DE10328828A1

DE10328828A1 - Surveying System

Info

Publication number: DE10328828A1
Application number: DE10328828A
Authority: DE
Inventors: Masami Shirai; Shinobu Uezono; Koji Tsuda; Atsumi Kaneko; Ryota Ogawa; Takeshi Mimura; Tetsuya Kata; Kenichi Nakamura
Original assignee: Pentax Corp; Pentax Precision Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-06-26
Filing date: 2003-06-26
Publication date: 2004-04-29
Also published as: DE10328828A8; US20040234123A1; US7098997B2

Abstract

Es ist ein Vermessungssystem vorgesehen, das eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit und eine Bildverarbeitungseinheit umfasst. Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Bild eines Vermessungsfeldes, in dem ein Absteckpunkt enthalten ist. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen einer dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes und einer zweidimensionalen Positionsinformation eines Punktes her, der dem Absteckpunkt auf dem Schemabild entspricht. Die Bildverarbeitungseinheit überlagert ein Symbol, das die Position des Absteckpunktes angibt, dem Schemabild gemäß der vorstehend genannten Korrespondenz.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Technisches Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Vermessungssystem, mit dem eine Abstekkung oder ein Entwurf vorgenommen werden kann. Ferner betrifft die Erfindung ein Vermessungssystem, das innerhalb des Systems auch Messinformation verarbeiten kann.
2. Beschreibung des Standes der Technik
In der herkömmlichen Trassenvermessung oder Standortvermessung, die Abstekkoperationen beinhaltet, werden mindestens zwei Personen benötigt. So bedient eine Person ein mit einer Absteckfunktion versehenes Vermessungsinstrument, während die andere Person mit einem Ziel, z.B. einem Prisma oder dergleichen, nach einem Absteckpunkt sucht. In einem Vermessungsinstrument, z.B. einer Gesamtstation oder dergleichen, sind Positionsdaten für mehrere vorgegebene Punkte vorinstalliert, in denen reale oder tatsächliche Positionen bekannt sind. Beispielsweise wird das Vermessungsinstrument an einem zweiten vorgegebenen Punkt bezüglich einer von einem ersten vorgegebenen Punkt ausgehenden, als Rückblickrichtung bekannten Richtung angeordnet. Der Horizontalwinkel und die Horizontalentfernung vom Instrumentenpunkt zu einem Absteckpunkt bezüglich des ersten vorgegebenen Punktes wird an dem Vermessungsinstrument angezeigt. Die das Prisma oder das Ziel haltende Person sollte in etwa in einer Position stehen, von der angenommen wird, dass sie sich in der Nähe eines Zielabsteckpunktes befindet, während die andere Person die Position des Prismas oder Ziels mit dem Vermessungsinstrument vermisst und die Differenz gegenüber der Position des Zielabsteckpunktes erfasst, um die das Prisma oder Ziel haltende Person durch Miteinanderkommunizieren oder Gesten anzuweisen, in welche Richtung das Prisma oder das Ziel bewegt werden soll. Diese Operation wird so lange wiederholt, bis die Differenz zwischen dem Ziel und einem voreingestellten Absteckpunkt für die beiden Punkte, deren Position als gleich anzusehen sind, genügend klein wird, so dass ein Absteckpfahl korrekt positioniert wird. Wird ein kürzlich entwickeltes Vermessungsinstrument mit einer automatischen Zielfunktion eingesetzt, so kann die oben beschriebene Absteckvermessung von einer Person vorgenommen werden. So visiert das Vermessungsinstrument automatisch das Prisma oder Ziel an, das von einer die Absteckung vornehmenden Bedienperson gehalten wird, und weist der Bedienperson die Richtung, in die sie sich bewegen soll, indem es über ein drahtloses Telekommunikationssystem oder durch optische Signale Messdaten aussendet. Die absteckende Bedienperson kann unter Bezgnahme auf die übertragenen Messdaten oder optischen Signale den vorgegebenen Absteckpunkt suchen und das Prisma oder das Ziel bewegen.
Jedoch sind die oben beschriebenen Vermessungsoperationen, in die eine oder zwei Personen involviert sind, mühsam und zeitaufwendig, da eine absteckende Bedienperson durch Worte und Gesten zu einem vorgegebenen Absteckpunkt geführt wird, so dass die Position eines Absteckpunktes für die absteckende Bedienperson nicht eindeutig erfassbar ist. Selbst bei Verwendung eines automatisch anvisierenden Vermessungsinstrumentes bleibt es schwierig, eine geeignete Position eines Absteckpunktes visuell und räumlich zu ermitteln, so dass das Suchen nach einem vorgegebenen Absteckpunkt mit Schwierigkeiten verbunden ist. Gibt es außerdem eine beträchtliche Zahl an Messpunkten, so wird mögli cherweise ein nicht gemessener Messpunkt mit einem schon gemessenen Messpunkt verwechselt.
In der herkömmlichen Vermessungs- oder Messpraxis wird gelegentlich eine Fotografie oder ein Bild eines Stationspunkte (zu vermessende Punkte) enthaltenden Vermessungsbereichs aufgenommen und zusammen mit den Messdaten aufgezeichnet. Bei diesen Gelegenheiten kann ein Bild eines Vermessungsbereichs mit einer normalen separaten Kamera, die nicht mit den Vermessungsinstrumenten verbunden ist, oder aber mit einer Bilderzeugungsvorrichtung, die als integraler Bestandteil in den Vermessungsinstrumenten installiert ist, aufgenommen werden, wie in der ungeprüften Japanischen Patentveröffentlichung Nr. 11-337336 beschrieben ist. Gemäß dieser Veröffentlichung werden für jeden der Messpunkte Bilder aufgenommen.
Wird jedoch ein Bild mit einer normalen separaten Kamera aufgenommen, so sind in dem Bild keine Messpunkte angegeben, wodurch es für einen Benutzer unmöglich wird, in dem Bild die Punkte zu identifizieren, die den jeweiligen Messpunkten entsprechen. Wird dagegen ein in der oben genannten ungeprüften Patentveröffentlichung '336 offenbartes Vermessungsinstrument verwendet, so wird ein Speicher mit großer Speicherkapazität benötigt, da für jeden der Messpunkte Bilder aufgenommen und gespeichert werden. Dies verursacht wiederum Bedienungsschwierigkeiten für einen Benutzer.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist deshalb eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Vermessungseffizienz zu verbessern. Insbesondere zielt die vorliegende Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung, ein System und ein Programmprodukt anzugeben, die ein Zusammenwirken zwischen mit einem Vermessungsinstrument erhaltener Messinformation und mit einer Bilderzeugungsvorrichtung erhaltener Bildinformation eines Vermessungsbereichs zu ermöglichen. Dadurch ist eine einfache visuelle und räumliche Erkennung von Messpunkten (Stationspunkten) oder Absteckpunkten möglich.
Die Erfindung sieht ein Vermessungssystem vor, das eine Poitionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit und eine Bildverarbeitungseinheit umfasst.
Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Bild eines Vermessungsfeldes, das den Absteckpunkt enthält. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen einer dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes und einer zweidimensionalen Positionsinformation eines Punktes her, die dem Absteckpunkt auf dem Schemabild entspricht. Die Bildverarbeitungseinheit überlagert ein Symbol zum Anzeigen der Position des Absteckpunktes dem Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz.
Ferner sieht die Erfindung einen Personal-Digital-Assistant vor, der in einem Vermessungssystem verwendet wird. Das Vermessungssystem umfasst eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Bild eines Vermessungsfeldes, das einen Absteckpunkt enthält, und eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz zwischen der dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes und einer zweidimensionalen Positionsinformation eines Punktes herstellt, der dem Absteckpunkt auf dem Schemabild entspricht. Der Personal-Digital-Assistant umfasst eine Bildverarbeitungseinheit, die ein Symbol zum Anzeigen der Position des Absteckpunktes dem Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz überlagert.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine digitale Kamera vor, die eine Bildaufnahmevorrichtung, eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit und eine Bildanzeigevorrichtung umfasst.
Die Bildaufnahmevorrichtung nimmt für einen mit einem Vermessungsinstrument vorzunehmende Absteckvermessung ein Schemabild eines Vermessungsfeldes auf, das einen Absteckpunkt enthält. Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen dem Schemabild und dem Vermessungsinstrument gemäß der zweidimensionalen Positionsinformation mehrerer willkürlich bestimmter Kontrollpunkte auf dem Schemabild und entweder dreidimensionaler Messinformation der mehreren Kontrollpunkte oder vorher ermittelter Messinformation. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen der dreidimensionalen Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes zu einer zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild her, die dem Messpunkt entspricht. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt ferner eine Korrespondenz einer dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes zu einer zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild her, die dem Absteckpunkt entspricht. Die Bildanzeigevorrichtung zeigt Positionen des Messpunktes und des Absteckpunktes auf dem Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz an.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Vermessungshilfsvorrichtung vor, die einen eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit und eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit umfasst.
Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet die Positionsbeziehung zwischen einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, das einen Absteckpunkt enthält und mittels eines Vermessungsinstrumentes abzustecken ist, und dem Vermessungsinstrument. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz einer dreidimensionalen Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes zu der zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild her, die dem Messpunkt entspricht. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen der dreidimensionalen Messinformation, dreidimensionaler Positionsinformation des Absteckpunktes zu der zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild her, die dem Absteckpunkt entspricht.
Positionen des Messpunktes und des Absteckpunktes werden auf dem Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz angezeigt.
Ferner sieht die Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Vermessungsunterstützung vor. Das Programm berechnet die Positionsbeziehung zwischen einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, das einen Absteckpunkt enthält, und einem Vermessungsinstrument. Es berechnet auch die Korrespondenz der dreidimensionalen Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes zu dem Messpunkt. Ferner berechnet es die Korrespondenz der dreidimensionalen Messinformation der dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes zu der zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild, die dem Absteckpunkt entspricht. Schließlich zeigt es Positionen, die dem Messpunkt und dem Absteckpunkt entsprechen, auf dem Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz an.
Ferner sieht die Erfindung ein Vermessungsverfahren vor. Das Verfahren umfasst einen Schritt zum Berechnen einer Beziehung zwischen dem Schemabild und einem Vermessungsinstrument. Ferner umfasst das Verfahren einen Schritt zum Anzeigen der Position des Absteckpunktes auf dem Schemabild, einen Schritt zum Messen der dreidimensionalen Messinformation eines Ziels mittels des Vermessungsinstrumentes, um die Absteckung des Absteckpunktes durchzuführen, und einen Schritt zum Anzeigen einer Position des Absteckpunktes auf dem Schemabild gemäß der in einem vorherigen Schritt berechneten Beziehung, um das Ziel zu dem Absteckpunkt zu führen.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung ein Vermessungssystem vor, das eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, eine Bildanzeigevorrichtung, eine Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit und eine Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit umfasst.
Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet die Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Mess punkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, wobei das Schemabild die Messpunkte enthält. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen der Messinformation der Messpunkte und einer Positionsinformation von Punkten her, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen. Die Bildanzeigevorrichtung zeigt das Schemabild an. Die Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit zeigt Messpunkte auf dem auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz an. Die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit gibt die Positionen entarteter Messpunkte an, wenn die Positionen der Messpunkte auf dem auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Schemabild entartet sind.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung eine Vermessungshilfsvorrichtung vor, die eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, eine Bildanzeigevorrichtung, eine Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit und eine Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit umfasst.
Die Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit berechnet eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Messpunkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsbildes, wobei das Schemabild die Messpunkte enthält. Die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit stellt eine Korrespondenz zwischen der Messpunktinformation der Messpunkte und einer Positionsinformation von Punkten her, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen. Die Bildanzeigevorrichtung zeigt das Schemabild an. Die Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit zeigt Positionen der Messpunkte auf dem auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Schemabild gemäß der oben genannten Korrespondenz dar. Die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit gibt die Positionen entarteter Messpunkte an, wenn die Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, entartet sind.
Ferner sieht die vorliegende Erfindung ein Computerprogrammprodukt zur Vermessungsunterstützung vor. Das Programmprodukt nimmt eine Positionsbeziehungsberechnung, eine Korrespondenzberechnung, eine Schemabildanzeige, eine Messpunktanzeige und eine Anzeige der Position entarteter Messpunkte vor.
Die Positionsbeziehungsberechnung dient der Berechnung einer Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Messpunkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, wobei das Schemabild die Messpunkte enthält. Die Korrespondenzberechnung dient der Berechnung einer Korrespondenz zwischen der Messpunktinformation der Messpunkte und der Positionsinformation von Punkten, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen. Die Messpunktanzeige dient der Anzeige von Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, gemäß der oben genannten Korrespondenz. Der Prozess zum Anzeigen einer entarteten Messpunkte darstellenden Position wird durchgeführt, wenn die Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, entartet sind.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden besser verständlich aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen:
1 ein Blockdiagramm ist, das den allgemeinen elektrischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera umfasst;
2 ein Flussdiagramm des Einzelaufnahme-Orientierungsprozesses in dem Vermessungssystem des ersten Ausführungsbeispiels ist;
3 schematisch eine Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera zeigt;
4 schematisch die Beziehungen zwischen den Kontrollpunkten und den entsprechenden Bildpunkten auf der Bilderzeugungsfläche zeigt;
5 ein Flussdiagramm des Raumresektionsprogramms ist, das äußere Orientierungsparameter und innere Orientierungsparameter berechnet;
6 ein Flussdiagramm der Absteckvermessungsoperationen ist, die in dem Vermessungssystem des ersten Ausführungsbeispiels durchgeführt werden;
7 schematisch ein Beispiel der Bildanzeige in dem ersten Vermessungsmodus zeigt;
8 schematisch ein Beispiel der Bildanzeige in dem zweiten Vermessungsmodus zeigt;
9 schematisch ein Beispiel der Bildanzeige zeigt, wenn die Anordnung der Messpunkte, des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in einer Draufsicht dargestellt wird;
10 ein Blockdiagramm ist, das schematisch den Aufbau des Vermessungssystems in dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
11 ein Blockdiagramm ist, das schematisch den elektrischen Aufbau des Vermessungssystems des dritten Ausführungsbeispiels zeigt;
12 ein Flussdiagramm eines Messpunkt-Anzeigeprozesses des dritten Ausführungsbeispiels ist;
13 schematisch eine Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem dritten Ausführungsbeispiel zeigt;
14 ein Flussdiagramm der Vermessungsoperation in einer alternativen Ausführungsform ist;
15 eine Grundkonfiguration eines Fenster WN zum Anzeigen von Messpunkten zeigt;
16 ein Flussdiagramm von Prozessen zum Anzeigen entarteter Messpunkte in dem dritten Ausführungsbeispiel ist;
17 eine Liste von Messpunkten ist, die in dem dritten Ausführungsbeispiel zum Anzeigen einer Messpunktentartung dient;
18 eine horizontale Draufsicht auf Messpunkte ist, die in dem vierten Ausführungsbeispiel zum Anzeigen der Messpunktentartung dient;
19 ein Beispiel eines Fensters ist, das in dem fünften Ausführungsbeispiel zum Anzeigen eines vergrößerten Bildes einer entarteten Fläche dient;
20 ein Beispiel eines Fenster in dem siebenten Ausführungsbeispiel ist, das zum Anzeigen der Entartung von Messpunkten in dem sechsten Ausführungsbeispiel dient;
21 ein Beispiel eines Fensters ist, wenn die Entartung von Messpunkten direkt auf dem Schemabild angezeigt wird;
22 ein Beispiel von Markierungen für entartete Messpunkte ist, wenn mehrere Messpunkte auf derselben Blicklinie angeordnet sind;
23 ein Beispiel eines Fensters in einer alternativen Ausführungsform des siebenten Ausführungsbeispiels ist, wenn die Entartung von Messpunkten direkt auf dem Schemabild angezeigt wird;
24 ein Beispiel für Markierungen für entartete Messpunkte in 23 ist, wenn mehrere Messpunkte auf derselben Blicklinie angeordnet sind;
25 ein Beispiel eines Fensters in dem achten Ausführungsbeispiel ist, wenn die Entartung von Messpunkten direkt auf dem Schemabild angezeigt wird;
26 eine alternative Ausführungsform des achten Ausführungsbeispiels ist, die zum Anzeigen entarteter Messpunkte dient;
27 ein Beispiel eines Fensters im neunten Ausführungsbeispiel zeigt, wenn die Entartung von Messpunkten direkt auf dem Schemabild angezeigt wird; und
28 eine alternative Ausführungsform des neunten Ausführungsbeispiels ist, die zum Anzeigen entarteter Messpunkte dient.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispiele beschrieben.
1 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen elektrischen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera enthält.
Ein für das erste Ausführungsbeispiel vorgesehenes Vermessungsinstrument ist beispielsweise eine Gesamtstation, ein elektronischer Tachymeter oder dergleichen, die bzw. der eine Entfernungsmesskomponente 11 und eine Winkelmesskomponente 12 enthält. Die Entfernungsmesskomponente 11 dient der Messung der Schrägentfernung von dem Instrument zu einem Messpunkt. Beispielsweise wird die Entfernungsmessung nach einem Verfahren der Phasenmodulations messung, einem Impulsradarverfahren oder dergleichen durchgeführt. Gleichzeitig erfasst die Winkelmesskomponente 12 periodisch oder kontinuierlich Winkel, wie z.B. einen Horizontalwinkel und einen Vertikalwinkel. Die Entfernungsmesskomponente 11 und die Winkelmesskomponente 12 sind an eine Systemsteuerschaltung 13 angeschlossen und werden durch Signale aus der Systemsteuerschaltung 13 gesteuert. Beispielsweise erfasst die Entfernungsmesskomponente 11 eine Entfernung über Signale aus der Systemsteuerschaltung 13 und gibt die erfassten Daten oder Messdaten an die Systemsteuerschaltung 13 aus. Dagegen erfasst die Winkelmesskomponente 12 nach Bedarf in einer regelmäßigen zeitlichen Abstimmung kontinuierlich Winkel und gibt die erfassten Daten oder Messdaten an die Systemsteuerschaltung 13 aus. Die erfassten Daten wie die Schrägentfernung, der Horizontalwinkel und der Vertikalwinkel werden in der Systemsteuerschaltung 13 verarbeitet. Die Systemsteuerschaltung 13 ist zudem an eine Schnittstellenschaltung 16 angeschlossen, an die beispielsweise eine digitale Einzelbildkamera (DSC) 20 über ein Schnittstellenkabel anschließbar ist. Die Schnittstellenschaltung 16 steht auch anderen Peripheriegeräten wie einem Datenerfassungsgerät, einem Computer und dergleichen zur Verfügung, die nicht gezeigt sind.
Das Vermessungsinstrument 10 enthält ferner eine Bilderzeugungsvorrichtung 18, z.B. eine CCD oder dergleichen, so dass durch ein Aufnahmeobjektiv 17 ein Bild um einen Zielpunkt herum aufgenommen werden kann. Aus der Bilderzeugungsvorrichtung 18 stammende Bildsignale werden einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterzogen, z.B. einem Prozess zur Weißabgleichkompensation, einem Prozess zur Gammakorrektur etc., und dann durch die Systemsteuerung 13 der Anzeige 15 zugeführt, auf der sie in einer Liveansicht dargestellt werden können. Die Bilderzeugungsvorrichtung 18 wird durch Steuersignale angesteuert, die von der Systemsteuerung 13 zugeführt werden. Ferner ist eine Schaltergruppe 14 an die Systemsteuerschaltung 13 angeschlossen, so dass die Signalverarbeitung in der Systemsteuerschaltung 13 durch von einer Bedienperson vorgenommene Schalteroperationen gesteuert wird.
Die Optik des Zielfernrohrs 10a (vgl. 3) des Vermessungsinstrumentes 10, die für die Entfernungs- und Winkelmessung eingesetzt wird, kann auch als Optik des Aufnahmeobjektivs 17 genutzt werden. Durch diese Konstruktion stimmt der Abbildungsbereich eines durch die Bilderzeugungsvorrichtung 18 aufgenommenen Bildes im Wesentlichen mit dem Betrachtungsbereich des Zielfernrohrs 10a überein.
In der digitalen Einzelbildkamera 20 ist eine Bilderzeugungsvorrichtung 21, z.B. eine CCD, installiert, so dass durch ein Aufnahmeobjektiv 22 ein Objektbild aufgenommen werden kann. Die Bilderzeugungsvorrichtung 21 erfasst nämlich ein Objektbild in Form von Bildsignalen. Diese Signale werden der Bildsignalverarbeitungsschaltung 23 zugeführt. Die der Bildsignalverarbeitungsschaltung 23 zugeführten Bildsignale werden einer vorbestimmten Bildverarbeitung unterzogen, z.B. einem Prozess zur RGB-Verstärkungskompensation, einem Prozess zur Weißabgleichskompensation, einem Prozess zur Gammakorrektur, einem Überlagerungsprozess und dergleichen. Die diesen Prozessen unterzogenen Signale können der Anzeige 24, z.B. einer LCD, zugeführt und in Echtzeitansicht dargestellt werden. Wird eine Auslösetaste (nicht gezeigt) gedrückt, die in der an die Systemsteuerschaltung 26 angeschlossenen Schaltergruppe 29 enthalten ist, so wird dann ein Objektbild als digitales Bild temporär in einem Bildspeicher 25 gespeichert.
Das in dem Bildspeicher 25 gespeicherte digitale Bild kann über die Bildsignalverarbeitungsschaltung 23 an der Anzeige 24 angezeigt werden. Außerdem kann es durch die Systemsteuerschaltung 26 in einem Aufzeichnungsmedium 27, wie z.B. einer IC-Karte, oder einem optischen oder magnetischen Aufzeichnungsmedium gespeichert werden. Das in dem Aufzeichnungsmedium 27 gespeicherte digitale Bild kann auch unter der Steuerung der Systemsteuerschaltung 26 an der Anzeige 24 dargestellt werden. Außerdem kann das von der digitalen Einzelbildkamera 20 aufgenommene Bild in Form von Bilddaten an einen Computer (Peripheriegerät) übertragen werden, indem die digitale Einzelbildkamera 20 über eine Schnittstellenschaltung 28 an den Computer angeschlossen wird, um das Bild darzustellen.
Die digitale Einzelbildkamera enthält ferner eine Datenübertragungsschaltung 32, die dazu dient, eine Datenkommunikation mit einem Digital-Personal-Assistant (PDA) 50 mittels drahtloser Kommunikation, beispielsweise mittels Radio- oder Lichtsignalen, aufzubauen. So können von der Datenübertragungsschaltung 32 die in dem Bildspeicher 25 gespeicherten Bilddaten über die Systemsteuerschaltung 26 auf den PDA 50 übertragen werden, der mit einer Bildanzeigevorrichtung versehen ist.
Eine Zeigervorrichtung 30 ist an die Systemsteuerschaltung 26 angeschlossen, wodurch ein beliebiger Punkt auf dem Bildschirm der Anzeige 24 bestimmt werden kann. Als Zeigervorrichtung 30 können Cursortasten, ein Trackball, ein Joystick, ein berührungsempfindlicher Bildschirm etc. verwendet werden. Außerdem ist die Systemsteuerschaltung 26 an einen Speicher 31 angeschlossen.
Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 wird ein Einzelaufnahme-Orientierungsprozess beschrieben, der in dem Vermessungssystem des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehen ist. 2 ist ein Flussdiagramm des in dem Vermessungssystem des ersten Ausführungsbeispiels vorgesehenen Einzelaufnahme-Orientierungsprozesses. 3 zeigt schematisch eine Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem Vermessungssystem des ersten Ausführungsbeispiels.
In Schritt 101 entnimmt eine Bedienperson eine Abbildung oder ein Bild mit der digitalen Einzelbildkamera (DSC) 20 um den Vermessungsbereich herum auf. Innerhalb des oben genannten, mit der digitalen Einzelbildkamera 20 aufgenommenen digitalen Einzelbildes (als Schemabild bezeichnet) sind mehrere zu vermessende Messpunkte enthalten. In Schritt 102 wird das Schemabild beispielsweise an der Anzeige 24 der digitalen Einzelbildkamera 20 dargestellt, und es werden mehrere Punkte (oder Pixel) auf dem Schemabild, die nicht auf der gleichen geraden Linie liegen, von der Bedienperson mittels der Zeigervorrichtung 30 ausgewählt. So werden reale Punkte im Real- oder Objektraum, die dem ausgewählten Pixel entsprechen, als Kontrollpunkte Pi (i = 1, 2, ..., n) bestimmt, wobei ein Kontrollpunkt ein Messpunkt ist, der willkürlich ausgewählt wird, um die Orientierung des Schemabildes zu berechnen. Dabei werden die Positionen von Bildpunkten P_i', die den jeweiligen Kontrollpunkten P_i entsprechen, in Form von zweidimensionalen Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') abgeleitet. Das Bildkoordinatensystem ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, dessen Ursprung sich in der oberen linken Ecke des Bildes befindet, wobei die y'-Achse nach unten positiv ist. Die Zahl n an Kontrollpunkten, die dreidimensional angeordnet sind, kann größer als 11 sein.
In Schritt S103 werden eine Schrägentfernung und die Winkel (wie ein Vertikal- und ein Horizontalwinkel) jedes der in Schritt S102 bestimmten Kontrollpunkte P_i von einer Bedienperson mittels des Vermessungsinstrumentes 10 gemessen. Die gemessenen Werte werden dann der Systemsteuerschaltung 26 der digitalen Einzelbildkamera 20 über die Schnittstelle zugeführt. In der Systemsteuerschaltung 26 werden für jeden der Kontrollpunkte P_i dreidimensionale Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) in einem vorbestimmten Vermessungskoordinatensystem berechnet. Dabei wird die Korrespondenz zwischen den Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) jedes der Kontrollpunkte P_i und den Bildkoordinaten (xp_i', yp_i') der Bildpunkte P_i' festgelegt. Der Ursprung des Vermessungskoordinatensystems kann durch den Schnittpunkt der zum Messen des Vertikal- und des Horizontalwinkels des Zielfernrohrs 10a (vgl. 3) des Vermessungsinstrumentes 10 bestimmten Drehachsen gegeben sein. Die Absolutkoordinaten, einschließlich Breite und Länge oder eines andersartigen Positionierformats, das durch die zuständige Vermessungsbehörde festgelegt ist, können auf die oben genannten Vermessungskoordinaten ausgelegt werden. Die Berechnung der Vermessungskoordinaten kann in dem Vermessungsinstrument 10 vorgenommen werden, und von letzterem können die berechneten Daten an die Systemsteuerschaltung 26 der digitalen Einzelbildkamera 20 gesendet werden.
Wie später im Detail erläutert wird, werden in Schritt S104 äußere Orientierungsparameter für die digitale Kamera 20, welche die Position und die Neigung der Kamera 20 im Moment der Aufnahme des Schemabildes darstellen, über die Korrespondenz zwischen den Vermessungskoordinaten und den Bildkoordinaten für jeden der Kontrollpunkte P_i mittels einer Raumresektion berechnet. Außerdem können innere Orientierungsparameter berechnet werden, um Abbildungsfehler gegenüber der Kollinearbedingung infolge einer Linsen Verzerrung oder einer Versetzung des Hauptpunktes aus der Bildmitte zu kompensieren. So werden dabei die Position oder die Vermessungskoordinaten (X₀, Y₀, Z₀) des Ursprungs des dreidimensionalen Kamerakoordinatensystems, das bezüglich der digitalen Einzelbildkamera 20 ortsfest ist, und der Drehwinkel (ω, ϕ, κ) um die x-Achse, die y-Achse und die z-Achse des Kamerakoordinatensystems als äußere Orientierungsparameter abgeleitet. Außerdem werden die inneren Orientierungsparameter (f: Abstand vom Projektionszentrum für das Objektiv oder Hauptabstand; D₂, D₄, D₆: Verzerrungskoeffizienten zweiter, vierter und sechster Ordnung; N₁, N₂: unsymmetrische Verzerrungskomponenten; X_c, Y_c: Versetzung des Hauptpunktes aus der Bildmitte) ermittelt. Dabei wird die Perspektivprojektionsbeziehung zwischen den Bildkoordinaten und den Vermessungskoordinaten festgelegt. Sind die inneren Orientierungsparameter durch die oben genannten Größen (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) festgelegt, so beträgt die Zahl an Kontrollpunkten, die zum Berechnen der äußeren und der inneren Orientierungsparameter erforderlich sind, mindestens 7. Von diesen Kontrollpunkten werden mindestens drei zum Berechnen der äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) benötigt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden elf (oder mehr) Kontrollpunkte bestimmt, um die äußeren und die inneren Orientierungen zu berechnen.
Das Kamerakoordinatensystem ist ein linkshändiges Koordinatensystem, dessen Ursprung "O" in der Mitte des Objektivs oder dem Projektionszentrum angeordnet ist, und bei dem die y-Achse parallel zur s'-Achse und die z-Achse parallel zur t'-Achse des Bildschirmkoordinatensystems ist. Außerdem ist die x-Achse des Kamerakoordinatensystems senkrecht zur Bilderzeugungsfläche und vom Projektionszentrum zu der der Bilderzeugungsfläche abgewandten Seite orientiert. Ist die Hauptentfernung des Aufnahmeobjektivs 22 "f", so wird ein beliebiger Punkt auf der Bilderzeugungsfläche durch die Kamerakoordinaten (-f, y, z) dargestellt. Das Bildschirmkoordinatensystem ist ein zweidimensionales Koordinatensystem, dessen Ursprung im Hauptpunkt definiert ist, wobei die s'-Achse parallel zur x'-Achse, d.h. parallel zur horizontalen Linie der Bilderzeugungsvorrichtung 21 und die t'-Achse parallel zur y'-Achse, d.h. parallel zur vertikalen Linie der Bilderzeugungsvorrichtung 21 angeordnet ist (vgl. 4).
Wie oben beschrieben, endet so der Einzelaufnahme-Orientierungsprozess des vorliegenden Ausführungsbeispiels.
Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird im Folgenden ein Prinzip erläutert, nach dem die äußeren Orientierungsparameter (Position und Neigung) und die inneren Orientierungsparameter der digitalen Einzelbildkamera 20 mittels Raumresektion (Schritt S104) ermittelt werden.
4 zeigt schematisch die Beziehungen zwischen den drei Kontrollpunkten P₁, P₂ und P₃ und den entsprechenden Bildpunkten P₁', P₂' und P₃' auf der Bilderzeugungsfläche S. 5 ist ein Flussdiagramm des Raumresektionsprogramms, das äußere Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ), welche die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20 darstellen, und von der Optik der Kamera 20 abhängige innere Orientierungsparameter (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, X_c) berechnet. Für die Raumresektionsberechnung wird ein Verfahren der kleinsten Quadrate angewendet, das eine sukzessive Approximationslösung beinhaltet. Obgleich für die Zahl an Kontrollpunkten ein Wert von 7 oder mehr akzeptabel ist, wird an dieser Stelle beispielhaft ein Fall erläutert, in dem elf Punkte als Kontrollpunkte bestimmt werden. In 4 sind jedoch der Einfachheit halber nur drei Kontrollpunkte P₁, P₂ und P₃ gezeigt.
In Schritt 201 werden geeignete Anfangswerte (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) als Näherungswerte für die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ), die die Position und die Neigung der Kamera darstellen, und die inneren Orientierungsparameter (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) vorgegeben. Dann werden in Schritt S202 angenäherte Bildkoordinaten (xp_Gi' yp_Gi') der Bildpunkte P_i' (i = 1, 2, ..., 11), die den jeweiligen elf Kontrollpunkten P_i entsprechen, unter Verwendung der vorgegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungspara meter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) aus den Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der jeweiligen Kontrollpunkte P_i berechnet.
Die Koordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i (i = 1, 2, 3) in dem Kamerakoordinatensystem werden nämlich gemäß Gleichung (1) aus Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) des Vermessungskoordinatensystems abgeleitet. Dabei werden angenäherte Kamerakoordinaten (xp_Gi, yp_Gi, zp_Gi) der Kontrollpunkte P_i ermittelt, indem die angenäherten äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und die Vermessungskoordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i in Gleichung (1) eingesetzt werden.
worin {T_jk} eine Drehmatrix darstellt, und die jeweiligen Elemente T_jk folgende Form haben.
Die Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') der den Kontrollpunkten P_i entsprechenden Bildpunkte P_i', die noch nicht durch die inneren Orientierungsparameter korrigiert sind, werden aus der Kollinearbedingung abgeleitet (gemäß der ein Kontrollpunkt, das Projektionszentrum und der entsprechende Bildpunkt auf der gleichen gera den Linie liegen). Die nicht korrigierten Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') werden demnach berechnet, indem die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und die Kamerakoordinaten (xp_i, yp_i, zp_i) der Kontrollpunkte P_i in die folgende Gleichung (2) eingeführt werden.
Die unkorrigierten Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') sind zwar durch die Verzerrung beeinflusst, jedoch wird diese Beeinflussung dadurch kompensiert, dass die Bildschirmkoordinaten (sp_i', tp_i') jedes Bildpunktes P_i' und die angenäherten inneren Orientierungsparameter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) in die folgenden Gleichung (3) eingesetzt werden. So erhält man korrigierte angenäherte Bildschirmkoordinaten (scp_Gi', tcP_Gi').
Weiterhin können angenäherte Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i' abgeleitet werden, indem die korrigierten angenäherten Bildschirmkoordinaten (scp_Gi', tcp_Gi') in folgende Gleichung (4) eingesetzt werden.
worin Px und Py die Pixelabstände der CCD oder des Bildes in horizontaler bzw. vertikaler Richtung sowie W und H die Zahl der in horizontaler bzw. vertikaler Richtung aufeinander ausgerichtet angeordneten Pixel in der CCD oder dem Bild sind.
In Schritt S203 wird eine Gütefunktion Φ berechnet, um festzustellen, ob die näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparameter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) Passend sind. Die Gütefunktion Φ ist beispielsweise durch folgende Gleichung (5) festgelegt.
So entspricht in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die Gütefunktion Φ dem Gesamtbetrag der quadrierten Abständen zwischen den Bildkoordinaten der Bildpunkte P_i' (die auf dem Schemabild ausgewählt werden), die den Kontrollpunkten P_i entsprechen, und den angenäherten Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i', die aus den Vermessungskoordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der Kontrollpunkte P_i und den näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparametern (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) berechnet werden.
Dann wird in Schritt S204 ermittelt, ob die Gütefunktion kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Es wird also ermittelt, ob die angenäherten Bildkoordinaten (xp_Gi', yp_Gi') der Bildpunkte P_i', die aus den näherungsweise vorgegebenen äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparametern (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) ermittelt werden, den Bildkoordinaten den den Kontrollpunkten P_i entsprechenden Bildpunkten P_i', die auf dem Schemabild bestimmt werden, genügend nahe kommen. Ist der Wert Φ kleiner als der vorbestimmte Wert, so wird dieser Prozess beendet, und die Werte der gegenwärtig gegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparameter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) werden zu denjenigen äußeren und inneren Orientierungsparametern bestimmt, die die äußeren Orientierungsparameter (welche die Position und die Neigung der Kamera angeben) und die inneren Orientierungsparameter bei Aufnahme des Schemabildes darstellen.
Wird dagegen in Schritt S204 ermittelt, dass der Wert von Φ größer oder gleich dem vorbestimmten Wert ist, so werden anschließend in Schritt S205 unter Anwendung beispielsweise des Verfahrens der kleinsten Quadrate Korrekturwerte (δX, δY, δZ, δω, δϕ, δκ, δf, δD₂, δD₄, δD₆, δN₁, δN₂, δX_c, δY_c) für die näherungsweise gegebenen äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparameter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) berechnet. So wird (scp_i', tcp_i') nach Gleichung (3) für (sp_i', tp_i') nach Gleichung (2) ersetzt, welche die Kollinearitätsbedingung darstellt. Gleichung (2) wird dann in den geeigneten äußeren Orientierungsparametern (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparametern (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) einer Taylor-Entwicklung unterzogen, und es werden die Terme höherer Ordnung vernachlässigt, um die Formel zu linearisieren. folglich werden die Normalgleichungen, für die die Korrekturwerte (δX, δY, δZ, δω, δϕ, δκ) und (δf, δD₂, δD₄, δD₆, δN₁, δN₂, δX_c, δY_c) als unbekannte Werte betrachtet werden, abgeleitet, um die passenden Korrekturwerte (δX, δY, δZ, δw, δϕ, δk) und (δf, δD₂, δD₄, δD₆, δN₁, δN₂, δX_c, δY_c) zu erhalten.
In Schritt S206 werden die angenäherten äußeren Orientierungsparameter (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und inneren Orientierungsparameter (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) durch die in Schritt S205 erhaltenen Korrekturwerte (δX, δY, δZ, δω, δϕ, δκ) und (δf, δD₂, δD₄, δD₆, δN₁, δN₂, δX_c, δY_c) geändert. Dies bedeutet, dass die Werte (X_G0, Y_G0, Z_G0, ω_G, ϕ_G, κ_G) und (f_G, D_2G, D_4G, D_6G, N_1G, N_2G, X_CG, Y_CG) Jeweils durch die Werte (X_G0 + δX, Y_G0 + δY, Z_G0+ δZ, ω_G + δω, ϕ_G+ δϕ, κ_G+ δκ) und (f_G+ δf, D_2G+ δD₂, D_4G+ δD₄, D_6G+ δD₆, N_1G+ δN₁, N_2G+ δN₂, X_CG + δX_c, Y_CG + δY_c) ersetzt werden, um die Position, Neigung und inneren Orientierungsparameter der Kamera zu aktualisieren oder zu korrigieren. Dann kehrt der Prozess zu Schritt S202 zurück, so dass die Schritte S202 bis S206 so lange wiederholt werden, bis in Schritt S204 ermittelt wird, dass der Wert Φ kleiner als der vorbestimmte Wert ist.
Unter Bezugnahme auf 1, 6 und 7 wird ein Verfahren zur Absteckvermessung unter Verwendung des Vermessungssystems des ersten Ausführungsbeispiels beschrieben.
6 ist ein Flussdiagramm der auf die Absteckvermessung bezogenen Operationen, die in dem Vermessungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels durchgeführt werden. In Schritt S301 wird der im Flussdiagramm nach 2 beschriebene Einzelaufnahme-Orientierungsprozess durchgeführt. Es ist zu beachten, dass ein Schemabild, das in Schritt S101 nach 2 eingefangen wird, so aufgenommen wird, dass es Absteckpunkten enthält. In Schritt S302 werden die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und die inneren Orientierungsparameter ((f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) der digitalen Einzelbildkamera 20, die in dem Einzelaufnahme-Orientierungsprozess berechnet werden, beispielsweise in dem Aufzeichnungsmedium 27 oder dem Speicher 31 gespeichert.
In dem Aufzeichnungsmedium 27 oder dem Speicher 31 werden die Positionsdaten der geplanten oder entworfenen Absteckpunkte (Q₁, Q₂, ..., Q₇) gespeichert (die Positionsdaten können von einer Bedienperson über die Tastatur eingegeben werden, wann immer dies erforderlich ist). In Schritt S303 werden die Bildkoordinaten, die den Positionskoordinaten der Absteckpunkte entsprechen, aus den äußeren Orientierungsparametern (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und den inneren Orientierungsparametern (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) berechnet, so dass Markierungen, Symbole (z.B. Kreis) oder Namen (einschließlich Zahlen), an Hand derer die Positionen der jeweiligen Absteckpunkte angegeben und letztere voneinander unterschieden werden, auf dem Schemabild dargestellt, wie 7 zeigt. Ferner kann die Gestaltung oder die Größe einer Markierung oder eines Symbols, die bzw. das einen Absteckpunkt darstellt, gegenüber den anderen Messpunkten unähnlich gewählt werden (beispielsweise wird ein Absteckpunkt durch einen leeren Kreis angezeigt, während andere Messpunkte durch leere Dreiecke und Kontrollpunkte durch Doppelkreise angezeigt werden). Außerdem kann ein Modus vorgesehen sein, der die Positionsdaten eines Absteckpunktes neben der Marke oder dem Symbol eines Absteckpunktes anzeigt. Es ist zu beachten, dass man die Beziehungen zwischen der Position des Vermessungsinstrumentes und der Position der Absteckpunkte aus den Positionsdaten vorgegebener Punkte (z.B. Grenzsteinen oder Grenzpfosten) erhält, deren reale oder tatsächliche Positionen bekannt sind. Werden beispielsweise die Positionsdaten eines Absteckpunktes und vorgegebener Punkte in dem gleichen Koordinatensystem beschrieben, und sind die Beziehungen zwischen mindestens zwei vorgegebenen Punkten (oder einem vorgegebenen Punkt und dessen Richtung) und dem Vermessungsinstrument bekannt (beispielsweise durch Verwendung des Vermessungsinstrumentes), so können die Positionsdaten des Absteckpunktes durch das Vermessungskoordinatensystem dargestellt werden, wodurch man die Beziehung zwischen den Positionsdaten der Absteckpunkte und den äußeren Orientierungsparametern erhält.
In Schritt S304 wird das auf der Anzeige 24 dargestellte Schemabild über die Datenübertragungsschaltung 32 auf den PDA 50 übertragen, den eine abstekkende Bedienperson trägt, so dass das übertragene Schemabild an der Anzeige des PDA 50 dargestellt wird. Die das Ziel (z.B. ein Prisma) haltende, absteckende Bedienperson kann sich unter Bezugnahme auf das an dem PDA 50 dargestellte Schemabild auf den Zielabsteckpunkt zu bewegen.
In Schritt S305 wird ein Modus zum Suchen des Absteckpunktes ausgewählt oder festgelegt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist das System einen ersten Modus und einen zweiten Modus auf, die das Suchen eines Absteckpunktes unterstützen und später im Detail beschrieben werden. Aus dem ersten Modus und dem zweiten Modus kann von einer Bedienperson ein Modus beispielsweise über einen in der Schaltergruppe 29 vorbestimmten Modusauswahlschalter (nicht gezeigt) ausgewählt werden.
Wählt die Bedienperson in Schritt S305 den ersten Modus aus, oder ist der erste Modus bereits schon ausgewählt worden, so fährt der Prozess mit Schritt S306 fort. Das von der absteckenden Bedienperson gehaltene Ziel wird durch das Vermessungsinstrument anvisiert und seine Position gemessen. Die Messdaten des Ziels werden aus dem Vermessungsinstrument 10 auf die digitale Einzelbildkamera 20 übertragen. Dabei wird ein das Ziel anzeigendes Symbol "T" dem Schemabild in einem dem Ziel entsprechenden Punkt überlagert. Gleichzeitig wird die Entfernung (z.B. 500) zwischen einem Zielabsteckpunkt (z.B. Q₂), der gesucht worden ist, und dem Ziel in einer vorbestimmten Einheit (z.B. mm) angezeigt. Außerdem kann eine Richtung, in die sich das Ziel oder die absteckende Bedienperson bewegen soll, beispielsweise durch einen Pfeil angezeigt werden, der von dem Ziel "T" ausgeht und zu dem Absteckpunkt Q₂ weist. Ferner können die Positionsdaten der Absteckpunkte und des Ziels neben ihren jeweiligen Symbolen als zu einem bestimmten Koordinatensystem (z.B. Vermessungskoordinaten oder absolute Koordinaten) gehörend angezeigt werden. Die Vermessung des Ziels kann sukzessive, sich in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand wiederholend durchgeführt werden, um eine Rückführung der sich ändernden Position des Ziels auf das Vermessungsinstrument 10 vorzunehmen. So wird die letzte Position des Ziels konstant und korrekt auf dem Schemabild angezeigt.
Die Angaben auf dem Schemabild werden auf den PDA 50 übertragen und dargestellt. Die absteckende Bedienperson fährt unter Bezugnahme auf das Schemabild, dem die oben genannten Symbole überlagert sind, mit der Vermessungsoperation fort und bewegt das Ziel auf den Absteckpunkt zu, bis sich herausstellt, dass der Abstand zwischen dem Absteckpunkt und dem Ziel kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Ist das Vermessungsinstrument 10 mit einem automatischen Zielmechanismus ausgestattet, so folgt in Schritt S306 die Anvisierung des Zielfernrohrs automatisch dem sich bewegenden Ziel, das von einer absteckenden Bedienperson getragen wird. Umfasst dagegen das Vermessungsinstrument 10 nicht einen solchen automatischen Anvisiermechanismus, so werden mindestens zwei Bedienpersonen benötigt, um die Vermessungsoperation durchzuführen, so dass eine Bedienperson das Ziel stets mit dem Vermessungsinstrument anvisieren muss.
Wird der Abstand zwischen dem Ziel und dem Absteckpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert, d.h. wird festgestellt, dass der Absteckpunkt ausfindig gemacht ist, so wird in Schritt S307 ein vorbestimmter Schalter in der Schaltergruppe 29 betätigt und die Absteckoperation beendet. Beispielsweise werden dann Farbe, Form, Größe etc. des Symbols des gerade abgesteckten Absteckpunktes erneuert (z.B. wird ein weißer leerer Kreis durch einen roten Kreis als Absteckpunkt Q₁ gemäß 7 oder durch ein nicht gezeigtes Dreieck ersetzt). Außerdem können diese Änderungen über aus dem Vermessungsinstrument 10 stammende Signale automatisch vorgenommen werden, wenn der oben genannte Abstand kleiner als der oben genannte vorbestimmte Wert ist. Obige Änderung oder Erneuerung kann von der digitalen Einzelbildkamera 20 automatisch vorgenommen werden, wenn das Symbol "T" des Ziels in einen bestimmten Bereich der Absteckposition fällt. Diese Änderung ist dann unabhängig von dem oben genannten vorbestimmten Wert.
Zwischen dem vorgegebenen oder geplanten Positionswert des Absteckpunktes und der realen Position, in der der Absteckpfahl gesteckt wurde, gibt es einen Präzisionsfehler. Jedoch kann die Position, in der die Symbole mit Abschluss der Absteckvermessung angezeigt werden, entweder in der geplanten Position oder der realen gemessenen Position festgelegt werden. In beiden Fällen werden Farbe, Form und Größe der Symbole in dieser festgelegten Position erneuert. Dadurch kann ein Absteckpunkt, für den die Absteckvermessung abgeschlossen ist, auf dem Schemabild auf visuellem Wege bestätigt werden.
In Schritt S308 werden Information, die auf die dreidimensionale Position eines dem Schemabild überlagerten Absteckpunktes bezogen ist, Information, die auf die zweidimensionale Position des Absteckpunktes in dem Bild bezogen ist, und Kennzeichnungsinformation zum Festlegen, dass die Absteckvermessung abgeschlossen ist, nach Bedarf mit den Bilddaten des Schemabildes kombiniert und in einer Datei oder in mehreren Dateien, die zu einer Gruppe zusammengefasst sind, in dem Aufzeichnungsmedium 27 gespeichert. Damit endet die Operation der Absteckvermessung.
Wird dagegen in Schritt S305 der zweite Modus ausgewählt, oder ist der zweite Modus schon ausgewählt worden, so fährt der Prozess mit Schritt S309 fort. In Schritt S309 wird ähnlich wie in Schritt S306 das Ziel, das die absteckende Bedienperson hält, durch das Vermessungsinstrument anvisiert und seine Position gemessen. Von der Bilderzeugungsvorrichtung 18, die in dem Vermessungsinstrument 10 montiert ist, wird ein Bild aufgenommen, welches das Ziel in Visierrichtung und den zu suchenden Zielabsteckpunkt enthält. Die Bilddaten des aufgenommenen Bildes und die Messdaten des Ziels werden aus dem Vermessungsinstrument 10 auf die digitale Einzelbildkamera 20 übertragen. Dabei wird ein Symbol "T", welches das Ziel anzeigt, dem Schemabild an der Anzeige 24 in einem dem Ziel entsprechenden Punkt überlagert. Außerdem wird das vergrößerte Bild S, das von dem Vermessungsinstrument 10 aufgenommen wird, ebenfalls dem Schemabild überlagert.
In 8 ist ein Beispiel des Schemabildes gezeigt, das in dem oben beschriebenen Stadium an der Anzeige 24 dargestellt wird. Das vergrößerte Bild S ist ein Bild, das telefotografisch um das Ziel herum aufgenommen ist. Der Abstand (z.B. 500 in einer vorbestimmten Einheit, z.B. mm) zwischen einem ausfindig gemachten Zielabsteckpunkt (z.B. Q₂) und dem Ziel wird in dem vergrößerten Bild S angezeigt. Außerdem kann eine Richtung, in die sich das Ziel oder die absteckende Bedienperson bewegen soll, beispielsweise durch einen Pfeil angezeigt werden, der von dem Ziel "T" zu dem Absteckpunkt Q₂ weist. Ferner können die Positionsdaten des Absteckpunktes und des Ziels neben ihren jeweiligen Symbolen bezogen auf ein bestimmtes Koordinatensystem (z.B. Vermessungskoordinaten oder absolute Koordinaten) angezeigt werden.
Ähnlich wie in Schritt S306 wird das oben beschriebene zusammengesetzte Bild auf den PDA 50 übertragen, den eine vermessende Bedienperson trägt, und angezeigt, so dass die vermessende Bedienperson den Zielabsteckpunkt unter Bezugnahme auf das Bild und die auf der Anzeige des PDA 50 dargestellten Positionsdaten sucht. Wird der Abstand zwischen dem Ziel und dem Absteckpunkt kleiner als ein vorbestimmter Wert, d.h. wird festgestellt, dass der Absteckpunkt ausfindig gemacht ist, so wird in Schritt S307 ein in der Schaltergruppe 29 vorbestimmter Schalter betätigt und die Absteckoperation beendet. Beispielsweise werden dann Farbe, Form, Größe etc. des Symbols des gerade gesteckten Ab steckpunktes erneuert (z.B. wird ein weißer leerer Kreis durch einen roten Kreis als Absteckpunkt Q₁ gemäß 7 oder durch ein nicht gezeigtes Dreieck ersetzt). Diese Änderungen können automatisch über die aus dem Vermessungsinstrument 10 stammenden Signale vorgenommen werden, wenn der oben genannte Abstand kleiner als der oben genannte vorbestimmte Wert ist. Die oben beschriebene Änderung oder Erneuerung kann auch von der digitalen Einzelbildkamera 20 automatisch vorgenommen werden, wenn die Position des Symbols "T" des Ziels in einen bestimmten Bereich um die Absteckposition fällt. Dies erfolgt dann unabhängig von dem oben genannten vorbestimmten Wert.
Zwischen den vorgegebenen oder geplanten Positionswerten eines Absteckpunktes und der realen Position, in der der Absteckpfahl gesteckt wurde, gibt es einen Präzisionsfehler. Jedoch kann die Anzeigeposition der Symbole mit Abschluss der Absteckvermessung entweder auf die geplante Position oder die gemessene reale Position eingestellt werden. In beiden Fällen werden Farbe, Form und Größe des Symbols in der so eingestellten Position erneuert. Dann wird der zuvor beschriebene Schritt S308 durchgeführt und die Operation zur Absteckvermessung beendet. Es ist zu beachten, dass bei der für andere Absteckpunkte vorgenommenen Absteckvermessung in Schritt S304 und die auf ihn folgenden Schritte wiederholt werden.
Die vorliegende Erfindung kann sowohl auf ohne Prisma arbeitende Entfernungsmessinstrumente als auch auf mit Prisma arbeitende Entfernungsmessinstrumente angewendet werden. Bei den ohne Prisma arbeitenden Instrumenten kann die Vermessungsoperation mit Ausnahme der Schritte S306 und S309 in ähnlicher Weise wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel durchgeführt werden. Die Effizienz der Vermessung kann zudem dadurch verbessert werden, dass die Reflexion an einem Objekt genutzt wird, die in unten erläuterter Weise als Führung zur Anvisierung eines Absteckpunktes fungiert.
Wird beispielsweise in dem Flussdiagramm nach 6 der erste Modus ausgewählt, so wird ein beliebiger Punkt (z.B. ein Messlicht reflektierender Punkt auf der Erdoberfläche), auf den das Vermessungsinstrument anvisiert ist, vermessen, so dass die Position im Schemabild, die diesem gemessenen Punkt entspricht, in dem dem Schritt S305 entsprechenden Schritt als Markierung für den Absteckpunkt angezeigt wird. Die Operation zur Absteckvermessung wird effizienter gestaltet, indem die Operation in der Weise vorgenommen wird, dass die Markierung als Zielführung für das Vermessungsinstrument 10 betrachtet und auf die Versetzung der Markierung gegenüber dem gegebenen Absteckpunkt Bezug genommen wird. Die Vermessung des Ziels kann sukzessive in einem vorbestimmten zeitlichen Abstand (oder kontinuierlich) durchgeführt werden, so dass die Anzeige der Markierung auf dem Schemabild an dem dem vermessenen Punkt entsprechenden Punkt als Zielführung genutzt werden kann. Einige ohne Prisma arbeitende Vermessungsinstrumente enthalten eine Laserzeigervorrichtung. Diese Laserzeigervorrichtung kann als Zielführung genutzt werden. So kann die absteckende Bedienperson in der Nähe des Absteckpunktes unter Bezugnahme auf einen Lichtfleck, der durch den Laserstrahl erzeugt wird, leicht die Position des Absteckpunktes finden. Die in dem zweiten Modus vorgenommenen Operationen sind die gleichen wie im ersten Modus, außer dass das vergrößerte Bild, das von der in dem Vermessungsinstrument montierten Bildaufnahmevorrichtung aufgenommen wird, nutzbar ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sollten ein Symbol oder eine Markierung für einen Absteckpunkt und für einen normalen Messpunkt voneinander unterscheidbar sein, so dass ein normaler Messpunkt durch das Symbol "+" dargestellt werden kann, dessen Farbe, Form oder Größe einem Symbol eines Absteckpunktes unähnlich ist.
Wie in 7 gezeigt, können in dem Vermessungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels nicht nur das Ziel "T", sondern auch willkürliche Messpunkte (z.B. R₁ und R₂) in den Schritten S306 oder S309 von dem Vermessungsinstrument 10 vermessen werden, so dass deren Positionen auf dem Schemabild angezeigt werden können. Außerdem können Positionsdaten, die auf dem Schemabild in den Schritten S306 oder S309 anzuzeigen sind und die den jeweiligen Absteckpunkten (Q₁, Q₂, ..., Q₇), dem Ziel (T) und den Messpunkten (R₁, R₂) entsprechen, durch den Horizontalwinkel θh, die Höhe θv und die Schrägentfernung L dargestellt werden. In diesem Fall kann der Horizontalwinkel θh bezüglich einer Basislinie H (Horizontalwinkel-Basislinie) definiert werden, die mittels einer Eingabevorrichtung, z.B. einer Zeigervorrichtung 30 willkürlich bestimmt wird.
In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden dreidimensionale Koordinaten (z.B. Vermessungskoordinaten) von Absteckpunkten und Messpunkten, die schon vermessen worden sind, in Korrespondenz zu Bildkoordinaten des Schemabildes gesetzt. Das Vermessungssystem des vorliegenden Ausführungsbeispiels verfügt deshalb über Funktionen, durch die Daten berechnet und angezeigt werden, die auf die Beziehungen zwischen mehreren Punkten bezogen sind, d.h. den Abstand zwischen zwei beliebigen, durch die Zeigervorrichtung 30 bezogenen Punkten, wie z.B. den Abstand zwischen Absteckpunkten (z.B. Q₁ und Q₂), den Abstand zwischen einem Absteckpunkt und einem Messpunkt (z.B. Q₃ und R₂) und dergleichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass der zu berechnende oder anzuzeigende Abstand nicht auf die Schrägentfernung beschränkt ist, sondern auch eine Vermessungsinformation, wie z.B. eine Horizontalentfernung, eine Höhendifferenz etc. sein kann. Außerdem kann das System mit Funktionen versehen werden, durch die sekundäre Vermessungsinformation berechnet und angezeigt wird, wie z.B. den Gesamtabstand zwischen mehreren fortlaufenden Absteckpunkten oder Messpunkten, einer Fläche, einem Volumen oder Winkeln, die durch drei oder mehr Punkte bestimmt sind.
Ferner ist das Vermessungssystem mit einer Funktion versehen, um die Beziehungen zwischen der Position der das Schemabild aufnehmenden Kamera, der Position des Vermessungsinstrumentes, den Positionen der Absteckpunkte und der Messpunkte und dergleichen als Anordnung in einer horizontalen Ebene anzuzeigen, wie in 9 veranschaulicht ist. Dabei können die äußeren Orientierungsparameter der digitalen Einzelbildkamera (DSC) bezogen auf das Vermessungsinstrument (TS) auf dem Bildschirm dargestellt werden. Es ist zu beachten, dass das Draufsichtbild nach 9 auf dem Bildschirm anstelle eines Schemabildes dargestellt werden kann, wenn in Schritt S306 und Schritt S309 einem in der Schaltergruppe 29 vorbestimmten Schalter eine entsprechende Betriebsfunktion zugedacht ist. Ferner kann in Schritt S308 das Draufsichtbild in dem Aufzeichnungsmedium 27 gespeichert werden. Bei dieser Gelegenheit kann das Drauf sichtbild so in dem Aufzeichnungsmedium 27 gespeichert werden, dass es mit dem Schemabild in der gleichen Gruppe enthalten ist.
Wie oben beschrieben, kann in dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eine mit einem Vermessungsinstrument erhaltene Vermessungsinformation in einfacher und passender Weise mit Positionen innerhalb eines mit einer Kamera aufgenommenen Schemabildes kombiniert werden, so dass die Position eines Ziels bezüglich eines Absteckpunktes von einer Bedienperson in einfacher Weise visuell und räumlich auf dem Schemabild oder dem Draufsichtbild erkannt werden kann. So kann eine Operation zur Absteckvermessung vergleichsweise effizient durchgeführt werden. Außerdem kann eine sekundäre Vermessungsinformation (z.B. ein Abstand, eine Fläche, ein Volumen, ein Winkel etc.) auf Grundlage sämtlicher Arten von Beziehungen zwischen Absteckpunkten und Messpunkten erhalten werden, indem auf dem Bildschirm auf die Absteckpunkte und die Messpunkte hingewiesen wird.
In dem ersten Ausführungsbeispiel können ferner äußere und innere Orientierungsparameter einfach und schnell berechnet werden, auch wenn die in der Vermessung verwendete digitale Einzelbildkamera nicht eine eigens für die Messung bestimmte Kamera ist und ihre inneren Orientierungsparameter infolge einer Brennweitenänderungsfunktion oder Fokussierfunktion nicht bekannt sind.
Die digitale Einzelbildkamera kann an einen Drucker 45 angeschlossen werden und das Schemabild oder das Draufsichtbild, das an der Anzeige dargestellt wird, ausgedruckt werden, so dass die Vermessungsoperation unter Bezugnahme auf dieses ausgedruckte Bild durchgeführt werden kann.
Die als Teil der inneren Orientierungsparameter beschriebene Verzerrung ist vernachlässigbar klein, wenn ein Objektiv mit langer Brennweite, z.B. ein Teleobjektiv, verwendet wird, um ein Schemabild aufzunehmen. So können die Parameter (D₂, D₄, D₆, N₁, N₂) der inneren Orientierungsparameter vernachlässig werden, so dass als unbekannte innere Orientierungsparameter nur die Parameter (f, X_c, Y_c) übrig bleiben. Fünf dreidimensional angeordnete Kontrollpunkte P_i reichen aus, um die inneren Orientierungsparameter (f, X_c, Y_c) zu ermitteln. Ist außerdem die Versetzung des Hauptpunktes aus der Bildmitte vernachlässigbar, d.h. sind die unsymmetrischen Komponenten der Verzerrung und die Verzerrungskomponenten vierter und sechster Ordnung vernachlässigbar, so sind die zu ermittelnden inneren Orientierungsparameter die Parameter (f, D₂), so dass vier Kontrollpunkte ausreichen, um die innere Orientierung vorzunehmen. Ist die Zahl an inneren Orientierungsparametern klein, so ist, wie oben beschrieben, die Zahl an Kontrollpunkten, die für die innere Orientierung erforderlich sind, verringert, wodurch Zeit und Mühe, die für die Vermessung aufzuwenden sind, reduziert sind.
Obgleich in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die digitale Einzelbildkamera 20 bezüglich des Vermessungsinstrumentes 10 beliebig positioniert wird, kann die digitale Einzelbildkamera 20 durch Vorsehen einer Vorrichtung zum Montieren der Kamera auf dem Vermessungsinstrument 10 in einer Position angeordnet werden, die optisch äquivalent der Position des Zielfernrohrs 10a (vgl. 3) des Vermessungsinstrumentes 10 ist. In diesem Fall kann die Zahl an Kontrollpunkten verringert werden, da die Zahl an unbekannten äußeren Orientierungsparametern reduziert ist. Ist ferner die digitale Einzelbildkamera in einer Position angeordnet, die optisch äquivalent der Position des Zielfernrohrs 10a ist, so kann das Vermessungsinstrument eine Vorrichtung sein, die lediglich eine Winkelmessung vornimmt, z.B: ein Theodolit.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 10 ein Vermessungssystem gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Das zweite Ausführungsbeispiel entspricht zum großen Teil dem ersten Ausführungsbeispiel. Es werden deshalb nur diejenigen Aspekte erläutert, die von dem ersten Ausführungsbeispiel verschieden sind. Auf diejenigen Komponenten, die denen des ersten Ausführungsbeispiels gleich sind, wird mit den gleichen Bezugszeichen Bezug genommen.
10 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen elektrischen Aufbau des Vermessungssystems des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird eine herkömmliche, beispielsweise handelsübliche digitale Einzelbildkamera 20' verwendet, um ein Schemabild eines Vermessungsbereichs oder Vermessungsfeldes aufzunehmen. Zunächst wird die digitale Einzelbildkamera 20' über ein Schnittstellenkabel an einen Computer 40 angeschlossen. Der Computer 40 ist beispielsweise ein Notebook-Personalcomputer (PC). Ein Schemabild des Vermessungsbereichs, das von der digitalen Einzelbildkamera 20' aufgenommen ist, wird dann auf den Computer 40 übertragen. Schließlich wird der Computer 40 über ein Schnittstellenkabel an das Vermessungsinstrument 10 angeschlossen. Eine Eingabevorrichtung 41, z.B. eine Maus, ein Trackball, ein Joystick, oder eine Tastatur, sind an den Computer 40 angeschlossen. Entsprechend ist ein Aufzeichnungsmedium 42, z.B. eine Festplatte, eine DVD, eine magnetooptische Platte, eine IC-Karte oder dergleichen an den Computer 40 angeschlossen. Ferner sind auch eine Anzeige 43, z.B. eine LCD, eine Kathodenstrahlröhre etc., und eine Datenübertragungsvorrichtung 44 an den Computer 40 angeschlossen. Die Datenübertragungsvorrichtung 44 baut mittels drahtloser Kommunikation, z.B. unter Nutzung von Radio- oder Lichtsignalen, eine Datenkommunikation mit einem Personal-Digital-Assistant (PDA) 50 (der von einer absteckenden Bedienperson getragen wird) auf.
An den Computer 40 gesendete Bilddaten des Schemabildes können in dem Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichnet werden. Das Schemabild wird von einem in dem Computer 40 installierten Vermessungshilfsprogramm auf der Anzeige 43 dargestellt. Die Prozesse, die in den bis zu Schritt S102 nach 2 reichenden Schritten beschrieben sind, werden von dem Vermessungshilfsprogramm unter Nutzung des Vermessungsinstrumentes und des Computers 40 durchgeführt, so dass der auf das Schemabild bezogene Einzelaufnahme-Orientierungsprozess durchgeführt wird. So bestimmt eine Bedienperson mehrere Punkte (Pixel), die sich in einer dreidimensionalen Anordnung befinden, unter Verwendung einer in der Eingabevorrichtung 41 enthaltenen Zeigervorrichtung in dem auf der Anzeige 43 dargestellten Schemabild zu Kontrollpunkten P_i. Die Position der bestimmten Kontrollpunkte wird dann mit dem Vermessungsinstrument 10 vermessen. Das Vermessungshilfsprogramm berechnet dann die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und die inneren Orientierungsparameter (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) der digitalen Einzelbildkamera 20' (Parameter zum Zeitpunkt der Aufnahme des Schemabildes) aus den Bildkoordinaten der Bildpunkte P_i' der Kontrollpunkte P_i und den Vermessungskoordinaten der Kontrollpunkte P_i', die man aus den gemessenen Werten erhält. Dadurch werden die Projektionsbeziehungen zwischen den Bildkoordinaten und den Vermessungskoordinaten festgelegt. Das Vermessungshilfsprogramm empfängt die von dem Vermessungsinstrument erfassten Messdaten von dem Vermessungsinstrument 10 und stellt unter Bezugnahme auf die festgelegten Projektionsbeziehungen Markierungen oder gemessene Werte dar, welche die Positionen der Absteckpunkte und der Messpunkte auf dem Schemabild (das auf der Anzeige 43 dargestellt wird) anzeigen. Die Messdaten, die aufgenommenen Bilddaten, die inneren Orientierungsparameter, die äußeren Orientierungsparameter etc. werden miteinander verknüpft und in dem Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichnet.
In dem Computer 40 werden die auf den Schritt S302 nach 6 folgenden Schritte in ähnlicher Weise wie in dem ersten Ausführungsbeispiel entsprechend der Datenkommunikation mit dem Vermessungsinstrument 10 durchgeführt, so dass die erzeugten Bilddaten auf dem PDA 50 übertragen werden.
Wie oben beschrieben, erreicht man in dem zweiten Ausführungsbeispiel eine ähnliche Wirkung wie in dem ersten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine herkömmliche, handelsübliche digitale Einzelbildkamera verwendet werden. Das System kann zwar als Einrichtung aufgebaut sein, die ausschließlich darauf ausgelegt ist, die Vermessung zu unterstützen. Das Vermessungshilfsprogramm der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch in einem gewöhnlichen Computer (z.B. einem tragbaren Personalcomputer wie einem Notebook-Personalcomputer) installiert werden, so dass obiges Vermessungssystem zu geringen Kosten bereitgestellt werden kann.
Obgleich in dem zweiten Ausführungsbeispiel der Computer und das Vermessungsinstrument separat voneinander vorgesehen sind, kann das Computersystem auch mit dem Vermessungsinstrument integriert werden.
Unter Bezugnahme auf 11 bis 16 wird ein Vermessungssystem gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert.
11 ist ein Blockdiagramm, das den allgemeinen elektrischen Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zeigt, das ein Vermessungsinstrument und eine Kamera umfasst. Der allgemeine elektrische Aufbau des Vermessungssystems des dritten Ausführungsbeispiels ähnelt dem Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels, so dass im Folgenden nur diejenigen Teile beschrieben werden, die von dem zweiten Ausführungsbeispiel verschieden sind.
Das Vermessungssystem enthält ein Vermessungsinstrument 10', z.B. eine Gesamtstation, eine digitale Einzelbildkamera 20' und eine Vermessungshilfsvorrichtung 400. Der Unterschied zwischen dem Vermessungsinstrument 10 des zweiten Ausführungsbeispiels und dem Vermessungsinstrument 10' des dritten Ausführungsbeispiels liegt darin, dass das Vermessungsinstrument 10' kein Bildaufnahmesystem enthält, während das Vermessungsinstrument 10 ein solches Bildaufnahmesystem, d.h. das Objektiv 17, die Bilderzeugungsvorrichtung 18 und die Bildsignalverarbeitungsschaltung 19, enthält. Die Vermessungshilfsvorrichtung 400 kann ein Notebook-Computer (PC) oder ein PDA sein, der eine Eingabevorrichtung 41, ein Aufzeichnungsmedium 42, die Anzeige 43 und eine Systemsteuerschaltung 44 (entsprechend dem Computer 40 des zweiten Ausführungsbeispiels) enthält. Die anderen Komponenten sind die gleichen wie in dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die Vermessungshilfsvorrichtung 400 auch eine Schnittstellenschaltung enthält, die jedoch in 11 nicht gezeigt ist. Ferner ist ein später im Detail beschriebenes Vermessungshilfsprogramm in dem Aufzeichnungsmedium 42 der Vermessungshilfsvorrichtung 400 vorinstalliert.
Unter Bezugnahme auf die 11, 12 und 13 wird ein Messpunkt-Anzeigeprozess des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. 12 ist ein Flussdiagramm des Messpunkt-Anzeigeprozesses des dritten Ausführungsbeispiels, und 13 zeigt schematisch die Anordnung des Vermessungsinstrumentes und der Kamera in dem Vermessungssystem des dritten Ausführungsbeispiels.
Die Verfahrensschritte ab Schritt S401 bis S404 sind die gleichen wie in den Schritten S101 bis S104 nach 2. In Schritt S405 vermisst eine Bedienperson einen Messpunkt Q₁ mit dem Vermessungsinstrument 10'. Die gemessenen Werte oder Daten werden durch die Schnittstelle auf die Vermessungshilfsvorrichtung 400 übertragen. Die Vermessungskoordinaten des Messpunktes Q₁ werden dann in der Systemsteuerschaltung 440 der Vermessungshilfsvorrichtung 400 berechnet. In Schritt S406 werden die Bildkoordinaten (xq₁', yq₁') des dem Messpunkt Q₁ entsprechenden Bildpunktes Q₁' auf dem Schemabild aus den Vermessungskoordinaten des in Schritt S405 erhaltenen Messpunkte Q₁ sowie den äußeren Orientierungsparametern (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und den inneren Orientierungsparametern (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) abgeleitet, die in Schritt S404 berechnet werden. Dann wird eine Markierung (z.B. ein Messpunktzeichen wie P1, P2, ..., und dergleichen), die den Messpunkt Q_i oder die Messwerte anzeigt, in einer Position überlagert, die den Bildkoordinaten (xq_i, yq_i) entspricht, und auf der Anzeige 43 der Vermessungshilfsvorrichtung 400 dargestellt.
Wird in Schritt S407 festgestellt, dass die Vermessungsoperationen fortgesetzt werden, so werden die Operationen von Schritt S405 bis Schritt S406 wiederholt. Werden beispielsweise die Messpunkte Q₂ und Q₃ von dem Vermessungsinstrument 10' vermessen, so werden Markierungen und Zahlensymbole, welche die jeweiligen Messpunkte Q₂ und Q₃ oder deren gemessene Werte angeben, in dem auf der Anzeige 43 der Vermessungshilfsvorrichtung 400 dargestellten Schemabild an den den Bildpunkten Q₂' und Q₃' der Messpunkte Q₂ und Q₃ entsprechenden Punkten angezeigt. Ist dagegen die Vermessungsoperation abgeschlossen, so werden in Schritt S408 Bilddaten des Schemabildes, innere und äußere Orientierungsparameter der Kamera, Bildkoordinaten (oder eine Positionsinformation, die einen Punkt auf einem Schemabild anzeigt; z.B. eine Pixelposition darstellende Daten) der Bildpunkte Q₁', Q₂' und Q₃' sowie Schrägentfernungen, Vertikalwinkel und Horizontalwinkel der Messpunkte Q₁, Q₂ und Q₃ oder Messdaten (oder Messinformation) in den Vermessungskoordinaten miteinander verknüpft und in dem Aufzeichnungsmedium 27 aufgezeichnet. Dann endet der das Vermessungssystem der vorliegenden Ausführungsform nutzende Messpunkt-Anzeigeprozess. Die Bilddaten des Schemabildes, Bildkoordinatendaten (oder die Position eines Pixels angebende Daten) der Messpunkte, Messdaten etc. können in separaten Dateien oder einer einzigen Datei gespeichert werden.
Unter Bezugnahme auf 14 wird im Weiteren eine alternative Ausführungsform für das Vermessungssystem des dritten Ausführungsbeispiels beschrieben. 14 ist ein Flussdiagramm der Vermessungsoperation, die in dieser alternativen Ausführungsform vorgesehen ist.
In der in 12 beschriebenen Vermessungsoperation werden zunächst die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20' in dem Vermessungskoordinatensystem mittels Raumresektion abgeleitet (S404) und dann die Messpunkte jedes Mal, wenn ein Messpunkt gemessen wird, einzeln auf dem Schemabild angezeigt. Dagegen werden in dieser durch das Flussdiagramm nach 14 angegebenen alternativen Ausführungsform die Position und die Neigung der digitalen Einzelbildkamera 20' in dem Vermessungskoordinatensystem abgeleitet, nachdem für alle Messpunkte die durch das Vermessungsinstrument 10' vorgenommene Vermessung abgeschlossen worden ist, und dann den jeweiligen Messpunkten entsprechende Punkte gleichzeitig auf dem Schemabild angezeigt.
In den Schritten S410 und S411 erfolgt nämlich unter Verwendung des Vermessungsinstrumentes 10' eine kontinuierliche Vermessung mehrerer Messpunkte. Ist die Vermessung abgeschlossen, so nimmt die digitale Einzelbildkamera 20' in Schritt 412 ein Schemabild auf, das die in Schritt S410 vermessenen Messpunkte enthält. In Schritt S413 werden von einer Bedienperson mittels der Eingabevorrichtung 41 elf beliebige Messpunkte oder Pixel aus den auf dem Schemabild angezeigten Messpunkten als Kontrollpunkte ausgewählt. Die Korrespondenz zwischen den dreidimensionalen Koordinaten (Xp_i, Yp_i, Zp_i) der Messpunkte und der in Schritt S413 ausgewählten Kontrollpunkte P_i wird von der Bedienperson in Schritt S414 hergestellt.
In Schritt S415 werden, wie in Schritt S404 nach 12, die Position, die Neigung und die inneren Orientierungsparameter der digitalen Einzelbildkamera 20' gemäß der in Schritt S414 erhaltenen Korrespondenz zwischen den Kontrollpunkten P_i und den Vermessungskoordinaten mittels der Raumresektion berechnet. In Schritt S416 werden dann Bildkoordinaten des Schemabildes, die sämtlichen in Schritt S410 vermessenen Messpunkten entsprechen, aus den in Schritt S415 abgeleiteten äußeren und inneren Orientierungsparametern berechnet. Außerdem werden Markierungen, welche die Positionen oder Messwerte der Messpunkte anzeigen, dem Schemabild überlagert und auf der Anzeige 43 dargestellt. In Schritt S417 wird wie in Schritt S408 jeder Datensatz in dem Aufzeichnungsmedium 42 aufgezeichnet, womit die Vermessungsoperation der vorliegenden alternativen Ausführungsform endet.
Es ist zu beachten, dass gemäß den 12 und 14 in den Schritten S401 und S412 ein den Vermessungsbereich umgebendes Bild oder Schemabild aufgenommen wird. Es kann jedoch auch ein schon vorher aufgenommenes Bild als Schemabild verwendet werden. Außerdem kann das Vermessungssystem so ausgebildet werden, dass es die Bildaufnahme und die Vermessung gleichzeitig vornimmt. Dies wird durch eine Systemanpassung erreicht, durch die ein in der Schaltergruppe 14 zum Starten der Vermessung vorgesehener Schalter und ein in der Schaltergruppe 29 vorgesehener DSC-Auslöseschalter miteinander verbunden werden. Außerdem können die Schritte S401 bis S404 einen oder mehrere Tage vor den Schritten S405 bis S408 durchgeführt werden. In diesem Fall muss das Vermessungsinstrument wieder an derselben Stelle angeordnet werden. Wie in den Flussdiagramm nach 14 beschrieben, kann zudem die in Schritt S410 vorgesehene Vermessung durchgeführt worden sein, bevor die Bildzusammensetzung mit einem Schemabild erfolgt. Außerdem können schon vorher gemessene oder vorgegebene Messdaten, welche die Daten für die Dreiecksmarkierungen, Kartendaten beliebiger Art oder geografische Daten beinhalten, verwendet werden, anstatt die Vermessungsoperation nach Schritt S410 vorzunehmen.
Werden die äußeren Orientierungsparameter (X₀, Y₀, Z₀, ω, ϕ, κ) und die inneren Orientierungsparameter (f, D₂, D₄, D₆, N₁, N₂, X_c, Y_c) der digitalen Einzelbildkamera 20' unter Anwendung der Raumresektion berechnet, so können die Bildkoordinaten für den Bildpunkt, der einem in Schritt S405 und Schritt S410 nach 12 und 14 vermessenen Messpunkt entspricht, aus den Gleichungen (1) bis (5) gemäß den Vermessungskoordinaten, die aus den gemessenen Größen Schrägentfernung, Vertikalwinkel und Horizontalwinkel ermittelt werden, und den unter Anwendung der Raumresektion ermittelten äußeren und inneren Orientierungsparametern abgeleitet. In den Schritten S406 und S416 wird eine Markierung oder ein Messwert, die bzw. der einen Messpunkt darstellt, gemäß den Bildkoordinaten an dem dem Messpunkt entsprechenden Punkt (Pixel) auf dem Schemabild angezeigt.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 15 bis 17 ein Verfahren erläutert, um in den Schritten 406 und 416 nach den 12 und 13 Messpunkte auf der Anzeige 43 der Vermessungshilfsvorrichtung 400 anzuzeigen.
15 zeigt die Grundkonfiguration eines zum Anzeigen von Messpunkten bestimmten Fensters WN. In einem Fensterbalken TB an der Oberseite des Fensters WN sind eine Minimierschaltfläche, eine Maximierschaltfläche und eine Schließschaltfläche für das Fenster WN angeordnet. Unterhalb des Fensterbalkens TB ist ein Hauptmenü MM angeordnet. Unterhalb des Menüs MM befindet sich ein Schaltflächenmenü BM mit mehreren Schaltflächen, und unterhalb des Schaltflächenmenüs BM sind Textkästen TX1 bis TX8 angeordnet.
Die Testkästen TX1 bis TX8 sind Kästen, die dazu dienen, eine auf einen Messpunkt bezogene Vermessungsinformation anzuzeigen. Die in der oberen Reihe angeordneten Textkästen TX1 bis TX4 zeigen Elemente an, die auf die Inhalte bezogen sind, die in dem jeweiligen, in der unteren Reihe angeordneten Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt werden. In dem Textkasten TX5 wird der Name oder das Zahlensymbol eines Messpunktes angezeigt. In den Textkästen TX6 bis TX8 werden die Werte der X-, der Y- bzw. der Z-Koordinatenkomponente der Vermessungsdaten des in dem Textkasten TX5 angegebenen Messpunktes angezeigt.
Unterhalb der Textkästen TX5 bis TX8 ist eine Bilddarstellungsfläche IM zum Anzeigen des Schemabildes angeordnet. Rechts der Bilddarstellungsfläche IM längs deren Seite ist ein Rollbalken SC1 zum Verschieben des Schemabildes nach oben undr unten angeordnet. Längs der unteren Seite der Bilddarstellungsfläche IM ist ein Rollbalken SC2 zum Verschieben des Schemabildes nach rechts und links angeordnet.
Auf dem Schemabild, das innerhalb der Bilddarstellungsfläche IM dargestellt wird, werden schon vermessene Messpunkte Q-1 bis Q-11 beispielsweise in Form von schwarzen Kreisen angezeigt. Sind jedoch mehrere Messpunkte auf oder um die gleiche Sichtlinie angeordnet, so konzentrieren sich die Positionen der jeweiligen Messpunkte auf ein Pixel, wodurch die Unterscheidung der Messpunkte schwierig wird. Sind ferner die Messpunkte dicht angeordnet, wie z.B. die Messpunkte Q1 bis Q3, so sind die diesen Messpunkten entsprechenden Pixel einander benachbart oder befinden sich in unmittelbarer Nähe voneinander, wodurch die Unterscheidung der Messpunkte schwierig wird. Selbst wenn die Messpunkte bezogen auf dreidimensionale Vermessungsdaten voneinander getrennt sind und damit jeder Messpunkt unterschiedliche Koordinatenwerte hat, werden nämlich so die Messpunkte (oder die Messpunkte darstellende Markierungen) in dem zweidimensional projizierten Schemabild einander überlagert oder angehäuft. Einige der Messpunkte verschwinden deshalb aus dem Schemabild (dieser Zustand wird im Folgenden als Entartung bezeichnet).
In dem dritten Ausführungsbeispiel werden demnach entartete Messpunkte in der Weise angezeigt, wie in dem Flussdiagramm nach 16 gezeigt ist.
In Schritt S501 wird ein Punkt (z.B. ein Pixel) innerhalb der Bilddarstellungsfläche IM von einer Bedienperson mit der Zeigervorrichtung (Eingabevorrichtung 41) bestimmt. Ferner wird eine Entartungsschaltfläche DB in dem Schaltflächenmenü BM angeklickt und so in den EIN-Zustand gebracht. Als Zeigervorrichtung wird beispielsweise ein Tastenfeld oder ein Zeigerstift verwendet. Demnach wird eines der Pixel innerhalb der Bilddarstellungsfläche IM von der Bedienperson mit einem Zeigerstift angetippt und so ausgewählt. Ferner wird das Entartungstastenfeld DB mit dem Zeigerstift angetippt, so dass anschließend die aufeinanderfolgenden Prozesse ab Schritt S502 ausgeführt werden.
In Schritt S502 werden Messpunkten entsprechende Pixel innerhalb einer vorbestimmten Fläche um das Pixel abgesucht, das mit dem Zeigerstift bestimmt und ausgewählt ist. In Schritt S503 werden die Namen der erfassten Messpunkte und deren dreidimensionale Koordinatenwerte auf der Anzeige 43 in Form eines in 17 gezeigten Listenkastens aufgelistet (dabei kann zudem weitere, auf die Messpunkte bezogene Information aufgelistet werden). Die Werte der oben genannten dreidimensionalen Koordinaten können in dem Vermessungskoordinatensystem oder dem Kamerakoordinatensystem ausgedrückt werden. Das Koordinatensystem, auf das beim Auflisten der Koordinatenwerte Bezug genommen wird, kann durch eine vorbestimmte Operation umgeschaltet werden. Außerdem kann die Auflistreihenfolge der Messpunkte in Abhängigkeit der jeweiligen Koordinatenkomponentenwerte der Messpunkte in Tiefenrichtung, die von dem ausgewählten Koordinatensystem abhängen, festgelegt werden. Die oben genannte Liste kann für jedes Koordinatensystem erstellt werden. In Schritt S504 wird ein Messpunkt von einer Bedienperson mittels des Zeigerstiftes aus dem Listenkasten ausgewählt. In Schritt S505 wird innerhalb der Bilddarstellungsfläche IM nach 15 nur die Markierung angezeigt, die dem in Schritt S504 ausgewählten Messpunkten entspricht. Gleichzeitig werden der Name und die dreidimensionalen Koordinatenwerte für den Messpunkt in den jeweiligen Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt. Danach endet der vorliegende Prozess.
Die Koordinatenwerte, die in den Textkästen TX5 bis TX8 und in dem Listenkasten nach 17 angegeben sind, sind lediglich der Einfachheit halber in der gezeigten Weise angegeben und entsprechen nicht der tatsächlichen geometrischen Anordnung der in der Bilddarstellungsfläche IM angezeigten Messpunkte. Dies gilt in allen folgenden Ausführungsbeispielen für die Beziehungen zwischen der Position eines Messpunktes und der Koordinatenwerte.
Wie oben beschrieben, kann in dem dritten Ausführungsbeispiel selbst dann, wenn mehrere Messpunkte in derselben Blickrichtung vorhanden und deshalb auf dem Schemabild entartet sind, eine versehentliche oder fehlerhafte Vermessung eines Messpunktes vermieden werden, da die Liste der Messpunkte, die innerhalb der möglicherweise entarteten Fläche projiziert sind, dargestellt werden, wenn eine Bedienperson eines der Pixel in der Entartungsfläche bestimmt. Selbst wenn mehrere Messpunkte auf dem Schemabild entartet sind, kann zudem die Position eines Messpunktes an Hand visueller und numerischer Gesichtspunkte korrekt erkannt werden, da die Position des aus der Liste ausgewählten Messpunktes auf dem Schemabild angezeigt wird und auch ihre dreidimensionalen Koordinaten auf dem Bildschirm angezeigt werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 15 und 18 ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Abgesehen davon, wie die entarteten Messpunkte ausgedrückt werden, ist die Konfiguration des vierten Ausführungsbeispiel die gleiche wie die des dritten Ausführungsbeispiels.
In dem vierten Ausführungsbeispiel werden, wie in 18 gezeigt, Messpunkte auf eine horizontale Ebene projiziert und ihre Anordnung in der Bilddarstellungsfläche IM als Draufsicht dargestellt, wenn die Entartungsschaltfläche DB von einer Bedienperson angetippt wird. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Projektion jedes Messpunktes auf die horizontale Ebene auf den dreidimensionalen Koordinaten dieses Messpunktes beruht. Auch wenn die Messpunkte auf dem Schemabild entartet sind, müssen sie in der horizontalen Ebene nicht entartet sein (insbesondere, wenn die Entartung dadurch verursacht wird, dass die Messpunkte in derselben Blickrichtung angeordnet sind), so dass eine Bedienperson die Messpunkte voneinander unterscheiden kann. Wird ein Messpunkt in der horizontalen Ebene bestimmt, so werden der Name oder das Zahlensymbol des Messpunktes und dessen dreidimensionale Koordinatenwerte auch in den drei Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt.
Wie oben beschrieben, ist die Wirkung in dem vierten Ausführungsbeispiel ähnlich der in dem dritten Ausführungsbeispiel. Da außerdem in dem vierten Ausfüh rungsbeispiel Messpunkte in der horizontalen Ebene angezeigt werden, kann die räumliche Anordnung der Messpunkte, die auf dem Schemabild entartet sind, viel einfacher erkannt werden.
Es ist darauf hinzuweisen, dass Messpunkte auf eine beliebig bestimmte Ebene, z.B. eine vertikale Ebene, projiziert werden können, so dass die Anordnung der entarteten Messpunkte nicht in einer horizontalen Ebene, sondern in dieser bestimmten Ebene angezeigt wird.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 15 und 19 ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Abgesehen davon, wie die entarteten Messpunkte ausgedrückt werden, ist die Konfiguration in dem fünften Ausführungsbeispiel die gleiche wie in dem dritten Ausführungsbeispiel.
In dem fünften Ausführungsbeispiel bestimmt eine Bedienperson beispielsweise mit dem Zeigerstift auf dem Bildschirm nach 15 eine Fläche, welche die entarteten Messpunkte enthält. Diese bestimmte Fläche ist beispielsweise ein Rechteck, ein Kreis oder dergleichen. In 19 ist die bestimmte Fläche eine rechteckige Fläche. Werden zwei Punkte innerhalb der Bilddarstellungsfläche IM von der Bedienperson mit dem Zeigerstift bestimmt, so wird eine rechteckige Fläche "A" festgelegt, deren Diagonale durch diese beiden Punkte definiert ist.
Ist die die entarteten Messpunkte (z.B. leere weiße Kreise) enthaltende Fläche "A" festgelegt, so wird der die Fläche "A" umgebende Rahmen angezeigt. Wird ferner die Entartungsschaltfläche DB angetippt, so erscheint unterhalb des Rollbalkens SC2 ein Dialogkasten DG1, so dass die rechteckige Fläche "A" in dem Dialogkasten DG1 vergrößert dargestellt wird. Wird ein Messpunkt aus dem vergrößerten Bild in dem Dialogkasten DG1 ausgewählt, so ändert sich die Darstellung dieses ausgewählten Messpunktes, so dass dieser von den anderen Messpunkten unterscheidbar wird. Der Name des ausgewählten Messpunktes und dessen dreidimensionale Koordinatenwerte werden gemeinsam in den Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt. Außerdem wird die Darstellung des ausgewählten Messpunktes auch auf dem Schemabild der Bilddarstellungsfläche IM geändert (z.B. ausgehend von einem weißen oder leeren Kreis auf einen Doppelkreis, dessen innerer Kreis schwarz ist).
Wie oben beschrieben, ist die Wirkung des fünften Ausführungsbeispiels ähnlich der des dritten Ausführungsbeispiels. In dem fünften Ausführungsbeispiel wird die bestimmte Fläche zudem vergrößert und dann angezeigt, so dass sie auch dann wirksam ist, wenn die Messpunkte in dem Real- oder Objektraum dicht angeordnet sind.
Die Fläche "A", die durch einen Rahmen bestimmt ist, kann so konfiguriert sein, dass sie gezogen werden kann. Außerdem kann wie in dem fünften Ausführungsbeispiel eine vorbestimmte Fläche um ein Pixel, das bestimmt worden ist, vergrößert werden. In diesem Fall ist der für die Flächenbestimmung vorgesehene Rahmen unbedeutend.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 15 und 20 ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Abgesehen davon, wie die bestimmten Messpunkte ausgedrückt werden, ist die Konfiguration in dem sechsten Ausführungsbeispiel die gleiche wie in dem dritten Ausführungsbeispiel.
In dem fünften Ausführungsbeispiel erscheint der ein vergrößertes Bild der bestimmten Fläche "A" anzeigende Dialogkasten DG1, wenn sich die Entartungsschaltfläche DB nach der Bestimmung der Fläche "A" im EIN-Zustand befindet. Dagegen erscheint in dem sechsten Ausführungsbeispiel anstelle des Dialogkastens DG1 ein Dialogkasten DG2, wenn die Fläche "A" bestimmt und die Entartungsschaltfläche DB betätigt wird. Der Dialogkasten DG2 stellt die Positionsbeziehung zwischen den innerhalb der bestimmten Fläche "A" vorhandenen Messpunkten durch ein Balkendiagramm BG in Abhängigkeit der Entfernung (Koordinate) jedes Messpunktes in Bildtiefenrichtung dar. Oberhalb und längs des Balkendiagramms BG wird eine Skala in Tiefenrichtung (z.B. 5m oder 6m) angezeigt. Innerhalb des Balkendiagramms BG werden kastenartige Markierungen (z.B. M1, M2 und M3) angezeigt, die den jeweiligen Messpunkten innerhalb der Fläche "A" entsprechen. Unterhalb des Balkendiagramms BG werden die Namen oder Zah lensymbole entsprechend den jeweiligen Messpunkten (z.B. Q-1, Q-2 und Q-3) für jede der Markierungen (z.B. M1, M2 und M3) angezeigt, die innerhalb des Balkendiagramms BG dargestellt werden.
Innerhalb des Balkendiagramms GB gibt eine schraffierte Fläche den Bereich in Tiefenrichtung an, der in dem Dialogkasten DG2 angezeigt wird. So werden innerhalb des Balkendiagramms nur Messpunkte angezeigt, deren Koordinatenwerte bezogen auf die Tiefenrichtung innerhalb des schraffierten Bereichs liegen. Der Bereich (schraffierte Fläche) ist beispielsweise mit einem Rollbalken SC3 steuerbar, der unterhalb des Balkendiagramms BG angeordnet ist. In 20 ist zwar der Darstellungsbereich (schraffierte Fläche) mit dem Rollbalken SC3 maximal bestimmt, er kann jedoch auch minimal bestimmt sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass das Minimum und das Maximum des Darstellungsbereichs (schraffierte Fläche) über ein mittels eines oder mehrerer Textkästen bestimmten Zahlensymbols bestimmt werden kann. Außerdem kann die Skala, die dem Balkendiagramm zugeordnet ist, vergrößert/verkleinert werden. In 20 ist der Bereich des Balkendiagramms BG auf den Bereich von etwas weniger als 5 m bis etwas mehr als 8 m voreingestellt. Er kann jedoch auch beispielsweise auf den Bereich von 6 m bis 7 m vergrößert werden.
Wenn eine einem der Messpunkte (z.B. Q-3) entsprechende Markierung (z.B. M2) aus den innerhalb des Balkendiagramms BG angezeigten Messpunkten ausgewählt wird, so wird die Darstellung dieser Markierung (M2) so geändert, dass diese geänderte Markierung gegenüber den anderen Markierungen (M1, M3) unterschiedlich ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel wird einem weißen leeren Kasten mittig ein Querbalken hinzugefügt. Der Name oder das Zahlensymbol des ausgewählten Messpunktes und dessen dreidimensionale Koordinatenwerte werden gemeinsam in den Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt. Außerdem wird auch die Darstellung des ausgewählten Messpunktes auf dem Schemabild der Bilddarstellungsfläche IM geändert.
Wie oben beschrieben, ist die Wirkung des sechsten Ausführungsbeispiels ähnlich der des dritten Ausführungsbeispiels.
Unter Bezugnahme auf 15, 21 und 22 wird im Folgenden ein siebentes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. Abgesehen davon, wie entartete Messpunkte dargestellt werden, ist die Konfiguration in dem siebenten Ausführungsbeispiel die gleiche wie in dem dritten bis sechsten Ausführungsbeispiel.
Das siebente Ausführungsbeispiel stellt eine Möglichkeit bereit, die entarteten Messpunkte in dem in der Bilddarstellungsfläche IM dargestellten Schemabild direkt anzuzeigen. Wird beispielsweise das Entartungsschaltfeld DB in dem Fenster WN nach 15 angetippt, so wird das Schemabild in der Bilddarstellungsfläche IM durch das in 21 gezeigte Bild ersetzt. Ein Messpunkt wird durch einen Kreis dargestellt, dessen Durchmesser dem Koordinatenwert längs der Tiefenrichtung des Bildes entspricht. Beispielsweise nimmt der Kreisdurchmesser proportional zu dem Koordinatenwert längs der Tiefenrichtung zu oder ab. Liegen zwei oder mehr Kreise übereinander, so wird der kleinere Kreis dem größeren Kreis überlagert, wie in 21 gezeigt ist. Sind ferner mehrere Messpunkte auf derselben Sichtlinie angeordnet, so werden sie durch mehrere konzentrische Kreise dargestellt, wie in 22 gezeigt ist. Wählt beispielsweise eine Bedienperson wie in dem dritten Ausführungsbeispiel ein Pixel um eine Entartungsfläche des Schemabildes herum aus, so werden Messpunkte innerhalb eines vorbestimmten Bereichs um das ausgewählte Pixel herum gesucht. Die innerhalb des Bereichs um den ausgewählten Punkt herum erfassten Messpunkte werden dann in einem in der Systemsteuerschaltung 440 vorgesehenen Speicher gespeichert, und es wird der der Kamera am nächsten angeordnete Messpunkt ausgewählt. So werden der Name oder das Zahlensymbol und dreidimensionale Koordinatenwerte für den der Kamera am nächsten angeordneten Messpunkt in den Textkästen TX5 bis TX8 dargestellt. Tippt die Bedienperson weiterhin ein Pixel innerhalb der ausgewählten Fläche oder des ausgewählten Bereichs an, so wird wiederum ein weiterer Messpunkt aus den in dem Speicher gespeicherten Messpunkten ausgewählt und dessen Name oder Zahlensymbol und dessen Koordinatenwerte in den Textkästen TX5 bis TX8 dargestellt. Dieser Prozess wird zyklisch durchgeführt, so dass bei Erreichen des am weitesten entfernt angeordneten Messpunk tes und bei einem weiteren Antippen wieder der am nächsten angeordnete Messpunkt ausgewählt wird.
Unter Bezugnahme auf 23 und 24 wird im Folgenden eine alternative Ausführungsform des siebenten Ausführungsbeispiels erläutert. In 23 sind die Kreise mit unterschiedlichen Farben ausgefüllt dargestellt, wenn mehrere Kreise wegen Entartung einander überlagert sind. Sind mehrere Kreise auf derselben Sichtlinie angeordnet, so werden sie wie in 24 gezeigt dargestellt. In diesem Fall können die die Kreise ausfüllenden Farben auf vorbestimmte Farbabstufungen voreingestellt sein. Beispielsweise wird mit Zu- oder Abnahme des Koordinatenwertes längs der Tiefenrichtung die Farbe allmählich dunkel. Im übrigen ist die Konfiguration die gleiche wie in dem siebenten Ausführungsbeispiel.
Wie oben beschrieben, haben das siebente Ausführungsbeispiel und dessen alternative Ausführungsform eine ähnliche Wirkung wie das dritte bis sechste Ausführungsbeispiel. Zudem wird in dem siebenten Ausführungsbeispiel und dessen alternativer Ausführungsform die Entartungsfläche direkt auf dem Schemabild dargestellt, so dass eine Bedienperson die Entartungsfläche von Messpunkten auf dem Schemabild einfach erkennen kann. In der alternativen Ausführungsform wird jeder Kreis durch eine separate Farbe dargestellt, so dass jeder Messpunkt deutlich einfacher bestimmt werden kann.
In dem siebenten Ausführungsbeispiel wird ein Messpunkt aus den Messpunkten ausgewählt, die in dem Speicher in einer Folge gespeichert sind; die Auswahl kann durch direkte Bestimmung eines Kreises mittels eines Zeigerstiftes oder dergleichen vorgenommen werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf 25 ein achtes Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Das achte Ausführungsbeispiel ist ähnlich dem siebenten Ausführungsbeispiel, und 25 entspricht 21 oder 23 des siebenten Ausführungsbeispiels. In dem siebenten Ausführungsbeispiel werden entartete Messpunkte durch Kreise verschiedener Durchmesser auf dem Schemabild dargestellt. Dagegen wird in dem achten Ausführungsbeispiel eine Entartung der Messpunkte durch Figuren dargestellt, die unterschiedliche Formen haben. Beispielsweise wird ein nicht-entarteter Messpunkt durch einen Kreis dargestellt. Sind zwei Messpunkte in enger räumlicher Nähe zueinander angeordnet und ihre Markierungen einander überlagert oder entartet, so werden sie durch eine Markierung "x" dargestellt. Sind drei oder mehr Messpunkte entartet, so werden sie durch ein Polygon dargestellt, wobei die Zahl der Ecken der Zahl der entarteten Messpunkte entspricht. Jede der Ecken kann einem jeweiligen der Fläche bestimmten Messpunkt entsprechen, so dass bei der Bestimmung eine der Ecken durch eine Bedienperson mittels einer Zeigervorrichtung der Name oder das Zahlensymbol und dreidimensionale Koordinatenwerte, die dieser Ecke entsprechen, in den Textkästen TX5 bis TX8 dargestellt werden. Ferner kann jede Seite des Polygons einem jeweiligen Messpunkt entsprechen. Bewegt man sich von oben im Uhrzeigersinn, so entsprechen beispielsweise die Seiten zunächst dem nächsten und dann immer weiter entfernten Messpunkten, so dass der Name oder das Zahlensymbol und dreidimensionale Koordinatenwerte entsprechend der Auswahl der Seite dargestellt werden. Es ist darauf hinzuweisen, dass 25 nur ein Beispiel für ein im vorliegenden Ausführungsbeispiel angewendetes Darstellungsverfahren zeigt. Die in 25 angegebenen Polygone weisen keine Konsistenz mit der Zahl der in 15 angegebenen Messpunkten auf.
26 beschreibt eine alternative Ausführungsform des achten Ausführungsbeispiels, um die Entartung darzustellen. In 25 des achten Ausführungsbeispiels werden unterschiedliche Symbole verwendet, um jeden separaten Satz von entarteten Messpunkten auf dem Schemabild darzustellen. Dagegen wird in der alternativen Ausführungsform eine Position, die einen Satz von entarteten Messpunkten darstellt, durch einen Kreis angezeigt, während die Zahl der entarteten Messpunkte durch die Zahl abgezweigter Linien dargestellt wird, die von dem Kreis abgehen. Obige Position kann durch das Mittel der Positionen der in dem Satz enthaltenen Messpunkte definiert sein. Jede der abgezweigten Linien kann einem jeweiligen Messpunkt entsprechen, so dass der Name oder das Zahlensymbol jedes entarteten Messpunktes am Ende der jeweiligen abgezweigten Linie angezeigt wird. Bestimmt eine Bedienperson eine der abgezweigten Linien, so werden der Name oder das Zahlensymbol und die dreidimensionalen Koordina tenwerte in den Textkästen TX5 bis TX8 angezeigt. Wird ein Messpunkt ausgewählt, so kann ferner die den Entartungssatz darstellende Position auf die Position des ausgewählten Messpunktes umgeschaltet werden. Außerdem kann für einen singulären Messpunkt (nicht-entarteter Messpunkt) nur der Name oder das Zahlensymbol angezeigt werden.
Wie oben beschrieben, hat das achte Ausführungsbeispiel die gleiche Wirkung wie das siebente Ausführungsbeispiel.
Unter Bezugnahme auf 27 und 28 wird im Folgenden ein neuntes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erläutert. In dem neunten Ausführungsbeispiel wird eine Markierung (z.B. ein Kreis), deren Größe der Zahl an entarteten Messpunkten entspricht, in der Mitte der entarteten Messpunkte angezeigt, wenn das Entartungsschaltfeld DB angetippt wird und die Messpunkte infolge eines innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegenden Abstandes zwischen den Messpunkten auf dem Schemabild als Anhäufung oder Satz von entarteten Messpunkten ermittelt werden. Andernfalls können Markierungen mit zwei unterschiedlichen Größen verwendet werden, um anzugeben, dass eine Entartung vorliegt. Ferner kann in einer alternativen Ausführungsform die Farbe der Markierung zwischen einem entarteten Messpunkt und einem nicht-entarteten Messpunkt geändert werden, wie in 28 gezeigt ist. In 28 wird die Entartungsfläche durch mehrere Kreise dargestellt; sie kann auch als ein Kreis (z.B. als Zentrum des Mittelwertes der zweidimensionalen Koordinaten der in dem Entartungssatz enthaltenen Messpunkte) angezeigt werden, der den Satz entarteter Messpunkte darstellt (nicht gezeigt). In einem weiteren alternativen Beispiel können ein singulärer Messpunkt und entartete Messpunkte durch unähnliche Namenstypen voneinander unterschieden werden, wenn die Namen der Messpunkte neben jedem Messpunkt angezeigt werden. Beispielsweise können ein singulärer Messpunkt und ein entarteter Messpunkt dadurch voneinander unterschieden werden, ob sie durch einen Großbuchstaben oder einen Kleinbuchstaben angezeigt werden, so dass singuläre Messpunkte beispielsweise durch m₁–m_n und entartete Messpunkte durch M₁–M_n dargestellt werden (das Suffix entspricht dem Zahlensymbol des jeweiligen Messpunktes).
Wie oben beschrieben, hat das neunte Ausführungsbeispiel eine ähnliche Wirkung wie das achte Ausführungsbeispiel.
Obgleich in den vorliegenden Ausführungsbeispielen die Kontrollpunkte mittels einer Zeigervorrichtung beliebig auf dem Schemabild bestimmt werden, ist es auch möglich, ein Bild eines Referenzmaßstabs, dessen Abmessungen bekannt sind, oder Referenzmarkierungen mit beliebigen Positionen auf dem Schemabild aufzunehmen und diese zur Berechnung der äußeren Orientierungsparameter als Kontrollpunkte zu betrachten. In diesem Fall können die Punkte auf dem Referenzmaßstab oder die Referenzmarkierungen mit einer Zeigervorrichtung oder dergleichen auf dem Schemabild bestimmt werden. Außerdem ist es bei Verwendung des Referenzmaßstabs oder der Referenzmarkierungen möglich, die Kontrollpunkte auf dem Schemabild durch eine Bildbearbeitung automatisch zu erfassen.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen ist ein Vermessungsinstrument, das Schrägentfernungen und Winkel (Vertikal- und Horizontalwinkel) messen kann, wie z.B. eine Gesamtstation, beispielhaft angeführt. Es kann jedoch ein beliebiges Vermessungsinstrument verwendet werden, das in der Lage ist, dreidimensionale Koordinaten in einem bestimmten Koordinatensystem zu messen. Beispielsweise kann als Vermessungsinstrument ein Theodolit in Kombination mit einem elektronischen Entfernungsmesser, einem GPS etc. verwendet werden. Außerdem sind die Winkelwerte nicht auf den Vertikal- und den Horizontalwinkel beschränkt. Tatsächlich können andere Winkelarten genutzt werden. Beispielsweise kann ein Winkel genutzt werden, der zwischen zwei beliebigen Punkten in einer schrägen Ebene erzeugt wird.
In dem dritten bis neunten Ausführungsbeispiel wurden mit einem PDA arbeitende Systeme beschrieben. Die auf den PDA bezogenen Funktionen können jedoch auch in dem Vermessungsinstrument oder der digitalen Einzelbildkamera integriert sein.
In den vorliegenden Ausführungsbeispielen wird ein digitales Bild von einer digitalen Einzelbildkamera erfasst. Es kann jedoch eine Bildaufnahmevorrichtung beliebiger Art verwendet werden, sofern diese am Ende ein digitales Bild erzeugt, wie z.B. eine digitale Videokamera oder dergleichen.
In dem dritten Ausführungsbeispiel wird eine Liste von entarteten Messpunkten angezeigt, worin festgestellt wird, dass innerhalb einer Fläche um ein ausgewähltes Pixel herum mehrere Messpunkte entartet sind. Statt dessen kann auch ein Alarm oder eine Meldung vorgesehen sein, um vor einer Entartung zu warnen. Außerdem können die in dem dritten bis neunten Ausführungsbeispiel vorgesehenen Anzeigeverfahren in Kombination miteinander eingesetzt werden.
In dem dritten bis neunten Ausführungsbeispiel wird eine auf einen Messpunkt bezogene Vermessungsinformation mit einem Vermessungsinstrument vermessen. Obige Ausführungsbeispiele können jedoch auch auf eine Entartung angewendet werden, die auftritt, wenn auf dem Schemabild Punkte angezeigt werden; diese Punkte sind Punkte, die auf vorgegebene geografische Daten beliebiger Art, zur Vornahme einer Absteckvermessung bezogene Positionsdaten bezogen sind, oder beliebige Punkte, die mit einer Eingabevorrichtung auf dem Schemabild bestimmt werden. Weiterhin kann es auch auf eine Entartung angewendet werden, die auftritt, wenn die oben genannten Punkte und Messpunkte, die mit einem Vermessungsinstrument vermessen werden, gleichzeitig in demselben Schemabild angezeigt werden.
Werden jedoch Vermessungsdaten in verschiedenen Koordinatensystemen ausgedrückt, so müssen die Koordinaten der Vermessungsdaten zuvor auf ein einheitliches Koordinatensystem transformiert werden. Das gleiche gilt, wenn Messpunkte auf dem Schemabild angezeigt werden oder eine Korrespondenz zwischen Kontrollpunkten und dem Schemabild hergestellt wird, z.B. wenn Messpunkte angezeigt werden, die in verschiedenen Koordinatensystemen dargestellt werden. Ein weiteres Beispiel hierfür ist, wenn vorgegebene Vermessungsdaten teilweise als Kontrollpunkte genutzt werden und wenn das Koordinatensystem für die vorgegebenen Vermessungsdaten und das in dem realen Vermessungsfeld verwendete Vermessungskoordinatensystem verschieden voneinander sind. In den oben genannten Fällen können die vorgegebenen Vermessungsdaten auf die Vermessungskoordinaten transformiert werden. Umgekehrt zu dem oben Beschriebenen können ferner die Daten in dem Vermessungskoordinatensystem auf das Koordinatensystem transformiert werden, das in den vorgegebenen Vermessungsdaten genutzt wird. Außerdem können diese Daten auf ein beliebiges Koordinatensystem transformiert werden.
In dem dritten bis neunten Ausführungsbeispiel wird Form oder Farbe einer einen Messpunkt darstellenden Markierung in Abhängigkeit der Entfernung von einer digitalen Einzelbildkamera geändert. Diese Änderung kann jedoch auch in Abhängigkeit der Entfernung von einem Vermessungsinstrument vorgenommen werden.
Ferner werden in dem zweiten bis neunten Ausführungsbeispiel Positionsdaten der Messpunkte oder Absteckpunkte von einem Vermessungsinstrument über ein Schnittstellenkabel auf einen Computer/Vermessungshilfsvorrichtung übertragen; die Positionsdaten können jedoch auch mit einer Eingabevorrichtung, z.B. einer Tastatur oder dergleichen, eingegeben werden.
Es wurden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Dem Fachmann sind jedoch offensichtlich eine Vielzahl von Modifizierungen und Änderungen möglich, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen.
Die vorliegende Offenbarung nimmt Bezug auf den in den Japanischen Patentanmeldungen Nr. 2002-185686 (eingereicht am 26. Juni 2002) und 2002-188125 (eingereicht am 27. Juni 2002) enthaltenen Gegenstand, der in seiner Gesamtheit durch Bezugnahme ausdrücklich in die vorliegende Offenbarung mit einbezogen ist.

Claims

Vermessungssystem, umfassend: eine eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes berechnet, wobei das Schemabild einen Absteckpunkt enthält; eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz zwischen dreidimensionaler Positionsinformation des Absteckpunktes und zweidimensionaler Positionsinformation eines dem Absteckpunkt entsprechenden Punktes auf dem Schemabild herstellt; und eine Bildverarbeitungseinheit, die ein Symbol zum Anzeigen der Position des Absteckpunktes dem Schemabild gemäß der genannten Korrespondenz überlagert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Vermessungsvorrichtung, die imstande ist, die Messinformation für den Messpunkt zu ermitteln.
System nach Anspruch 2, wobei die Positionsbeziehung aus einer Beziehung zwischen dreidimensionaler Messinformation von mit dem Vermessungsinstrument ermittelten Kontrollpunkten und zweidimensionaler Positionsinformation eines den Kontrollpunkten entsprechenden Punktes auf dem Schemabild berechnet wird, und wobei die Kontrollpunkte auf dem Schemabild bestimmt werden.
System nach Anspruch 2, wobei die Vermessungsvorrichtung eine Bildaufnahmevorrichtung umfasst, die imstande ist, ein vergrößertes Bild aufzunehmen, das eine höhere Vergrößerung als das Schemabild hat, und wobei das vergrößerte Bild einer Zielrichtung der Vermessungsvorrichtung dem Schemabild überlagert werden kann.
System nach Anspruch 1, wobei die Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit ferner eine Korrespondenz zwischen der Messinforma tion des Messpunktes und zweidimensionaler Positionsinformation eines dem Messpunkt entsprechenden Punktes auf dem Schemabild herstellt und die Bildverarbeitungseinheit imstande ist, die Position des Messpunktes auf dem Schemabild anzuzeigen.
System nach Anspruch 5, wobei die Messinformation des Messpunktes bekannte Messinformation enthält.
System nach Anspruch 6, wobei die bekannte Messinformation vorgegebene geografische Daten enthält und die Bildverarbeitungseinheit ein Symbol zum Anzeigen der den vorgegebenen geografischen Daten entsprechenden Position dem Schemabild überlagert.
System nach Anspruch 1, wobei die Darstellung des Absteckpunktes vor Abschluss einer Absteckoperation unterschiedlich zu der nach Abschluss der Absteckoperation ist.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit eine Draufsicht erzeugt, die mindestens eine der Beziehungen zwischen der Position, in der das Schemabild aufgenommen wird, der Position des Absteckpunktes, der Position des Messpunktes und der Position der Vermessungsvorrichtung anzeigt.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit ferner sekundäre Vermessungsinformation dem Schemabild überlagert und diese sekundäre Vermessungsinformation auf Grundlage von Beziehungen zwischen dem Absteckpunkt und dem Messpunkt abgeleitet wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit ferner sekundäre Vermessungsinformation dem Schemabild überlagert und diese sekundäre Vermessungsinformation auf Grundlage von Beziehungen zwischen mehreren Messpunkten abgeleitet wird.
System nach Anspruch 10, ferner umfassend eine Bildanzeigevorrichtung, die das Schemabild auf einem Bildschirm anzeigt; und eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht; wobei die auf die sekundäre Vermessungsinformation bezogenen Positionen der Absteckpunkte und der Messpunkte festgelegt werden, indem von den Absteckpunkten und den Messpunkten auf dem Schemabild unter Verwendung der Eingabevorrichtung mindestens zwei Punkte bestimmt werden.
System nach Anspruch 11, ferner umfassend eine Bildanzeigevorrichtung, die das Schemabild auf einem Bildschirm anzeigt; und eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht; wobei die auf die sekundäre Vermessungsinformation bezogenen Positionen der Messpunkte festgelegt werden, indem von den mehreren Messpunkten auf dem Schemabild unter Verwendung der Eingabevorrichtung mindestens zwei Punkte bestimmt werden.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Bildanzeigevorrichtung, wobei das Schemabild, in dem eine Position des Absteckpunktes angezeigt wird, auf einem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellt werden kann.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Drucker, wobei das Schemabild, auf dem eine Position des Absteckpunktes angezeigt wird, gedruckt werden kann.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit ein Symbol zum Anzeigen einer Position eines Ziels dem Schemabild überlagert, und wobei das Ziel vermessen wird, um für den Absteckpunkt eine Absteckvermessung durchzuführen.
System nach Anspruch 16, wobei die Bildverarbeitungseinheit einen Abstand zwischen dem Ziel und dem Absteckpunkt dem Schemabild überlagert.
System nach Anspruch 16, wobei die Bildverarbeitungseinheit eine Richtung, in die das Ziel für die Absteckvermessung bewegt werden soll, dem Schemabild überlagert.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit Messinformation des Messpunktes dem Schemabild überlagert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine innere Orientierungsparameter berechnende Verarbeitungseinheit, die innere Orientierungsparameter einer Kamera, die das Schemabild aufgenommen hat, gemäß einer Beziehung zwischen Messinformation mehrerer Kontrollpunkte und zweidimensionaler Positionsinformation der Kontrollpunkte auf dem Schemabild berechnet.
System nach Anspruch 20, ferner umfassend eine Bildanzeigevorrichtung, die das Schemabild auf einem Bildschirm anzeigt; und eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht; wobei eine Position des Kontrollpunktes unter Verwendung der Eingabevorrichtung willkürlich auf dem auf dem Bildschirm dargestellten Schemabild bestimmt wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Positionsbeziehung aus einer Beziehung zwischen vorgegebener dreidimensionaler Messinformation mehrerer Kontrollpunkte und zweidimensionaler Positionsinformation der Kontrollpunkte auf dem Schemabild berechnet wird.
System nach Anspruch 1, wobei die Bildverarbeitungseinheit die dreidimensionale Positionsinformation des Absteckpunktes dem Schemabild überlagert.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Datenaufzeichnungs-Verarbeitungseinheit, die imstande ist, die dreidimensionale Positionsinformation des Absteckpunktes, die Messinformation des Messpunktes und Bilddaten des Schemabildes miteinander zu verknüpfen und aufzuzeichnen.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend einen Personal-Digital-Assistant, wobei der Personal-Digital-Assistant die Bildverarbeitungseinheit enthält.
Personal-Digital-Assistant zur Verwendung in einem Vermessungssystem, das eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation eines Messpunktes bezogen ist, und einem Bild eines Vermessungsfeldes berechnet, wobei das Bild einen Absteckpunkt enthält, und mit einer Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit versehen ist, die eine Korrespondenz zwischen dreidimensionaler Positionsinformation des Absteckpunktes und zweidimensionaler Positionsinformation eines dem Absteckpunkt entsprechenden Punktes auf dem Schemabild herstellt; wobei der Personal-Digital-Assistant umfasst: eine Bildverarbeitungseinheit, die ein Symbol zum Anzeigen der Position des Absteckpunktes dem Schemabild gemäß der genannten Korrespondenz überlagert.
Digitalkamera, umfassend: eine Bilderzeugungsvorrichtung, die ein Schemabild eines Vermessungsfeldes, das einen Absteckpunkt enthält, für eine mit einem Vermessungsinstrument vorzunehmende Absteckvermessung aufnimmt; eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen dem Schemabild und dem Vermessungsinstrument ge mäß zweidimensionaler Positionsinformation mehrerer auf dem Schemabild willkürlich bestimmter Kontrollpunkte und mindestens einer von zwei Messinformationen berechnet, von denen eine eine dreidimensionale Messinformation der mehreren mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Kontrollpunkte und die andere eine im Vorfeld erhaltene Messinformation ist; eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz einer dreidimensionalen Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes zu einer zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild herstellt, die jedem der Messpunkte und dem Absteckpunkt entspricht; und einer Bildanzeigevorrichtung, die Positionen des Messpunktes und des Absteckpunktes auf dem Schemabild gemäß dieser Korrespondenz anzeigt.
Digitale Kamera nach Anspruch 27, ferner umfassend eine Datenempfangs-Verarbeitungseinheit, die dreidimensionale Messinformation eines Ziels empfängt, die von dem Vermessungsinstrument gemessen wird, um eine Absteckvermessung für den Absteckpunkt vorzunehmen, wobei die Bildanzeigevorrichtung eine Position des Ziels auf dem Schemabild anzeigt.
Digitale Kamera nach Anspruch 28, wobei die Bildanzeigevorrichtung einen Abstand zwischen der Position des Ziels und der Position des Absteckpunktes anzeigt.
Digitale Kamera nach Anspruch 28, wobei die Bildanzeigevorrichtung auf dem Schemabild eine Richtung anzeigt, in die das Ziel für die Absteckvermessung bewegt werden soll.
Digitale Kamera nach Anspruch 27, ferner umfassend eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung des Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht, wobei eine Position des Kontrollpunktes unter Verwendung der Eingabevorrichtung willkürlich auf dem auf dem Bildschirm dargestellten Schemabild bestimmt wird.
Vermessungshilfsvorrichtung, umfassend: eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, welche die Positionsbeziehung zwischen einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, das einen mittels eines Vermessungsinstrumentes abzusteckenden Absteckpunkt enthält, und dem Vermessungsinstrument berechnet; und eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz einer dreidimensionalen Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und einer dreidimensionalen Positionsinformation des Absteckpunktes zu einer zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild herstellt, die jedem der Messpunkte und dem Absteckpunkt entspricht; wobei Positionen der Messpunkte und der Absteckpunkte auf dem Schemabild gemäß dieser Korrespondenz angezeigt werden.
Vorrichtung nach Anspruch 32, ferner umfassend eine Datenempfangs-Verarbeitungseinheit, die dreidimensionale Messinformation eines Ziels empfängt, die von dem Vermessungsinstrument gemessen wird, um für den Absteckpunkt eine Absteckvermessung durchzuführen, wobei die Bildanzeigevorrichtung eine Position des Ziels auf dem Schemabild anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Bildanzeigevorrichtung einen Abstand zwischen der Position des Ziels und der Position des Absteckpunktes anzeigt.
Vorrichtung nach Anspruch 33, wobei die Bildanzeigevorrichtung auf dem Schemabild eine Richtung anzeigt, in die das Ziel für die Absteckvermessung bewegt werden soll.
Computerprogrammprodukt zur Vermessungsunterstützung, umfassend: Positionsbeziehungs-Rechenmittel zum Berechnen einer Positionsbeziehung zwischen einem Schemabild eines einen Absteckpunkt enthaltenden Vermessungsfeldes und einem Vermessungsinstrument; Korrespondenz-Rechenmittel zum Berechnen einer Korrespondenz dreidimensionaler Messinformation eines mit dem Vermessungsinstrument vermessenen Messpunktes und dreidimensionaler Positionsinformation des Absteckpunktes zu einer zweidimensionalen Positionsinformation auf dem Schemabild, die jedem der Messpunkte und dem Absteckpunkt entspricht; und wobei dem Messpunkt und dem Absteckpunkt entsprechende Positionen auf dem Schemabild gemäß dieser Korrespondenz angezeigt werden.
Vermessungsverfahren, umfassend folgende Schritte: Aufnehmen eines Schemabildes eines einen Absteckpunkt enthaltenden Vermessungsfeldes; Berechnen einer Beziehung zwischen dem Schemabild und einem Vermessungsinstrument; Anzeigen einer Position eines Absteckpunktes auf dem Schemabild; Vermessen dreidimensionaler Messinformation eines Ziels mittels des Vermessungsinstrumentes, um für den Absteckpunkt eine Absteckvermessung durchzuführen; und Anzeigen einer Position des Absteckpunktes auf dem Schemabild gemäß dieser Beziehung, um das Ziel zu dem Absteckpunkt zu führen.
Vermessungssystem, umfassend: eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Messpunkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes berechnet, wobei das Schemabild den Messpunkt enthält; eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz zwischen der Messinformation der Messpunkte und einer Positionsinformation von Punkten herstellt, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen; eine Bildanzeigevorrichtung, die das Schemabild anzeigt; eine Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit, die auf dem auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Schemabild Positionen der Messpunkte gemäß der genannten Korrespondenz anzeigt; und eine Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit, die eine Position eines entarteten Messpunktes angibt, wenn die Position des Messpunktes auf dem auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellten Schemabild entartet ist.
System nach Anspruch 38, ferner umfassend eine Vermessungsvorrichtung, mittels derer die Messinformation der Messpunkte ermittelt wird.
System nach Anspruch 38, wobei die Positionsbeziehung berechnet wird aus der Beziehung zwischen einer Messinformation von drei oder mehr als drei beliebigen Kontrollpunkten und einer Positionsinformation der Kontrollpunkte auf dem Schemabild.
System nach Anspruch 40, ferner umfassend eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht, wobei die Positionen der Kontrollpunkte festgelegt werden, indem mittels der Eingabevorrichtung beliebige Punkte auf dem Schemabild bestimmt werden.
System nach Anspruch 40, wobei die Messinformation der Kontrollpunkte vorgegebene geografische Daten enthält.
System nach Anspruch 38, wobei die Positionsbeziehung zwischen dem Koordinatensystem und dem Schemabild durch äußere Orientierungsparameter dargestellt wird, die Position und Neigung einer Kamera bei Aufnahme des Schemabildes enthalten.
System nach Anspruch 38, wobei die Messinformation der Messpunkte Absteckpunktdaten für eine Absteckvermessung oder vorgegebene geografische Daten enthält.
System nach Anspruch 38, ferner umfassend eine Datenaufzeichnungs-Verarbeitungseinheit, die imstande ist, die auf den Messpunkt bezogene Messinformation und auf das Schemabild bezogene Bilddaten miteinander zu verknüpfen und aufzuzeichnen.
System nach Anspruch 38, ferner umfassend eine digitale Kamera zum Aufnehmen des Schemabildes.
System nach Anspruch 38, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit auf dem Schemabild eine Markierung an einer Position anzeigt, die den entarteten Messpunkt darstellt.
System nach Anspruch 47, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit davon, ob die Entartung vorliegt, die Farbe der Markierung ändert, so dass die Entartung der Messpunkte angezeigt wird.
System nach Anspruch 47, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit die Größe der Markierung in Abhängigkeit von Koordinatenwerten ändert, die den jeweiligen entarteten Messpunkten entsprechen, wobei die Koordinate auf die Tiefenrichtung des Schemabildes bezogen ist.
System nach Anspruch 47, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit die Farbe der Markierung in Abhängigkeit von Koordinatenwerten ändert, die den jeweiligen entarteten Messpunkten entsprechen, wobei die Koordinate auf die Tiefenrichtung des Schemabildes bezogen ist.
System nach Anspruch 47, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit in Abhängigkeit davon, ob die Entartung vorliegt, die Form der Markierung ändert, so dass über die Entartung der Messpunkte informiert wird.
System nach Anspruch 41, wobei abgezweigte Linien, deren Anzahl der Anzahl an entarteten Messpunkten entspricht, aus der Markierung herausgezogen ist, die die Position der entarteten Messpunkte darstellt.
System nach Anspruch 51, wobei die Form der Markierung der Anzahl der entarteten Messpunkte entspricht.
System nach Anspruch 53, wobei die Form der Markierung durch ein Polygon gegeben ist, das der Anzahl der entarteten Messpunkte entspricht, wenn die Anzahl der entarteten Messpunkte drei oder größer als drei ist.
System nach Anspruch 47, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit abhängig davon, ob die Entartung vorliegt, die Größe der Markierung ändert, so dass die Entartung der Messpunkte angezeigt wird.
System nach Anspruch 55, wobei die Größe der Markierung der Anzahl der entarteten Messpunkte entspricht.
System nach Anspruch 38, ferner umfassend eine Eingabevorrichtung, die eine Bestimmung eines Punktes auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung ermöglicht, wobei die Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit, wenn eine entartete Messpunkte enthaltende Fläche mittels der Eingabevorrichtung bestimmt wird, Information anzeigt, die auf in dieser Fläche enthaltene Messpunkte bezogen ist.
System nach Anspruch 57, wobei die auf die Messpunkte bezogene Information eine Liste mit Namen und Messinformation entsprechend den in dieser Fläche enthaltenen Messpunkten umfasst.
System nach Anspruch 57, wobei die auf die Messpunkte bezogene Information eine Bildinformation enthält, die einem vergrößertem Bild der genannten Fläche entspricht.
System nach Anspruch 57, wobei die auf die Messpunkte bezogene Information ein Balkendiagramm enthält, das die Messpunkte gemäß den jeweiligen Messpunkten entsprechenden Koordinatenwerten anzeigt, wobei die Koordinate auf die Tiefenrichtung des Schemabildes bezogen ist.
System nach Anspruch 38, wobei die auf dem Schemabild angezeigten Messpunkte auf eine vorbestimmte Ebene projiziert werden, so dass die Messpunkte in einer Draufsicht dargestellt werden.
System nach Anspruch 61, wobei die vorbestimmte Ebene die horizontale Ebene umfasst.
Vermessungshilfsvorrichtung, umfassend: eine Positionsbeziehungs-Rechenverarbeitungseinheit, die eine Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Messpunkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes berechnet, wobei das Schemabild die Messpunkte enthält; eine Korrespondenzherstellungs-Verarbeitungseinheit, die eine Korrespondenz zwischen der Messinformation der Messpunkte und einer Positionsinformation von Punkten herstellt, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen; eine Bildanzeigevorrichtung, die das Schemabild anzeigt; eine Messpunkt-Anzeigeverarbeitungseinheit, die Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, gemäß der genannten Korrespondenz anzeigt; und eine Entartungsinformations-Verarbeitungseinheit, die Positionen von entarteten Messpunkten angibt, wenn diese Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, entartet sind.
Computerprogrammprodukt zur Vermessungsunterstützung, umfassend: Positionsbeziehungs-Rechenmittel zum Berechnen einer Positionsbeziehung zwischen einem Koordinatensystem, auf das Messinformation von Messpunkten bezogen ist, und einem Schemabild eines Vermessungsfeldes, wobei das Schemabild die Messpunkte enthält; Korrespondenz-Rechenmittel zum Berechnen einer Korrespondenz zwischen der Messinformation der Messpunkte und einer Positionsinformation von Punkten, die den Messpunkten auf dem Schemabild entsprechen; Anzeigemittel zum Anzeigen des Schemabildes; Messpunkt-Anzeigemittel zum Anzeigen von Positionen der Messpunkte auf dem Schemabild, das auf der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird, gemäß der genannten Korrespondenz; und auf entartete Punkte bezogene Mittel zum Angeben einer Position eines entarteten Messpunktes, wenn die Position des Messpunktes auf dem Schemabild entartet ist, das auf dem Bildschirm der Bildanzeigevorrichtung dargestellt wird.