DE19648626A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Flächen- und Raumvermessung - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Flächen- und RaumvermessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Flächen- und Raumvermessung und ist
anwendbar insbesondere zur Erfüllung von
Vermessungsaufgaben für die Gebäudeverwaltung.
Mit der Einführung rechnergestützter Gebäudeverwal
tungssysteme wird der Bedarf nach aktualisierten Para
metern über Flächen und Volumen von Räumen, Anzahl und
Größe der Fenster und Türen, Ausdehnung der Flure und
anderes immer größer. Da die ursprünglichen Baupläne in
der Regel durch zwischenzeitliche bauliche Veränderun
gen nicht mehr aktuell sind, müssen in Größenordnungen
Neuvermessungen der Räume und Gebäude vorgenommen wer
den. Neben der klassischen Vermessungstechnik mit Zoll
stock und Metermaß werden in letzter Zeit bereits be
rührungslose Laserentfernungsmesser mit Rechneranschluß
eingesetzt, die es gestatten, die Entfernung der Wände
eines Raumes bis ca. 30 Meter mit ausreichender Genau
igkeit zu bestimmen. Die Meßwerte können dann in einem
mitgeführten Rechner, in dem mittels CAD eine Zeichnung
des Raumes vorliegt, eingetragen werden. Mit diesem Ge
rätesystem lassen sich relativ einfach der Abstand der
Wände und die Raumhöhe vermessen. Nachteilig bei dieser
Lösung ist der relativ hohe Preis. Flächenhaft ausge
dehnte Objekte wie Fenster und Türen bzw. Mauerdurch
brüche lassen sich mit diesem Verfahren ohne zusätz
liche Hilfsmittel nicht bestimmen. Werden jedoch Hilfs
mittel wie Reflexmarken oder Meßlatten eingesetzt, wird
zusätzlich ein zweiter Mitarbeiter benötigt, was die
Kosten des Meßverfahrens noch weiter verteuert. Die
Darstellung des Meßergebnisses als maßstäbliche CAD-Zeichnung
hat im Gegensatz zur früheren Vermessungs
praxis, bei der eine unmaßstäbliche Handskizze angefer
tigt wurde, einige Nachteile. Es können in der Regel
die Meßergebnisse nur aufgezoomt gesehen werden, wobei
jedoch der Zusammenhang der Zeichnung aufgrund des be
grenzten Bildfeldes des Rechners verlorengeht. Nur in
einer nichtmaßstäblichen Skizze lassen sich sowohl die
Zahlen als auch der Meßzusammenhang auf einem relativ
kleinen Bildschirm eines beigestellten Rechners in
Übereinstimmung bringen.
Bei einem weiteren bekannten Meßkomplex ist der Entfer
nungsmeßlaser auf einem Digitaltachymeter installiert
und mißt parallel zur Optik des Theodoliten. Dieses
System hat gegenüber einfachen Lösungen den besonderen
Vorteil, daß es mitten im Raum aufgestellt werden kann
und von einem Punkt aus alle Meßpunkte des Raumes, die
in direkter Sicht einsehbar sind, ausmessen kann. Der
Fehler, der durch die Parallelverschiebung des Laser
meßstrahls zur optischen Achse entsteht, ist bei ge
schickter Meßtechnologie durch einen Fachmann vernach
lässigbar. Durch den angekoppelten Rechner mit der ent
sprechenden Software lassen sich die CAD-Zeichnungen
der Räumlichkeiten vermaßen. Der Preis dieses Meßkom
plexes ist jedoch ebenfalls relativ hoch.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Vorrichtung zur Flächen- und
Raumvermessung zu schaffen, wobei das Verfahren eine
genaue und reproduzierbare Erfassung sowie
Weiterverarbeitung der Raum- bzw. Flächeneckpunkte
gestattet und die Vorrichtung einfach und preiswert
herstellbar sowie leicht zu bedienen und zu warten ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die
Merkmale im kennzeichnenden Teil der Ansprüche 1 und 8
in Verbindung mit den Merkmalen im jeweiligen
Oberbegriff.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen enthalten.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung liegt in der
neuartigen Kombination von Tachymeterfunktion,
Laserentfernungsmeßprinzip und rechentechnischer
Datenverarbeitung, wobei von einer zentralen Stelle im
zu vermessenden Raum alle zu erfassenden Raum- und/oder
Flächeneckpunkte mit einem Laserstrahl anvisiert und
beaufschlagt werden, von dem jeweils reflektierten
Laserstrahl aus der Entfernung und den Winkeln die 3D-Werte
ermittelt und eine maßstabgerechte Zeichnung
erstellt wird.
Ein weiterer Vorteil zur Verbesserung der
Übersichtlichkeit resultiert daraus, daß vorab eine
nichtmaßstäbliche Skizze mit den zu erfassenden Raum-
und/oder Flächeneckpunkten erstellt wird und die Raum-
und/oder Flächeneckpunkte nach dem Vermessen mit dem
Laserstrahl und der Ermittlung und Speicherung der
zugehörigen 3D-Werte eine andere Farbkennung erhalten.
Das Anvisieren kann direkt mit dem menschlichen Auge
oder indirekt über ein Zielfernrohr erfolgen.
Eine preiswerte Herstellung der Vorrichtung sowie eine
einfache Einmannbedienung wird dadurch gewährleistet,
daß auf einem Stativ der Laserentfernungsmesser,
bestehend aus Lasersender und Laserempfänger mit einer
Winkelmeßeinrichtung, eine elektronische
Auswerteeinheit mit Schnittstelle sowie ein
Zielfernrohr angeordnet ist.
Ein berührungsloser Laserentfernungsmesser wird statt
der Meßoptik in ein Tachymeter eingebaut. Der Laser ist
wie die Optik schwenkbar und seine Lage bezüglich
Rechts- und Hochwert wird über die Tachymeterausgabe
angegeben. Der Laserentfernungsmesser stellt die
gemessene Entfernung an einer Schnittstelle zur
Verfügung.
Da der Laserentfernungsmesser für das menschliche Auge
einen Dauerstrichlaser darstellt, kann der Meßpunkt an
der gegenüberliegenden Wand bzw. dem zu messenden
Objekt mit dem Auge verfolgt werden. Für größere
Entfernungen, wo ein Laserfleck mit 5 mm Durchmesser
nicht mehr mit bloßem Auge zu erkennen ist, hilft ein
auf dem Entfernungsmesser parallel montiertes
Zielfernrohr, die genaue Lage des Lasermeßpunktes zu
ermitteln.
Der Bediener ist so in der Lage, alle Raumpunkte mit
Hilfe des Laserflecks anzuzielen und nach ausgelöster
Messung die 3D-Werte für jeden Raumpunkt automatisch
berechnen zu können. Der Aufstellungsort des
Vermessungsgerätes muß dabei so gewählt werden, daß
möglichst alle Raumeckpunkte vom Standpunkt des Systems
eingesehen werden können. Im verbundenen Steuerrechner
läßt sich mit Hilfe einer Spezialsoftware in einfacher
Weise eine Raumskizze zeichnen, in der die jeweiligen
Meßwerte den Eckpunkten der Skizze, umgerechnet auf
Absolutgrößen, zugeordnet werden. In einem Rechnerlauf
lassen sich in einfacher Weise sofort die
Originalabmessungen der jeweiligen Raumparameter
ermitteln. Für Fenster und Türen reichen in der Regel
zwei Meßpunkte, zum Beispiel links oben und rechts
unten, so daß sofort deren Fläche ermittelt werden
kann. Über eine im Rechner vorbereitete Datenbank
können alle gemessenen Objekte und Kanten im Raum
attributiert werden. Vorbereitete Fenster- und
Türformen sowie Innen- oder Außenwände können durch
vorbereitete Dateien in der Datenbank den jeweiligen
Skizzenobjekten zugeordnet werden.
Während in der ersten Etappe eine einfache Handskizze
von dem zu vermessenden Raum angefertigt wird, die zur
Kontrolle des jeweiligen Meßablaufs dient, kann in der
zweiten Etappe nach Vorliegen aller 3D-Meßwerte eine
maßstabsgerechte Zeichnung im Rechner automatisch
entworfen werden. Hierbei kann dann in einfacher Weise
festgestellt werden, ob irgendwelche Meßfehler
vorliegen, die dann vor Ort noch korrigierbar sind.
In der dritten Phase ist vorgesehen, die Skizze bzw.
Zeichnung in ein professionelles CAD-System zu
übergeben und hier maßstäbliche Zeichnungen zu
generieren. Dabei können für die jeweiligen
eingetragenen Beschreibungen in der Datenbank
entsprechende Symbole generiert werden, so daß in der
dann entstehenden Zeichnung nicht nur die Maßstäbe und
Abstände stimmen, sondern auch Elemente wie Türen,
Fenster, Außen- und Innenwände in der richtigen
zeichnerischen Darstellung von Meßpunkt zu Meßpunkt
gezeigt werden.
Durch den extrem einfachen Aufbau des Meßgerätes und
die Verwendung handelsüblicher Notebooks als
Begleitrechner wird die Gesamtlösung sehr
kostengünstig. Der Rationalisierungseffekt des
geplanten Vermessungskomplexes erwächst aus der
Zusammenführung der Vorzüge von bisher eingesetzten
Teil- und Einzellösungen. Die Handhabung des
Vermessungssystems ist so einfach gestaltet, daß
eingewiesene Facharbeiter durchaus in der Lage sind,
die Vermessung durchzuführen.
Die Erfindung soll nachstehend anhand von
Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es
zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der Flächen-
und Raumvermessungsvorrichtung.
Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, ist auf einem Stativ 1
für optische Meßgeräte eine Kipp- und Dreheinrichtung 6
angebracht in der der Laserentfernungsmesser 3 mit dem
Fernrohr 5 so eingebaut ist, daß er durch Drehen und
Kippen alle sichtbaren Punkte in seiner Umgebung
anzielen kann. Die Kipp- und Dreheinrichtung 6 ist so
gestaltet, daß sie die durch Kippen und Drehen
erzeugten Winkel messen und an ihre integrierte
Recheneinheit 2 übergeben kann. Diese übergibt über
eine Schnittstelle die Daten an den als
Feldrechner/Notebook oder Penbook ausgebildeten
Computer 4, der zur Auswertung eingerichtet ist.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung geht nun die
Vermessung eines Raumes so vor sich, daß das Gerät an
eine Stelle des Raumes gestellt wird, von wo möglichst
alle interessierenden Raumpunkte direkt einsehbar sind.
Als erstes wird eine Bezugswand ermittelt, in der Regel
die Außenwand eines Gebäudes, an der durch Messung von
zwei horizontal liegenden Punkten das Koordinatensystem
für die Raummessung festgelegt wird. Die Messung eines
Raumpunktes erfolgt durch Ausrichtung des Lasers des
Laserentfernungsmessers 3, dessen Lasermeßstrahl als
Dauerstrichlaser angesehen werden kann und sichtbar
ist, auf den zu messenden Punkt. Die Genauigkeit der
Ausrichtung kann bei größerer Entfernung mit Hilfe des
parallel zum Laser installierten Fernrohrs 5
kontrolliert werden. Liegt der Meßfleck des Lasers auf
dem richtigen geometrischen Punkt des zu messenden
Objektes (Fenster, Tür, Raumvorsprung, Raumecke) wird
durch Auslösen der Entfernungsmessung sowohl die
Entfernung als auch die Winkellage, bezogen auf die
vorherige Ausrichtung des Systems, ermittelt,
zwischengespeichert und über eine Schnittstelle dem
Computer 4 zur Auswertung übergeben. Auf dem Computer 4
ist vor der Messung eine unmaßstäbliche Skizze des
Raumes in einfacher Weise erzeugt worden. Wird dazu
vorzugsweise ein Pencomputer benutzt, kann die
Raumskizze mit Hilfe des Stiftes direkt auf das Display
skizziert werden. Der zu vermessende Raumpunkt wird auf
dieser Skizze markiert. Nach der Messung über das Gerät
werden die Daten an den Computer 4 übergeben und der
markierte Raumpunkt wird durch Änderung der Farbe
dahingehend gekennzeichnet, daß im Speicher die
Koordinaten für diesen Punkt abgelegt sind.
Entsprechend dem Meßplan bzw. der Skizze auf dem
Display des Computer 4 werden in der gleichen Weise die
zu messenden Punkte markiert und durch das Gerät
vermessen. Sind alle zu messenden Raumpunkte vermessen,
d. h. sie haben alle die Vermessungsfarbe, ist für den
Bediener sofort ersichtlich, welche Punkte evtl.
vergessen wurden. In die Skizze können auch
nachträglich Meßpunkte eingefügt werden, wie z. B.
Fenster oder Türen oder andere interessierende Objekte
wie Steckdosen, Leitungen, Heizkörper usw. Bei der
Vermessung ist es möglich, vor Ort die Objekte, wie
z. B. Außenwand, Innenwand, tragende Innenwand, Fenster
und Türen über eine im Computer zur Verfügung gestellte
Symbolbibliothek zu attributieren und Standardgrößen zu
berücksichtigen. Mit Hilfe dieser Attribute können in
die Skizze bzw. später bei Übergabe an ein CAD-System
automatisch Symbole in die Zeichnung maßstabsgerecht
eingefügt werden. Die Attributierung erfolgt wahlweise,
d. h. es muß nicht unbedingt ein Objekt mit Attributen
versehen werden. Sie können dann jedoch auch nicht auf
der Zeichnung automatisch generiert werden.
Ist die Messung nach diesem System eines Raumes
abgeschlossen, besteht die Möglichkeit sich die
unmaßstäbliche Skizze automatisch darstellen zu lassen.
In der Regel gehen bei der maßstäblichen Darstellung
die Details wegen der begrenzten Bildgröße des Rechners
verloren, es kann aber in sehr einfacher Weise
festgestellt werden, ob bei den Raumpunkten Meßfehler
aufgetreten sind. Das zeigt sich z. B. bei Darstellung
eines schiefwinkligen Raumes (bei maßstäblicher
Darstellung), wo sofort gesehen werden kann, welcher
Raumpunkt zur Korrektur nachgemessen werden muß, wenn
der Raum nicht tatsächlich schiefwinklig ist. Nach
dieser einfachen Kontrolle, die jedoch auch weggelassen
werden kann, läßt sich die Raumzeichnung an ein
beliebiges CAD-System übergeben. Im CAD-System wird die
Zeichnung maßstäblich mit den realen zeichnerisch
dargestellten Attributen wie Symbole für Fenster,
Türen, Außenwände usw. generiert und hergestellt.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel soll der
Feldeinsatz des Gerätes beschrieben werden. Sind im
Feldeinsatz Objekte zu messen, die weiter als die
reflektorlose Meßlänge des Lasermeßgerätes entfernt
sind, müssen hier in klassischer Weise Reflektoren
eingesetzt werden. Auch in diesem Fall wird von dem zu
vermessenden Objekt auf dem Computer 4 eine Skizze des
Meßobjektes angefertigt, wo die beabsichtigten
Meßpunkte festgelegt werden. Die Meßpunkte können nun,
wenn sie in der richtigen Meßentfernung liegen, direkt
angezielt werden oder ein Helfer muß mit dem Reflektor
in klassischer Weise die Meßpunkte mit der Meßlatte
anstechen, und es wird die Entfernung des Reflektors
auf der Meßlatte vermessen, dessen Höhe über dem
Erdboden bekannt ist. Auf dieser Art und Weise werden
alle zu vermessenden Feldpunkte mit Winkel und
Entfernung registriert und an den Computer 4 übergeben.
Für alle Feldmeßpunkte, deren Meßwerte übergeben
wurden, ändert sich wie im ersten Beispiel die Farbe
auf der Darstellung, so daß eine einfache Kontrolle
über die bereits vermessenden Punkte besteht. Auch hier
können nachträglich Meßpunkte in die Skizze aufgenommen
und registriert werden.
Zur Festlegung des Koordinatensystems bei der
Feldmessung bestehen zwei Möglichkeiten:
- 1. Abstecken einer Geraden vermessen von zwei Punkten auf dieser, die eine sinnvolle Ausrichtung des Koor dinatensystems anbietet (z. B. eine parallele Straße, parallele Grundstücksgrenze).
- 2. Klassisches Einmessen in das vorhandene Koordinaten system, indem ein in seinen absoluten Koordinaten bekannter Meßpunkt angezielt wird und eine Strecke in eine ebenfalls bekannte Richtung gelegt wird.
Bei der Feldmessung wird im Computer 4 eine weitere
Liste von Objekten angeboten, die der Feldvermessung
entsprechen wie z. B. Bäume, Grenzsteine, Zäune,
Grundstücksgrenzen, Häuser.
Die aufgrund des beschriebenen Meßverfahrens
attributierte und ausgemessene unmaßstäbliche Skizze
kann wieder im Computer 4 zu einer maßstäblichen
Zeichnung automatisch generiert werden, wo ebenfalls in
einfacher Weise eventuelle Fehlmessungen zu erkennen
sind.
Das Meßergebnis kann wiederum an ein CAD-System
übergeben werden und dort entsprechend den vorhandenen
Symbolen zu einer maßstäblichen Zeichnung generiert
werden. Die 3-D-Koordinaten eines jeden Meßpunktes
können in der Zeichnung an jeden Meßpunkt automatisch
angetragen werden.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist es
möglich, durch Kombination und Modifikation der
genannten Merkmale weitere Ausführungsbeispiele zu
realisieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu
verlassen.
Claims (9)
1. Verfahren zur Flächen- und Raumvermessung unter
Nutzung von Laserstrahlen,
dadurch gekennzeichnet, daß
dadurch gekennzeichnet, daß
- - von einer zentralen Stelle im zu vermessenden Raum alle zu erfassenden Raum- und/oder Flächeneckpunkte mit einem Laserstrahl anvisiert und beaufschlagt werden,
- - von dem jeweils reflektierten Laserstrahl aus der Entfernung und den Winkeln die 3D-Werte ermittelt und
- - eine maßstabsgerechte Zeichnung erstellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
vorab eine nichtmaßstäbliche Skizze mit den zu er
fassenden Raum- und/oder Flächeneckpunkten erstellt
wird und die Raum- und/oder Flächeneckpunkte nach
dem Vermessen mit dem Laserstrahl und der Ermitt
lung und Speicherung der zugehörigen 3D-Werte eine
andere Farbkennung erhalten.
3. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die nichtmaßstäbliche Skizze auf die Bildfläche
eines transportablen PC gezeichnet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Zeichnung in einem CAD-System weiterbearbeitet
wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
für flächenmäßige Raumdetails, wie für Fenster und
Türen nur jeweils ein Meßpunkt oben und diagonal
dazu unten erfaßt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die gemessenen Objekte und Kanten noch Bedarf
attributiert werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Anvisieren direkt mit dem menschlichen Auge
oder indirekt über ein Zielfernrohr erfolgt.
8. Vorrichtung zur Flächen- und Raumvermessung mit ei
nem Laserentfernungsmesser mit sichtbarem Laser
strahl,
dadurch gekennzeichnet, daß
auf einem Stativ (1) der Laserentfernungsmesser
(3), bestehend aus Lasersender und Laserempfänger,
eine Kipp- und Dreheinrichtung (6) zur Ausrichtung
und Winkelmessung für Hoch- und Rechstwert, eine
elektronische Auswerteeinheit (2) zur Winkeldaten-
und Entfernungsdatenerfassung und -übergabe und
mindestens ein damit verbundener Computer (4) sowie
ein Zielfernrohr (5) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Computer (4) ein Notebook, ein Feldrechner
oder ein Penbook ist.
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