oder Kontur charakteristische Punkte) von zumindest einem räumlichen Objekt, insbesondere Eckpunkte eines Innenraums darstellen.
Zumindest einem Raumpunkt kann zumindest eine zusätzliche Information zugeordnet werden. Eine solche Information kann in Form von Text, Zahlen, Bildern, Filmaufnahmen, Tonaufnahmen usw. und beliebigen Kombinationen davon vorliegen. Beispiele für Informationen in Form von Text sind etwa: „Ecke“, „Türscharnier“, „Schaden“, „Montagepunkt“, usw. Ferner können mittels einer zusätzlichen Information auch mehrere Raumpunkte miteinander in Beziehung gesetzt werden. Geraden und Flächen können Informationen zugeordnet werden, ob sie lotrecht, waagrecht, eben usw. verlaufen.
Zur Verwendung als Vermessungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Vermessung eignet sich insbesondere ein mobiles Gerät, speziell ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Computerbrille, ein Tablet-PC oder ein sonstiges handhaltbares oder am Körper tragbares elektronisches Gerät. Das mobile Gerät kann dazu ein zur Durchführung des Verfahrens angepasstes und vorgesehenes Computerprogramm speichern und ausführen, oder mit einer externen Vorrichtung verbunden oder verbindbar sein, auf der das Computerprogramm gespeichert und/oder ausgeführt wird.
Die Vermessungsvorrichtung kann eine Anzeigeeinrichtung und eine die optische Achse der Vermessungsvorrichtung umfassende Kameraeinrichtung umfassen, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild durch die Anzeigeeinrichtung darstellbar ist.
Dient als Vermessungsvorrichtung ein Smartphone, kann z.B. der Touchscreen des Smartphones die Anzeigevorrichtung umfassen. Die Anzeigevorrichtung kann es dem Benutzer erleichtern, Raumpunkte anzuvisieren. Alternativ kann als Anzeigevorrichtung aber auch eine akustische Signale ausgebende Vorrichtung sein.
Zum Anvisieren eines Raumpunktes kann ein mittels der Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung dargestelltes Abbild des Raumpunktes durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung in einen vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung zu bringen sein. Der vorgegebene Bereich kann z.B. das Zentrum eines Fadenkreuzes darstellen. Der Benutzer verändert dann die Lage der Vermessungsvorrichtung derart, dass das Abbild des Raumpunktes im Zentrum des Fadenkreuzes liegt.
Bei dem Anvisieren eines Raumpunktes ist es möglich, dass der Benutzer die optische Achse der Vermessungsvorrichtung zwar auf den zu vermessenden Raumpunkt hin ausrichtet, jedoch nicht auf der Geraden zwischen jenem Raumpunkt und dem ersten Bezugspunkt. Hierbei kann es zu einem Parallaxenfehler kommen, der Einfluss auf die Vermessungsgenauigkeit haben kann. Zur Verringerung eines solchen möglichen Parallaxenfehlers können daher Mittel zur Verbesserung der koaxialen Ausrichtung vorgesehen sein.
Als Mittel zur koaxialen Ausrichtung kann beispielsweise ein Spiegel oder eine dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung zugewandte zweite Kameraeinrichtung vorgesehen sein. Dabei wird zumindest ein von der zweiten Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild (oder in dem Spiegel gespiegeltes Bild) verwendet, um dem Benutzer eine koaxiale Ausrichtung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung auf der Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt zu erleichtern und/oder einen möglichen Parallaxenfehler zu korrigieren. Beispielsweise kann zumindest ein Bild der zweiten Kameraeinrichtung durch die Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung angezeigt werden. Zusätzlich kann ein Soll-Bereich angezeigt werden, in dem sich z.B. ein Abbild der Augen oder des Kopfes des Benutzers bei einer koaxialen Ausrichtung befindet.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass die zu vermessenden Raumpunkte nacheinander in einer beliebigen Reihenfolge anvisiert werden können. Andererseits kann jedoch auch eine bestimmte Reihenfolge vorgegeben sein. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass zuerst ein Raumpunkt auf Höhe des zweiten Bezugspunktes anvisiert wird.
Anhand der vermessenen räumlichen Lage mindestens eines Raumpunktes kann ein Modell einer Strecke, einer Fläche, eines Objekts oder eines (Innen-)Raumes erstellt werden. Dies kann mittels der Vermessungsvorrichtung erfolgen oder mittels einer mit der Vermessungsvorrichtung verbundenen oder verbindbaren Vorrichtung. Ferner kann dies bereits während des Anvisierens des Raumpunktes bzw. der Raumpunkte oder erst im Nachhinein erfolgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt bereitgestellt. Dabei wird zum einen die Länge einer ersten Geraden bestimmt und zum anderen die räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes bezüglich zumindest eines Bezugspunktes, und zwar mittels der Länge der ersten Geraden und eines ersten Winkels zwischen der ersten Geraden und einer zweiten Geraden, die sich zwischen einem ersten der Bezugspunkte und dem ersten Raumpunkt erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion.
Dabei ist vorgesehen, dass sich die erste Gerade im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem darunter liegenden, zweiten Bezugspunkt erstreckt und dass eine Vermessungsvorrichtung auf den ersten Raumpunkt ausgerichtet wird. Dabei wird bei dem Ausrichten eine optische Achse der Vermessungsvorrichtung im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt, angeordnet und die Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der Lotrichtung gemessen. Der erste Winkel wird dabei anhand der Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bestimmt; die Vermessungsvorrichtung umfasst eine Anzeigeeinrichtung und eine die optische Achse der Vermessungsvorrichtung umfassende Kameraeinrichtung, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild durch die Anzeigeeinrichtung darstellbar ist und zum Ausrichten der Vermessungsvorrichtung ein Abbild des Raumpunktes in einem Kamerabild durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung in einen vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung gebracht wird.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird, bereitgestellt. Als programmierbare Einrichtung kann insbesondere ein mobiles Gerät wie eine Vermessungsvorrichtung dienen.
Das Verfahren gemäß dem zweiten und dem dritten Aspekt der Erfindung kann dabei nach einer oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zur Vermessung (d.h. des ersten Aspektes der Erfindung) ausgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird, bereitgestellt. Der Programmcode kann z.B. auf einer CD, einer Festplatte, insbesondere einer Server-Festplatte, einem Flash-Speicher, einem USB-Speichermedium, einer Speicherkarte usw. gespeichert werden.
Der Programmcode kann insbesondere in Form eines Programms bzw. einer sogenannten App vorliegen, welche auf einem mobilen Gerät wie z.B. einem Smartphone installierbar ist, welches als Vermessungsvorrichtung verwendbar ist, wenn das Programm ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann zur Ausführung auf verschiedenen Betriebssystemen ausgebildet werden und kann insbesondere von einem Server über ein Netzwerk, wie z.B. das Internet, herunterladbar sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein mobiles Gerät bereitgestellt, welches ausgebildet und vorgesehen ist zur Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens, insbesondere durch Ausführung des vorstehend beschriebenen Programms.
Das Computerprogrammprodukt und das mobile Gerät können dabei zur Durchführung nach einem oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Aspekte bzw. gemäß einem oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zur Vermessung ausgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen:
1 eine Vermessung der räumlichen Lage eines Raumpunktes mittels einer Vermessungsvorrichtung;
2A eine Vermessungsvorrichtung während eines Anvisierens eines Raumpunktes;
2B die Rückseite der Vermessungsvorrichtung aus 2A;
3 die trigonometrischen Grundlagen zur Vermessung zweier lotrecht übereinanderliegender Raumpunkte eines Innenraums;
4 die trigonometrischen Grundlagen zur Vermessung weiterer Raumpunkte des Innenraums aus 3;
5 eine Draufsicht auf eine Ebene des Innenraumes der 3 und 4;
6 den Innenraum der 3 bis 5 mit mehreren verschiedenen Bezugspunkten;
7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Vermessung;
8 die auf einem Stativ montierte Vermessungsvorrichtung der 1 bis 2B; und
9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vermessungsvorrichtung.
Die 1 zeigt einen Benutzer 2 bei der Verwendung einer Vermessungsvorrichtung 1 zur Vermessung der räumlichen Lage eines ersten Raumpunktes P1. Dabei stellt sich der Benutzer 2 zunächst an eine bestimmte Position und visiert den ersten Raumpunkt P1 mit Hilfe der Vermessungsvorrichtung 1 an, wie in 1 gezeigt. Hierzu stellt sich der Benutzer 2 aufrecht und richtet die Vermessungsvorrichtung 1 auf den zu vermessenden ersten Raumpunkt P1, indem er die Vermessungsvorrichtung 1 von seiner Blickrichtung ausgehend vor den ersten Raumpunkt P1 hält. Die räumliche Lage der Augen 20 und des Standpunktes des Benutzers 2 dienen als erster und zweiter Bezugspunkt A, B bezüglich derer die räumliche Lage des ersten Raumpunktes P1 und gegebenenfalls weiterer Raumpunkte bestimmt werden kann.
Steht der Benutzer 2 aufrecht, so befindet sich der erste Bezugspunkt A im Wesentlichen lotrecht über dem zweiten Bezugspunkt B. Liegt der erste Raumpunkt P1 im Wesentlichen auf derselben Höhe (d.h. in derselben waagrechten Ebene) wie der Standpunkt des Benutzers 2, wird ein im Wesentlichen rechtwinkliges erstes Dreieck D1 zwischen dem ersten Raumpunkt P1 und den beiden Bezugspunkten A, B aufgespannt. Das erste Dreieck D1 wird durch eine erste Gerade G1 zwischen den beiden Bezugspunkten A, B, durch eine zweite Gerade G2 zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem ersten Raumpunkt P1 und durch eine dritte Gerade G3 zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten Raumpunkt P1 gebildet.
Der Abstand zwischen den beiden Bezugspunkten A, B ist die Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers 2. Ist diese Augenhöhe, d.h. die Länge L_G1 der ersten Geraden G1 zwischen den beiden Bezugspunkten bekannt oder wird sie gemessen, muss lediglich zumindest eine weitere Länge oder ein nicht senkrechter Winkel des Dreiecks D1 bestimmt werden, um das Dreieck D1 mittels trigonometrischer Funktionen vollständig beschreiben zu können.
Hierzu umfasst die Vermessungsvorrichtung 1 zumindest eine optische Achse 10, vorliegend die optische Achse 10 einer als Frontkamera 11 ausgebildeten Kameraeinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1. Der Benutzer richtet nun die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2 aus. Dies erfolgt durch geeignete Translation und/oder Rotation der optischen Achse 10 oder, sofern die optische Achse 10 nicht bezüglich der Vermessungsvorrichtung 1 bewegbar ist, durch Translation und/oder Rotation der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der zweiten Geraden G2. In dieser Lage der optischen Achse 10 wird der Winkel α der optischen Achse 10 bezüglich der Lotrichtung g, d.h. der Richtung der Schwerebeschleunigung, gemessen. Hierzu kann die Vermessungsvorrichtung 1 über geeignete Mittel verfügen, wie beispielsweise eine Skala mit einem Lot, einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, einen oder mehrere Gyroskope, einen Kompass und/oder andere Mittel bzw. Vorrichtungen.
Da sich die erste Gerade G1 im Wesentlichen parallel zur Lotrichtung g erstreckt, entspricht der Winkel α zwischen der Lotrichtung g und der optischen Achse 10 (und damit der zweiten Geraden G2) einem ersten Winkel α1 des ersten Dreiecks D1, welcher zwischen der ersten und der zweiten Geraden G1, G2 aufgespannt wird. Mittels des Tangens (oder des Kotangens) können dann die Längen L_G2, L_G3 der zweiten und der dritten Geraden G2, G3 berechnet werden, womit dann die räumliche Lage des ersten Raumpunktes P1 bezüglich der Bezugspunkte beschreibbar ist.
Im einfachsten Fall kann mit der Vermessungsvorrichtung 1 mit dem beschriebenen Verfahren die Länge einer Geraden bestimmt werden, ohne dass diese Länge dabei mit einem dedizierten Entfernungsmesser, wie z.B. einem Laserentfernungsmesser oder einem Maßband direkt gemessen werden muss. Stattdessen wird als Länge, die für die trigonometrische Berechnung verwendet wird, die Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers 2 verwendet. Diese braucht lediglich einmal gemessen zu werden und kann für eine Vielzahl von Messungen von räumlichen Lagen von Raumpunkten verwendet werden. Überdies ist es bei dem beschriebenen Verfahren nicht einmal zwingend notwendig, dass eine direkte Sichtverbindung zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem zu vermessenden Raumpunkt (dem ersten Raumpunkt P1 in 1) besteht, solange dessen ungefähre Lagerichtung bekannt ist. Auch kann diese Form der Vermessung ggf. z.B. durch Nebel, Rauch, Glasscheiben (insbesondere auch getönte Glasscheiben), Gitter oder sonstige Hindernisse bzw. Objekte hindurch erfolgen, solange wiederum die ungefähre räumliche Lage des zu vermessenden Raumpunktes zu erkennen oder abzuschätzen ist (z.B. durch Verlängerung von Kantenlinien). Laufzeitbasierte Entfernungsmesser, wie z.B. Laserentfernungsmesser, können durch derartige Objekte hingegen gegebenenfalls gestört werden, wodurch eine Vermessung erschwert oder gar verhindert werden kann.
In 1 ist die Frontkamera 11 als von der Vermessungsvorrichtung 1 vorstehend dargestellt. Dies dient lediglich der einfach Anschaulichkeit der Ausrichtung der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1. Selbstverständlich kann die Frontkamera 11 auch innenliegend in einem Gehäuse der Vermessungsvorrichtung 1 angeordnet sein, ausfahrbar ausgestaltet sein, abnehmbar ausgebildet sein usw. Ferner muss die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 auch nicht der optischen Achse einer Kamera entsprechen. Allgemein kann hierbei jede Art von optischen Achsen eingesetzt werden, hier seien beispielhaft optische Achsen durch ein Zylinderrohr, ein Fernrohr, durch Kimme und Korn und/oder durch Fadenkreuze genannt.
Die 2A und 2B zeigen verschiedene Ansichten der Vermessungsvorrichtung 1 aus 1, wobei die Frontkamera 11 in den 2A und 2B nicht vorstehend sondern im Inneren eines Gehäuse 16 angeordnet dargestellt ist. Die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung erstreckt sich daher ebenfalls im Inneren des Gehäuses 16 und ist in den 2A und 2B nicht zu erkennen, hat jedoch dieselbe Funktion, wie anhand von 1 bereits beschrieben. Wie anhand der 2A und 2B zu erkennen, ist die Vermessungsvorrichtung 1 vorliegend als handhaltbares elektronisches Gerät in Form eines Mobiltelefons mit einem Touchscreen, umfassend eine Anzeigeeinrichtung 12 und eine darüber angeordnete Eingabeeinrichtung 15, ausgeführt (auch als „Smartphone“ bezeichnet). Insbesondere eignen sich derartige handhaltbare elektronische Geräte zur Verwendung als Vermessungsvorrichtung 1, die über eine Kamera sowie zumindest eine Einrichtung zur Messung der Winkellage des Geräts umfassen.
Die Frontkamera 11 der Vermessungsvorrichtung 1 ist auf der der Anzeigeeinrichtung 12 gegenüberliegenden Seite der Vermessungsvorrichtung 1 angeordnet. So kann ein Benutzer 2 der Vermessungsvorrichtung 1 die Frontkamera 11 auf ein Objekt, insbesondere auf einen Raumpunkt wie den ersten Raumpunkt P1, richten und sich dabei ein Kamerabild 110 der Frontkamera 11 auf der Anzeigeeinrichtung 12 anzeigen lassen. Insbesondere kann dabei das jeweils aktuell von der Frontkamera 11 erfasste Kamerabild 110 auf der Anzeigevorrichtung 12 angezeigt werden, d.h. stetig oder in Einzelbildern in üblicher Weise aktualisiert werden.
Um dem Benutzer 2 das Anvisieren eines Raumpunktes, wie des ersten Raumpunktes P1 in 2A, zu erleichtern, wird auf der Anzeigeeinrichtung 12 eine Visierhilfe in Form eines Fadenkreuzes 14 dem Kamerabild 110 überlagert dargestellt. Das Fadenkreuz 14 zeigt einen vorgegebenen Bereich bzw. einen Zielbereich 140 an, in welchen der Benutzer durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung 1 (und damit der optischen Achse 10) ein Abbild P1’ des ersten Raumpunktes P1 im Kamerabild 110 bringt.
Hat der Benutzer 2 das Abbild P1’ des zu vermessenden Raumpunktes (des ersten Raumpunktes P1 in 2A) in den Zielbereich 140 gebracht, kann er durch Betätigen der Eingabeeinrichtung 15 oder eines anderen in den Figuren nicht dargestellten Eingabemittels (z.B. eine Taste, eine Sprachsteuerung, ein mittels geeigneter Sensoren erfassten Bewegungsmusters der Vermessungsvorrichtung, wie z.B. Schütteln, usw.) ein Erfassen von Sensordaten von Sensoren der Vermessungsvorrichtung 1 veranlassen, die insbesondere der Messung der Winkellage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g, bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes (im Folgenden als Nordrichtung bezeichnet) und/oder bezüglich eines seitlichen Neigungswinkels der Vermessungsvorrichtung 1 dienen können. Die Drehachse des seitlichen Neigungswinkels kann dabei eine von den Drehachsen der beiden zuvor genannten Winkel linear unabhängige Richtungskomponente aufweisen. Ferner können auch geeignete Mittel vorgesehen sein, die eine automatische Erkennung eines zu erfassenden Raumpunktes in dem Zielbereich 140 ermöglichen. Die in Form von zumindest einem Winkel vorliegenden Messwerte bezüglich des anvisierten Raumpunktes P1 werden zur Speicherung und/oder zur weiteren Verarbeitung aufgenommen. Wenngleich es prinzipiell möglich ist, die Messwerte per Hand zu notieren, kann insbesondere eine elektronische Speicherung in einer geeigneten Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 oder einer damit verbundenen oder verbindbaren Einrichtung vorgesehen sein.
Bei dem Anvisieren des ersten Raumpunktes P1 mittels der Vermessungsvorrichtung 1 hält der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1, unterstützt durch das Ausrichten des Abbildes P1’ des ersten Raumpunktes P1 im Zielbereich 140, im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2. Dabei ist es sowohl möglich, dass der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 nah vor seine Augen 20 hält oder entfernt davon vor sich hält.
Je nach der konkreten Ausbildung der Vermessungsvorrichtung 1 ist es möglich, dass die Frontkamera 11 z.B. in einem seitlichen Bereich des Gehäuses 16 angeordnet ist, wie in 2B gezeigt. Es ist daher möglich, dass die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 und das auf der Anzeigeeinrichtung 12 anzeigbare Fadenkreuz 14 nicht koaxial ausgerichtet sind. Hierdurch ist es möglich, dass die optische Achse 10 nicht exakt koaxial auf der zweiten Geraden G2, d.h. der direkten Sichtverbindung des Benutzers 2 mit dem ersten Raumpunkt P1, ausgerichtet ist, wenn der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen in diese Sichtverbindung vor den ersten Raumpunkt P1 hält. Eine derartige Abweichung kann zu einem Vermessungsfehler führen, der ggf. mit geeigneten Mitteln (z.B. mit geeigneten Korrekturfaktoren, die z.B. von der Länge der zweiten Geraden G2 abhängen können) zumindest teilweise korrigiert werden kann.
Es ist mit ähnlichen Auswirkungen auch möglich, dass der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 zwar mit der optischen Achse 10 auf den zu vermessenden Raumpunkt P1 gerichtet, jedoch leicht von der zweiten Geraden G2 versetzt vor sich hält. Hierzu kann die Vermessungsvorrichtung 1 eine Rückkamera 13 umfassen, welche den Kopf des Benutzers 2 erfasst. Dabei können entweder Mittel vorgesehen sein, die eine automatische Erfassung der Lage der Augen und somit des ersten Bezugspunktes A im Kamerabild der Rückkamera 13 vornehmen, um eine etwaige von der zweiten Geraden G2 abweichende Lage der optischen Achse 10 der Frontkamera 11 zu bestimmen. Alternativ kann das von der Rückkamera 13 erfasste Kamerabild ebenfalls mittels der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt werden. Der Benutzer 2 bringt dann durch entsprechende Verlagerung der Vermessungsvorrichtung 1 ein Abbild seines Kopfes (oder seiner Augen) in Deckung mit Markierungen oder Hilfslinien, welche ebenfalls mittels der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt werden können. Wenn sowohl das Abbild P1’ des zu vermessenden Punktes P1 im Zielbereich 140 liegt, als auch das Abbild seines Kopfes bzw. seiner Augen in Deckung mit den Markierungen oder Hilfslinien, dann ist die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2, d.h. zu der Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem anvisierten Raumpunkt P1, ausgerichtet.
Anhand der 3 bis 5 wird nun beispielhaft erläutert werden, wie ein Objekt wie ein Innenraum mit mehreren Raumpunkten vermessen werden kann.
3 zeigt einen im Wesentlichen quaderförmigen Innenraum I mit einer waagrechten ersten Ebene E1 als Boden und einer waagrechten zweiten Ebene E2 als Decke. Der Innenraum weist acht Eckpunkte auf, auf welche im Folgenden als acht Raumpunkte P1–P8 Bezug genommen wird.
Der erste Raumpunkt P1 der acht Raumpunkte P1–P8 entspricht dem bereits in den 1 und 2A gezeigtem ersten Raumpunkt P1. Auch das aus der ersten, der zweiten und der dritten Geraden G1–G3 gebildete erste Dreieck D1 aus 1 ist in 3 zu erkennen.
Anhand von 3 soll nun erläutert werden, wie die räumliche Lage eines im Wesentlichen lotrecht bezüglich einem Raumpunkt, vorliegend lotrecht über dem ersten Raumpunkt P1, liegenden zweiten Raumpunktes P2 bestimmt werden kann. Hierzu visiert der Benutzer 2 den zweiten Raumpunkt P2 mit der Vermessungsvorrichtung 1 an. Dabei richtet der Benutzer 2 die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial auf einer vierten Geraden G4 aus, welche sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem zweiten Raumpunkt P2 erstreckt. Die beiden Bezugspunkte A, B sind dabei im Wesentlichen unverändert gegenüber der vorangegangenen Bestimmung der räumlichen Lage des ersten Raumpunktes P1, d.h. der Benutzer 2 hat seinen Standort nicht oder nicht wesentlich verändert. Bei dem Anvisieren des zweiten Raumpunktes P2 wird die Winkellage der optischen Achse 10 der in 3 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g gemessen. Da der zweite Raumpunkt P2 lotrecht über dem ersten Raumpunkt P1 liegt und die gerade Verbindung der beiden Raumpunkte P1, P2 somit parallel zur Lotrichtung g verläuft, ist dann auch der Winkel zwischen der vierten Geraden und jener Verbindung zwischen den beiden Raumpunkten P1, P2 bekannt, in 3 als zweiter Winkel α2 dargestellt. Diese Verbindung wird zusammengesetzt aus einer zur ersten Geraden G1 parallel verschobenen ersten Geraden G1’, die sich zwischen dem ersten Raumpunkt P1 und einem ersten Hilfspunkt H1 auf Höhe des ersten Bezugspunktes A erstreckt, und einer fünften Geraden G5, die zusammen mit der vierten Geraden G4 und einer zur dritten Geraden G3 parallel verschobenen dritten Geraden G3’ ein zweites rechtwinkliges Dreieck D2 bildet.
Mithilfe des zweiten Winkels α2 und der Länge L_G3 der dritten Geraden G3 (bzw. der gleich langen parallel verschobenen dritten Geraden G3’) können dann die Längen L_G4, L_G5 der vierten und fünften Geraden G4, G5 unter Verwendung des Tangens bzw. Kotangens berechnet werden. Durch Addition der Längen L_G1, L_G5 der ersten und fünften Geraden G1, G5 kann somit die Höhe des Innenraumes I errechnet werden.
Soll der Innenraum weiter vermessen werden, können einerseits analog zu dem beschriebenen Verfahren weitere lotrecht über oder unter dem ersten Raumpunkt P1 liegende Raumpunkte vermessen werden. Andererseits können auch anders gelegene Raumpunkte vermessen werden. Hierzu wird zunächst zumindest ein Raumpunkt vermessen, der auf derselben Höhe liegt wie einer der bereits vermessenen Raumpunkte P1, P2, wobei zumindest ein Horizontalwinkel β gemessen wird, d.h. ein Winkel der Horizontalkomponenten zweier Geraden. Dies kann entweder direkt erfolgen oder indirekt, z.B. bezüglich der Differenz der jeweiligen Winkel bezüglich der Nordrichtung N. In 3 stellt die dritte Gerade G3 die Horizontalkomponente sowohl der zweiten als auch der vierten Geraden G2, G4 dar. Der absolute Horizontalwinkel β1 der zweiten, dritten und vierten Geraden G2–G4 zur Nordrichtung N ist in 3 eingezeichnet.
4 zeigt den Innenraum I aus 3, worin ein drittes rechtwinkliges Dreieck D3 zwischen dem ersten Bezugspunkt A, einem dritten Raumpunkt P3 und einem zweiten Hilfspunkt H2 dargestellt ist. Der zweite Hilfspunkt H2 liegt wieder auf Höhe des ersten Bezugspunktes A; deren Verbindung in Form einer siebten Geraden G7 verläuft daher waagrecht.
Durch Anvisieren des dritten Raumpunktes P3 wird ein dritter Winkel α3 zwischen einer sechsten Geraden G6, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem dritten Raumpunkt P3 erstreckt, und der Lotrichtung g bestimmt. Liegt der dritte Raumpunkt auf derselben Höhe wie ein bereits zuvor vermessener Raumpunkt, so ist der Abstand des zweiten Hilfspunktes H2 von dem dritten Raumpunkt P3 bekannt. Im vorliegenden Beispiel entspricht dieser Abstand der Länge L_G5 der fünften Geraden G5 (s. 2), zu der die entsprechende Gerade G5’ parallel verschoben ist. Mit Hilfe des dritten Winkels α3 und der Länge L_G5 der parallel verschobenen fünften Geraden G5’ können somit gemäß dem bereits zuvor beschriebenen Verfahren die Längen L_G6, L_G7 der sechsten und siebten Geraden G6, G7 berechnet werden, sodass die Höhe des dritten Raumpunktes P3 bezüglich der beiden Bezugspunkte bekannt ist. Ferner kann beim Anvisieren des dritten Raumpunktes P3 auch der absolute Horizontalwinkel β2 der sechsten und siebten Geraden G6, G7 gemessen werden.
5 zeigt eine Draufsicht auf den Boden, also die erste Ebene E1 des Innenraumes I aus 3 und 4 mit vier Raumpunkten P1, P4, P6, P8 als Ecken.
Bereits im Zusammenhang mit den 3 und 4 wurde beschrieben, wie die absoluten Horizontalwinkel β1, β2 der dritten und der siebten Geraden G3, G7 ermittelt werden können. Die dritte Gerade G3 und die parallel verschobene siebte Gerade G7’ sowie deren absolute Horizontalwinkel β1, β2 sind auch in 5 dargestellt. Anhand der Differenz dieser Winkel, also des relativen Horizontalwinkels β zwischen den Geraden G3, G7’ zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten bzw. vierten Raumpunkt P1, P4 und unter Verwendung des Kosinussatzes lässt sich die Länge L_G8 einer achten Geraden G8 zwischen dem ersten und vierten Raumpunkt P1, P4 errechnen.
Alternativ oder zusätzlich zur indirekten Messung über die absoluten Horizontalwinkel β1, β2 kann der relative Horizontalwinkel β auch mittels geeigneter Mittel zur Winkelmessung bestimmt werden. Beispielsweise kann die Vermessungsvorrichtung 1 über Beschleunigungssensoren und/oder Gyroskope verfügen, mittels derer zwischen dem Anvisieren zweier Raumpunkte ein relativer Horizontalwinkel direkt gemessen werden kann.
Sind zumindest zwei Raumpunkte vermessen, kann jeder weitere Raumpunkt auf der Geraden zwischen diesen Raumpunkten lediglich anhand der Winkelinformationen des neuen Raumpunktes bestimmt werden. Sind drei (nicht auf einer Geraden liegende) Raumpunkte bekannt, beispielsweise der erste, zweite und dritte Raumpunkt P1–P3 des Innenraums I, kann jeder Raumpunkt in der durch diese Raumpunkte P1–P3 aufgespannten dritten Ebene E3 lediglich anhand der Winkelinformationen des neuen Raumpunktes (z.B. eines neunten Raumpunktes P9 in 4) bestimmt werden, wobei der Schnittpunkt einer Geraden G9, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und der dritten Ebene E3 erstreckt, mit der dritten Ebene E3 berechnet wird.
Jedem Raumpunkt P1–P9 (alternativ auch jeder Geraden, Fläche und/oder jedem Raum zwischen Raumpunkten) kann ferner eine Information zugeordnet werden, wie z.B. ob es sich bei dem Raumpunkt um einen Eckpunkt des Innenraums I handelt, um eine Fenster- oder Türecke, um einen Ort, an dem Arbeiten vorgenommen werden sollen oder an dem ein Schaden festgestellt wurde oder der über ein sonstiges Merkmal verfügt. Des Weiteren können Raumpunkte auch kontinuierlich bzw. mit hoher Frequenz gemessen werden. D.h., während einer Veränderung der Lage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 werden mehrere oder eine Vielzahl von Messungen durchgeführt, ohne dass der Benutzer 2 innehalten muss. Auf diese Weise können etwa krumme Linien nachgefahren werden, z.B. um die räumliche Lage von Rissen in Wänden zu vermessen und zu dokumentieren.
In vielen Situationen sind nicht alle zu vermessenden Raumpunkte von demselben ersten Bezugspunkt A aus sichtbar bzw. die Lage von zumindest einem Raumpunkt kann nicht abgeschätzt werden. Dann ist ein Wechsel des Standortes am zweiten Bezugspunkt B an einen neuen Standort eines neuen zweiten Bezugspunktes B’ notwendig. Um die relative Standortänderung zu bestimmen, können drei bereits anvisierte Raumpunkte, z.B. der erste, zweite und dritte Raumpunkt P1–P3 des Innenraums I von dem neuen Standort aus erneut anvisiert werden, wie beispielsweise anhand von 6 dargestellt. Anhand der Abstände zu den Raumpunkten P1–P3 zu den jeweiligen ersten und/oder zweiten Bezugspunkten A, B, A’, B’ kann die räumliche Änderung des Standortes bestimmt werden, sodass auch alle übrigen bereits vermessenen Raumpunkte auf die neuen Bezugspunkte A’, B’ bezogen werden können.
Denkbare Einsatzgebiete für das Verfahren zur Vermessung ist ein Aufmaß von Handwerkern und Planern, z.B. für Angebotserstellungen und Abrechnungen, zur Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden, zum Aufmaß von Archäologen, zum „Indoor-Positioning“, zur Orientierung von Rettungskräften, z.B. bei einer Bergung, zur Steuerung von Robotern, wie z.B. Entschärfungs- und Dekontaminationsrobotern, für militärische Aufklärung und Zielerfassung, für Nachrichtendienstliche Aufklärungsarbeit, in der Höhlenforschung, z.B. zur Kartierung von Höhlen, in Computerspielen, zur (polizeilichen) Tatort- oder Unfalldokumentation, zur Fotodokumentation, zur Dokumentation von Stadträumen, für Computeranwendungen mit „Augmented Reality“ und/oder zur Dokumentation von Eigenschaften und Veränderungen von Oberflächen (z.B. Risse oder Verfärbungen) oder an Geometrien (z.B. Verformungen, Baufortschritt, Verfall) an Gebäuden, z.B. für Bausachverständige und/oder zum Denkmalschutz.
7 zeigt zur einfachen Anschaulichkeit ein Flussdiagramm 3 des Verfahrens zur Vermessung Abständen, Flächen (z.B. Grundrisse, Fassaden), Räumen, insbesondere Innenräumen und/oder Objekten wie Gebäuden, Denkmälern durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt P1–P9, wie es bereits in Zusammenhang mit der Vermessung des Innenraums der 3 bis 6 beschrieben wurde.
In einem ersten Schritt 30 wird zunächst die Länge L_G1 der ersten Geraden G1, die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bezugspunkt A, B erstreckt, gemessen. Dies kann z.B. mittels eines Zollstocks, eines Maßbandes oder auf eine andere bekannte Art erfolgen. Auch ist es möglich, zunächst einen Raumpunkt bekannten Abstandes anzuvisieren und daraus die L_G1 der ersten Geraden G1 zu bestimmen. Auch ist es möglich, dass die Länge L_G1 der ersten Geraden G1 bereits bekannt ist.
Falls die beiden Bezugspunkte A, B durch die Augenhöhe und den Standpunkt des Benutzers 2 gebildet werden, so wie im Zusammenhang mit den vorangehenden Figuren beschrieben, kann es ausreichend sein, die Länge L_G1 der ersten Geraden G1 lediglich ein einziges Mal zu bestimmen und für alle nachfolgenden Vermessungen zu verwenden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Länge L_G1 der ersten Geraden G1 für einzelne oder alle Vermessungen jeweils neu zu bestimmen, z.B. wenn dieselbe Vermessungsvorrichtung von unterschiedlichen Benutzern benutzt wird oder der Benutzer 2 während verschiedenen Vermessungen unterschiedlich hohe Schuhe trägt oder teils Schuhe trägt und teils barfuß ist. Dabei kann jede einzelne Vermessung die Bestimmung der räumlichen Lage eines oder mehrerer Raumpunkte P1–P9 umfassen. Die Vermessungsvorrichtung 1 kann eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Länge L_G1 der ersten Geraden G1 umfassen, wobei die Augenhöhe eines oder mehrerer Benutzer gespeichert werden kann.
In einem nächsten Schritt 31 können gegebenenfalls Sensoren der Vermessungsvorrichtung 1, insbesondere ein oder mehrere Beschleunigungssensoren, Gyroskope und/oder Kompasse, kalibriert werden, um in den nachfolgenden Schritten möglichst genaue Sensordaten erfassen zu können.
In einem nächsten Schritt positioniert sich der Benutzer 2 an einem geeigneten Standpunkt, von dem aus er zumindest einen, insbesondere alle oder möglichst viele zu vermessende Raumpunkte sehen kann bzw. zumindest deren ungefähre Lage abschätzen kann. Diesen Standpunkt verlässt der Benutzer 2 für die nachfolgenden Schritte nicht, auch wenn er sich zum Anvisieren verschiedener Raumpunkte P1–P9 auf dem Standpunkt dreht. Durch den Standpunkt wird damit die räumliche Lage des ersten und des zweiten Bezugspunktes A, B festgelegt.
Gegebenenfalls kann in einem nächsten Schritt 33 eine Drift zumindest eines Gyroskops der Vermessungsvorrichtung 1 reduziert werden. Hierzu können an sich bekannte geeignete mathematische Mittel angewandt werden.
In dem darauffolgenden Schritt 34 visiert der Benutzer 2 einen der zu vermessenden Raumpunkte P1–P9 an, wobei er die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 koaxial auf seiner direkten Sichtachse zu dem einen der Raumpunkte P1–P9 ausrichtet.
Ist einer der Raumpunkte P1–P9 anvisiert (was automatisch oder durch eine Eingabe des Benutzers 2 erfolgen kann), werden in einem nächsten Schritt 35 Sensordaten von zumindest einem Sensor der Vermessungsvorrichtung 1 erfasst und in einer geeigneten Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 gespeichert. Dies kann Sensordaten von Kompass-, Gyroskop-, Beschleunigungssensoren und/oder weiterer Sensoren wie einen GPS-Standort usw. betreffen.
Gegebenenfalls können die erfassten Sensordaten in diesem Schritt 35 oder zu einem späteren Zeitpunkt auch verarbeitet werden, z.B. kann anhand der Sensordaten von drei im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Beschleunigungssensoren die Winkellage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g bestimmt werden. Ferner können Horizontal- und Vertikalkomponenten von gemessenen Winkeln mathematisch voneinander getrennt werden. Die Horizontalkomponente kann insbesondere auf die Nordrichtung N bezogen werden.
Soll die räumliche Lage eines oder mehrerer weiterer Raumpunkte P1–P9 bestimmt werden, kann für den nächsten der Raumpunkte P1–P9 mit Schritt 34 fortgefahren werden. Sobald in Schritt 36 entschieden wird, dass alle zu vermessenden Raumpunkte P1–P9 anvisiert worden sind, kann eine Berechnung zur Aufbereitung der erfassten, ggf. vorverarbeiteten und gespeicherten Sensordaten in Schritt 37 durchgeführt werden.
Die Schritte 31 und 33 sind jeweils nicht zwingend erforderlich und müssen auch nicht zwingend an der in 7 gezeigten Stelle des Verfahrens durchgeführt werden. Falls einer oder beide der Schritte 31 und 33 durchgeführt werden, kann vorzugsweise ein möglichst geringer zeitlicher Abstand zur Durchführung des Schritts 34 vorgesehen sein. Besonders bevorzugt werden die Schritte 31 und 33 in der zeitlichen Abfolge vor Schritt 34 durchgeführt. Beide Schritte 31 und 33 können die Messgenauigkeit der Messung der räumlichen Lage von Raumpunkten P1–P9 erheblich verbessern.
Im Folgenden wird beispielhaft auf die Vermessung des Innenraumes I der 3 bis 6 Bezug genommen und angenommen, dass alle Raumpunkte P1–P9 bereits anvisiert wurden. Bei der Berechnung wird zunächst die Länge L_G3 der dritten Geraden G3 zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten Raumpunkt P1 bestimmt, und zwar beispielsweise mit Hilfe der folgenden Formel (1) unter Verwendung des ersten Winkels α1 und der Länge L_G1 der ersten Geraden G1: L_G3 = L_G1·tan(α1). (1)
Ferner wird mit Hilfe z.B. der folgenden Formel (2) unter Verwendung des zweiten Winkels α2 und der Länge L_G3 der dritten Geraden G3 die Länge L_G5 der fünften Geraden G5 berechnet: L_G5 = L_G3·cot(α2). (2)
Die Summe der Längen L_G1, L_G5 der ersten und fünften Geraden G1, G5 ergibt die Höhe des zweiten Raumpunktes P2 bezüglich des (lotrecht darunter liegenden) ersten Raumpunktes P1.
Mittels z.B. der folgenden Formel (3) wird unter Verwendung des dritten Winkels α3 und der Länge L_G5 der fünften Geraden G5 die Länge L_G7 der siebten Geraden G7 berechnet, wobei der dritte Raumpunkt P3 auf derselben Höhe bezüglich der Bezugspunkte A, B liegt, wie der zweite Raumpunkt P2: L_G7 = L_G5·tan(α3). (3)
Schließlich kann z.B. mittels der folgenden Formel (4) (Kosinussatz) die Länge L_G8 der achten Geraden G8 anhand der Längen L_G3, L_G7 der dritten und siebten Geraden G3, G7 und deren relativen Horizontalwinkels β berechnet werden: L_G8 = [L_G3 ² + L_G7 ² – 2·L_G3·L_G7·cos(β)]^1/2. (4)
Anhand der Formeln (1) bis (4) und der entsprechenden Geradenlängen kann auch die räumliche Lage der übrigen zu vermessenden Raumpunkte berechnet werden. Dabei können sowohl die Abstände der einzelnen Raumpunkte P1–P9 zueinander berechnet werden, als auch die Winkel deren Verbindungsgeraden. Der Innenraum I der 3 bis 6 wurde beispielhaft quaderförmig dargestellt, selbstverständlich können auch Innenräume bzw. allgemein Objekte von gänzlich anderer Form vermessen werden.
Die Bestimmung der räumlichen Lage der Raumpunkte P1–P9 erfolgt zunächst in Bezug auf zumindest einen der beiden Bezugspunkte A, B und in Form von einem Abstand und zumindest zwei Winkeln. Damit kann einer der Bezugspunkte A, B als Koordinatenursprung in einem Kugelkoordinatensystem dienen, welches zur Beschreibung und Darstellung des Innenraums I bzw. allgemein eines zu vermessenen Objekts dient. Selbstverständlich kann auch eine Transformation auf ein beliebiges anderes Koordinatensystem erfolgen, z.B. ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem. Auch kann eine Transformation auf einen beliebigen Koordinatenursprung erfolgen, so kann beispielsweise auch einer der Raumpunkte P1–P9 als Koordinatenursprung verwendet werden. Die räumliche Lage von Raumpunkten P1–P9 kann ferner auch in Vektorform angegeben werden; zur Berechnung von relativen räumlichen Lagen von Raumpunkten P1–P9 kann dann Vektorrechnung angewandt werden.
Wenn nicht alle zu vermessenden Raumpunkte P1–P9 von dem ersten Bezugspunkt A aus anvisierbar sind, kann der Benutzer während der Vermessung auch den Standort wechseln. Ein neues Paar von Bezugspunkten A’, B’ dient dann als Referenz für das Anvisieren weiterer Raumpunkte. Die relative Lage der ursprünglichen Bezugspunkte A, B und der neuen Bezugspunkte A’, B’ erfolgt dann durch erneutes anvisieren von zumindest drei bereits bezüglich der ursprünglichen Bezugspunkte A, B anvisierten Raumpunkte (z.B. der ersten, zweiten und dritten Raumpunkte P1–P3 des Innenraums I), wie bereits im Zusammenhang mit 6 beschrieben.
Diese Vorgehensweise kann auch ganz allgemein angewandt werden, wenn der aktuelle Standort des Benutzers 2 (sowohl in einem Innenraum als auch außerhalb von Gebäuden/Höhlen) in einer bekannten Karte ermittelt werden soll. Dies kann durch Anvisieren von zumindest drei bereits vermessener Raumpunkte erfolgen (wie der ersten drei Raumpunkte P1–P3 in 3 bis 6). Auf diese Weise kann sich z.B. Rettungspersonal in einem Gebäude mit bekanntem Grundriss lokalisieren. Oder ein Städtereisender kann sich durch Anvisieren dreier markanter Punkte einer Straßenansicht orten, selbst wenn keine anderen Ortungsdienste, wie z.B. eine GPS-Navigation verfügbar sind, bzw. zusätzlich dazu. Insbesondere kann so auch z.B. ein Architekt die Vermessungsvorrichtung 1 bei der Begutachtung eines Baufortschritts oder eines Mangels mit sich führen, wobei in einer dafür vorgesehenen Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 (oder einer damit verbundenen oder verbindbaren Vorrichtung) ein Plan, Grundriss und/oder eine dreidimensionale Karte des Bauobjekts gespeichert ist, und seinen aktuellen Standort durch Anvisieren dreier Raumpunkte von bekannter räumlicher Lage bestimmen. Von diesem Standort aus kann er daraufhin die räumliche Lage z.B. von Veränderungen oder Mängeln erfassen und diesen Informationen zuordnen. Die Informationen können in Form von Fotos, Videos, Sprachsequenzen, Text, Zahlen usw. vorliegen und insbesondere mit der Vermessungsvorrichtung 1 erfassbar sein.
Somit kann das Verfahren zur Vermessung nicht nur verwendet werden, um Kartierungen zu erstellen, sondern auch, um einen Standort in bereits vorhandenen Kartierungen zu ermitteln und/oder bereits bestehende Kartierungen zu erweitern, indem nach einer Standortbestimmung weitere, neue Raumpunkte anvisiert werden.
Die Reihenfolge, in der die anhand von 7 erläuterten Schritte 30 bis 37 durchgeführt werden, kann teilweise auch gänzlich anders vorgenommen werden als vorstehend beschrieben. So ist insbesondere nicht notwendig, die Raumpunkte P1–P9 in einer bestimmten Reihenfolge anzuvisieren. Es muss lediglich angegeben werden, welcher (zumindest einer) der anvisierten Raumpunkte P1–P9 auf Höhe des zweiten Bezugspunktes B liegt. Die Berechnung aus Schritt 37 kann einzeln für jeden Raumpunkt P1–P9 zwischen den Schritten 35 und 36 erfolgen. Alternativ kann die Berechnung aus Schritt 37 auch zeitlich versetzt nach dem Anvisieren der Raumpunkte P1–P9 für alle Raumpunkte P1–P9 erfolgen.
Die Ermittlung der Länge L_G1 der ersten Geraden G1 aus Schritt 30 kann zu einem beliebigen Zeitpunkt vor der Berechnung aus Schritt 37 erfolgen.
Durch Bestimmen der räumlichen Lage von drei Raumpunkten P1–P3, die zusammen eine Ebene aufspannen, kann, wie bereits beschrieben, lediglich anhand der Winkel bezüglich der Lotrichtung g und der Nordrichtung N eines in dieser Ebene liegenden Raumpunktes P9 bezüglich eines der Bezugspunkte A, B die räumliche Lage dieses Raumpunktes P9 bestimmt werden. So können auch sehr verwinkelte Innenräume bzw. allgemein Objekte vermessen werden, indem mehrere Ebenen auf diese Weise bestimmt werden. Somit ist es nicht zwingend notwendig, dass der Boden und die Decke des Innenraums I, also die erste Ebene E1 und die zweite Ebene E2 aus 3, waagrecht sind.
Nicht lotrechte seitliche Ebenen (z.B. Wände) können z.B. über Schnittpunkte mit angrenzenden Ebenen erfasst werden.
Das beschriebene Verfahren zur Vermessung kann sowohl zur Vermessung konkaver als auch konvexer Formen verwendet werden, sowohl für eine Innen- als auch für eine Außen-Vermessung, wobei charakteristische waagrechte Polygonzüge vermessen werden. Hierbei und auch zur Vermessung von amorphen Formen ohne eindeutige oder charakteristische Raumpunkte können in an sich bekannter Weise Messmarken aufgebracht oder aufprojiziert werden.
Ferner ist das beschriebene Verfahren auch dazu geeignet, Raumpunkte von bekannter oder vorbestimmter räumlicher Lage aufzufinden. Hierzu können zunächst zumindest drei Raumpunkte anvisiert werden, wie beispielsweise im Zusammenhang mit 6 erläutert, wodurch die räumliche Lage der ersten und zweiten Bezugspunkte A, B bestimmt werden kann. Daraufhin können z.B. mittels der Anzeigeeinrichtung 12 der Vermessungsvorrichtung weitere Raumpunkte angezeigt und auf diese Weise aufgefunden werden. Hierbei kann es sich z.B. um geplante Befestigungspunkte handeln, welche nicht zwingend zuvor vermessen worden sein müssen, sondern auch z.B. in eine Karte eingetragen worden sein können. Es kann dabei z.B. eine die räumliche Lage mehrerer Raumpunkte umfassende Karte (welche entweder mittels der Vermessungsvorrichtung 1 selbst oder auf eine andere Weise erfasst wurden) an die Vermessungsvorrichtung 1 bereitgestellt werden.
8 zeigt eine andere Ausführung einer Vermessungsvorrichtung 1’ in Form einer Computerbrille mit Sensoren. Auf einem oder beiden Brillengläsern der Computerbrille 1’ kann zumindest ein Kamerabild einer an der Computerbrille vorgesehenen Kameraeinrichtung angezeigt werden. Das Verfahren zur Vermessung erfolgt wie vorstehend beschrieben, jedoch kann der Benutzer einen Raumpunkt P1 bereits lediglich durch eine Bewegung seines Kopfes anvisieren, wobei die Sensoren entsprechend der im Zusammenhang mit den 1 bis 2B beschriebenen Vermessungsvorrichtung 1 zur Winkelmessung dienen und dafür entsprechende Sensorelemente umfassen können.
Mit einem nicht aufrechten Stand des Benutzers, einer ungenauen Bestimmung seiner Augenhöhe und einer versehentlichen Änderung des Standpunktes des Benutzers können Messungenauigkeiten einhergehen. 9 zeigt eine Möglichkeit, wie die Vermessungsvorrichtung 1 gemäß 1 bis 2B auf einem Stativ 4 angebracht verwendet werden kann, um derartige Messungenauigkeiten zu verringern. Das Stativ 4 wird lotrecht auf einem als zweiten Bezugspunkt B dienenden Standpunkt aufgestellt. Lotrecht über dem zweiten Bezugspunkt B liegt der erste Bezugspunkt A, welcher in diesem Fall allerdings nicht durch die Augen eines Benutzers gebildet wird sondern als gedachter Hilfspunkt über dem zweiten Bezugspunkt B vorliegt. Mit Hilfe einer Einstellvorrichtung 40 wird die Vermessungsvorrichtung 1 um die Achse der ersten Geraden G1 zwischen den beiden Bezugspunkten A, B sowie um eine zweite, dazu rechtwinklige Achse verschwenkt, um Raumpunkte, wie den ersten Raumpunkt P1 anzuvisieren. Die Länge L_G1 der ersten Geraden ändert sich dabei je nach der Neigung der Vermessungsvorrichtung 1 und kann entsprechend aus dem Neigungswinkel errechnet werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass sich der erste Bezugspunkt A innerhalb der Vermessungsvorrichtung befindet.
Zur Erhöhung der Genauigkeit des Verfahrens zur Vermessung können die erfassten Sensordaten mittels mathematischer Methoden (z.B. durch Glätten, Kalman-Filterung, usw.) verbessert werden. Besonders steile oder flache Winkel der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g (in Folge von in Verhältnis zur Länge L_G1 der ersten Geraden G1 wesentlich kürzeren oder längeren Abständen des zweiten Bezugspunktes B zum zu vermessenden Raumpunkt P1) können zu erhöhten Vermessungsfehlern führen. In einem solchen Fall kann die Vermessungsgenauigkeit verbessert werden, wenn der Benutzer einen anderen Standort einnimmt. Hierzu können dem Benutzer 2 durch geeignete Mittel der Vermessungsvorrichtung 1 entsprechende Hinweise angezeigt werden.
Ferner kann auch eine Winkellage der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich einer Drehachse, die eine Richtungskomponente aufweist, die linear unabhängig von den Drehachsen der Winkel bezüglich der Lotrichtung g und der Nordrichtung N ist, erfassen und mittels dieser Winkellage eventuell verbundene Messungenauigkeiten durch entsprechende Korrekturen reduzieren.
Des Weiteren können die durch eine Vermessung erhaltenen Messdaten mit anderen bereits bestehenden Messdaten und/oder Kartierungen verbunden werden. Dabei kann auch der Standort des Benutzers verwendet werden. Hierzu können z.B. GPS-Positionsdaten mit geeigneten Mitteln erfasst und mit den Messdaten verknüpft werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2669707 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt (P1–P9), mit den folgenden Schritten: – Ermitteln der Länge (L_G1) einer ersten Geraden (G1) und – Bestimmen der räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes (P1) bezüglich eines ersten Bezugspunktes (A, B) mittels zumindest der Länge (L_G1) der ersten Geraden (G1) und eines ersten Winkels (α1) zwischen der ersten Geraden (G1) und einer zweiten Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A, B) und dem ersten Raumpunkt (P1) erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Gerade (G1) im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und einem zweiten Bezugspunkt (B) erstreckt und dass der erste Raumpunkt (P1) mit einer Vermessungsvorrichtung (1) anvisiert wird, wobei bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1–P9): – eine optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) derart im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1–P9) erstreckt, angeordnet wird, dass der erste Bezugspunkt (A) außerhalb der Vermessungsvorrichtung (1) liegt und diese von dem Bezugspunkt (A) beabstandet ist, und eine Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bezüglich der Lotrichtung (g) gemessen wird, wobei der erste Winkel (α1) anhand der Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bezugspunkte (A, B) derart anzuordnen sind, dass sie zumindest zusammen mit dem ersten Raumpunkt (P1) ein rechtwinkliges Dreieck (D1) bilden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bezugspunkt (B) derart anzuordnen ist, dass er zumindest mit dem ersten Raumpunkt (P1) in derselben waagrechten Ebene (E1) liegt.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bezugspunkt (A) durch die räumliche Lage eines Auges oder des Mittelpunkts zwischen den Augen eines Benutzers des Verfahrens definiert wird, wobei die Länge (L_G1) der ersten Geraden (G1) im Wesentlichen der Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers vom Boden entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bezugspunkt (B) im Wesentlichen dem Standpunkt eines aufrecht stehenden Benutzers des Verfahrens entspricht.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage zumindest eines lotrecht bezüglich eines ersten Raumpunktes (P1) angeordneten weiteren Raumpunktes (P2) mittels zumindest der räumlichen Lage des ersten Raumpunktes (P1) bezüglich eines der beiden Bezugspunkte (A, B) und eines zweiten Winkels (α2) zwischen einer Geraden (G4) zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem weiteren Raumpunkt (P2) und der Lotrichtung (g) unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt wird, wobei der zweite Winkel (α2) durch Anvisieren des weiteren Raumpunktes (P2) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1–P9) ferner ein absoluter Horizontalwinkel (β1–β3) der Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1–P9) erstreckt, gemessen wird, indem der Winkel der Horizontalkomponente der im Wesentlichen koaxial darauf angeordneten optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes (N) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu zwei Geraden (G3, G7’) durch jeweils zumindest einen zu vermessenden Raumpunkt (P1, P4) ferner ein relativer Horizontalwinkel (β) als Winkel zwischen den Horizontalkomponenten jener Geraden (G3, G7’), gemessen wird.
Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage eines in einer Ebene (E3) durch zumindest drei bereits vermessene Raumpunkte (P1–P3) liegenden Raumpunktes (P9) bestimmt wird, indem der Schnittpunkt der Geraden (G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem Raumpunkt (P9) erstreckt, mit der Ebene (E3), unter Verwendung eines Winkels (α3) bezüglich der Lotrechten und/oder eines Horizontalwinkels (α3) jener Geraden (G9) bestimmt wird, wobei die genannten Winkel (α3, α3) durch Anvisieren des Raumpunktes (P9) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage zumindest eines waagrecht bezüglich eines Raumpunktes (P1) angeordneten weiteren Raumpunktes (P4) durch Anvisieren beider Raumpunkte (P1, P4) und Bestimmen des relativen Horizontalwinkels (β) der Geraden (G3, G7‘) zwischen jeweils einem der beiden Raumpunkte (P1, P4) und dem einen der beiden Bezugspunkte (A, B) unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bezüglich der Lotrichtung (g), ein absoluter Horizontalwinkel (β1–β3) und/oder ein relativer Horizontalwinkel (β) mittels zumindest einem Kompass, Gyroskop und/oder Beschleunigungssensor gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich eines ersten oder zweiten Bezugspunktes (A, B) bekannte räumliche Lagen mehrerer Raumpunkte (P1–P9) auf zumindest einen dritten Bezugspunkt (A‘, B‘) bezogen werden, indem die räumliche Lage von zumindest drei der mehreren Raumpunkte (P1–P9) bezüglich des dritten Bezugspunktes (A‘, B‘) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumpunkte (P1–P9) Eckpunkte von zumindest einem räumlichen Objekt, insbesondere Eckpunkte eines Innenraums darstellen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Raumpunkt (P1–P9) zumindest eine zusätzliche Information zugeordnet wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vermessungsvorrichtung (1) ein mobiles Gerät, insbesondere ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Computerbrille, ein Tablet-PC oder ein sonstiges handhaltbares oder am Körper tragbares elektronisches Gerät dient.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessungsvorrichtung (1) eine Anzeigeeinrichtung (12) und eine die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) umfassende Kameraeinrichtung (11) umfasst, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung (11) erfasstes Kamerabild (110) durch die Anzeigeeinrichtung (12) darstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anvisieren eines Raumpunktes (P1–P9) ein mittels der Anzeigeeinrichtung (12) der Vermessungsvorrichtung (1) dargestelltes Abbild des Raumpunktes (P1–P9) durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung (1) in einen vorgegebenen Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung eines möglichen Parallaxenfehlers bei der Anordnung der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) auf einer Geraden (G1–G9) Mittel zur Verbesserung der koaxialen Ausrichtung vorgesehen sind.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass als Mittel zur koaxialen Ausrichtung eine dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung (1) zugewandte zweite Kameraeinrichtung (13) vorgesehen ist, wobei zumindest ein von der zweiten Kameraeinrichtung (13) erfasstes Kamerabild verwendet wird, um einem Benutzer eine koaxiale Ausrichtung der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) auf einer Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem Raumpunkt (P1–P9) zu erleichtern und/oder einen möglichen Parallaxenfehler zu korrigieren.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu vermessenden Raumpunkte (P1–P9) in einer beliebigen Reihenfolge anvisiert werden.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell einer Strecke, einer Fläche, eines Objekts oder eines Innenraumes anhand der vermessenen räumlichen Lage mindestens eines Raumpunktes erstellt wird.
Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt (P1–P9), mit den folgenden Schritten: – Ermitteln der Länge (L_G1) einer ersten Geraden (G1) und – Bestimmen der räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes (P1) bezüglich eines ersten Bezugspunktes (A, B) mittels zumindest der Länge (L_G1) der ersten Geraden (G1) und eines ersten Winkels (α1) zwischen der ersten Geraden (G1) und einer zweiten Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A, B) und dem ersten Raumpunkt (P1) erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Gerade (G1) im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und einem zweiten Bezugspunkt (B) erstreckt und dass eine Vermessungsvorrichtung (1) auf den ersten Raumpunkt (P1) ausgerichtet wird, wobei bei dem Ausrichten: – eine optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden (G1–G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1–P9) erstreckt, angeordnet wird und eine Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bezüglich der Lotrichtung (g) gemessen wird, wobei der erste Winkel (α1) anhand der Winkellage (α) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) bestimmt wird, und dass die Vermessungsvorrichtung (1) eine Anzeigeeinrichtung (12) und eine die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1) umfassende Kameraeinrichtung (11) umfasst, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung (11) erfasstes Kamerabild (110) durch die Anzeigeeinrichtung (12) darstellbar ist und zum Ausrichten der Vermessungsvorrichtung (1) ein Abbild des Raumpunktes (P1–P9) in einem Kamerabild (110) durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung (1) in einen vorgegebenen Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) gebracht wird.
Verfahren mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird.
Mobiles Gerät, ausgebildet und vorgesehen zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 22.