DE19737513A1

DE19737513A1 - Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung

Info

Publication number: DE19737513A1
Application number: DE1997137513
Authority: DE
Inventors: Jork Hampel; Robby Scholz; Michael Groening; Klaus Peter Schneider
Original assignee: GEOTEC VERMESSUNGSGESELLSCHAFT
Current assignee: GEOTEC VERMESSUNGSGESELLSCHAFT
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-11
Anticipated expiration: 2017-08-29
Also published as: DE19737513C2

Description

Die Erfindung bezeichnet eine Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetri sche Vermessung von Lichtraumengstellen bei gleisgestützten Transportsy stemen.

Die Gewährleistung eines gefahrlosen Betriebes auf einem Verkehrsweg ver langt die Freihaltung eines definierten Raumes um dessen Achse. Dieser Raum wird mit dem Begriff Lichtraum bezeichnet. Die Lichtraumumgrenzungs linie (Lichtraumprofil) ist eine auf Gleismitte und Schienenoberkante bezogene äußere Umgrenzung eines für alle Gleise vorzusehenden Raumes, in den keine baulichen Anlagen oder Einrichtungen sowie feste oder lagernde Gegen stände hineinragen dürfen. Für lademaßüberschreitende Sendungen und übergroße Fahrzeuge müssen in jedem Einzelfall die Beförderungswege neu ermittelt werden.

Informationen zur Befahrbarkeit der Gleise sind vor allem in Hinblick auf die Vermarktung der Trassen und der Kundenfreundlichkeit kurzfristig bereitzu halten, möglichst als computergestützte Fahrsimulation. Das erfordert eine Neuaufmessung bzw. Überprüfung von Lichtraumengstellen im Streckenbe reich, wobei die Strecken in einem Prioritätenkartogramm eingestuft sind. Das Engstellenprofil ist der in Kilometrierungsrichtung sehende Raumquerschnitt des Gleises in der Ebene des Objektstandortes, durch die die Gleisachse senk recht hindurchführt.

Bisherige mechanische Meßverfahren für Lichtraumengstellen mittels Schie belehre, Meßschablone, Teleskopstange waren umständlich und zeitintensiv. Die Meßergebnisse standen nur in analoger Form zur Verfügung.

Die bekannten elektrooptischen und photogrammetrischen Verfahren (IPK GO1C 11/00) bieten den Vorteil des berührungslosen Messens und der digital zur Verfügung stehenden Meßergebnisse. Auf Grundlage elektrooptischer Entfernungsmesser arbeitet der Profilmeßtriebwagen PROM, welcher der Ver messung von Tunneln und anderen langgestreckten Bauwerken dient. Kern des PROM-Meßsystems sind 60 elektrooptische Entfernungsmeßsensoren, welche mit den Auswerteeinheiten verbunden sind, die aus der Laufzeit des Lasers, der von der Tunnelwand reflektiert wird, bis zu 80 Meßwertpaare pro Sekunde berechnen. Nachteilig ist, daß die Meßfläche mindestens 3 cm² groß sein muß und Lichtraumeinschränkungen zwischen den Meßköpfen nicht erfaßt werden.

Das "Photogrammetrischen Einzelbild Lichtraum Meßsystem" PELIM (Allmann, Gerd-Dieter: Photogrammetrisches Einzelbild Lichtraum Meßverfahren PELIM. Frankfurt, Stand Juni 1995) bezeichnet ein computergerechtes Meß- und Aus wertesystem, das einheitlich bei der Bahn eingeführt wurde. Um die Engstellen photogrammetrisch aufzunehmen, wird als Bildaufnahme-Anordnung (IPK G01 C 11/02) ein Referenzrahmen in der Meßebene des Objekts auf das Gleis gestellt. Der Referenzrahmen ist eine 1,50 m×2,80 m große Rechteckskon struktion, die auf einem fahrbaren Stahlwagen befestigt ist. Als Nachteile von PELIM haben sich allerdings der Transport eines sperrigen Referenzrahmen, die Notwendigkeit einer Gleissperrung, keine eindeutige Identifizierung der Engstellen vor Ort, Aufnahme unnötiger Engstellenbereiche sowie die Notwen digkeit der Stationierung und Aufnahme der Engstellen in zwei Arbeitsgängen ergeben.

Als Weiterentwicklung des Meßsystems PELIM wurde ein Prototyp Lichtraum profil Meßzug LIMEZ realisiert. Der Meßzug gewährleistet Messung während der Fahrt, Messung des gesamten Lichtraums als Vollprofil, eindeutigen Ob jekt- und Ortsbezug und automatisierte Auswertung. Er ist mit dem Doppelbild Lichtraum Meßsystem DOLIM ausgestattet. Das Meßsystem basiert auf der rechnerischen Rekonstruktion von auf mindestens in zwei Meßbildern abgebil deten Objekten. Im Gegensatz zum Einzelbildverfahren PELIM müssen bei DOLIM in der Lichtraum-Auswertung die synchron aufgenommenen Bildpaare rechnerisch zum Schnitt gebracht werden. LIMEZ ist mit zwei Kameras ausge stattet, die rechtwinklig zur Aufnahmerichtung des Meßbildes angeordnet sind. Die Kameras bilden den Objektraum sowie einen mit entsprechenden Paß punkten ausgestatteten Referenzrahmen synchron ab. Sie sind mit Réseau kreuzen zur Bestimmung der Filmplanlage, verzeichniskorrigierten 38 mm Ob jektiven, Belichtungsautomatik und einem optischen Einspiegelungssystem für Bildnummer, Streckennummer, Richtungskennziffer usw. ausgerüstet. Jeder Kamera sind zwei Rotlichtblitzgeräte zugeordnet. Der LIMEZ ist mit einer Viel zahl von geodätisch im Gleiskoordinatensystem bestimmten Referenzmarken versehen. Ein elektrooptischer Umdrehungszähler ersetzt die mechanische Streckenmessung durch Umdrehungszählung eines Meßrades. Zur Erfassung der Gleisüberhöhung wird auf dem LIMEZ ein elektronischer Neigungsmesser eingesetzt. Zusätzlich ist LIMEZ mit vier Schwarzweiß-Videokameras ausge stattet, so daß eine lückenlose Dokumentation gleisnaher Objekte und Situa tionen wie Inventar, Vegetation, Lärmschutzeinrichtungen u. ä. ermöglicht wird. Der LIMEZ 11 ist mit zusätzlichen Meßkomponenten wie Engstellendetektor Inertial Navigations System (INS) und Global Positioning System (GPS) ausge rüstet. Der hohen Leistungsfähigkeit des LIMEZ-Systems steht die kostenin tensive Fahrzeug- und Meßgerätekomponente gegenüber. Zur Zeit fährt nur ein LIMEZ-Meßzug auf den Strecken mit hoher Engstellenerfassungspriorität. Der Einsatz weiterer Meßverfahren ist deshalb trotzdem notwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu ver meiden und einen einfach zu transportierenden, leicht und gefahrlos handzu habenden, für die zuverlässige photogrammetrische Vermessung von Engstel len optimierten Referenzrahmen zu entwickeln, der kostengünstig in hoher Stückzahl herstellbar ist und durch dessen Benutzung Arbeitskräfte und Ar beitszeit eingespart werden.

Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das Wesen der Erfindung liegt darin, für die photogrammetrische Vermessung bei gleisgestützten Transportsystemen einen beweglichen Referenzrahmen mit einer Anzahl von Paßpunkten, der zusammen mit dem zu vermessenden Ob jekt optisch aufgenommen wird, derart auszuführen, daß der Referenzrahmen (1) transportabel und tragbar dimensioniert ist, indem er als rechtwinkliges Dreieck ausgebildet ist, dessen Seitenkanten aus leichtem und hochsteifem Material bestehen, wobei eine Kathete zur beidseitigen Auflage auf den Glei sen ausgebildet ist, sowie einen Anschlag und einen Neigungsmesser aufweist. Vorteilhafte Erweiterungen bestehen insbesondere in der zusätzlichen Anbrin gung Bildpunktzähler und ausziehbaren Meßstäben sowie von Stützrädern und Teleskopstütze.

Gegenüber dem Referenzrahmen von PELIM ergeben sich Vorteile in der klei neren geometrischen Form des Dreiecks, einer geringeren Größe, dem gerin geren Gewicht und damit verbunden, der Möglichkeit, diesen gefahrlos zu tragen, statt ihn auf einem Wagen fahren zu müssen. Dies erlaubt eine Einspa rung von Personal. Durch die nicht notwendige Gleissperrung während der Messung, der Stationierung der Engstellen während der Aufnahme mit Hilfe eines Zählwerks sowie der Identifizierung der Engstellen objektiv mit Hilfe von Bildpunktzähler und Teleskopmeßstäben wird eine zuverlässigere und effekti vere Vermessungsarbeit möglich.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend in Fig. 1 als Referenzrahmen beschrieben.

Nach Fig. 1 ist der Referenzrahmen 1 ein rechtwinkliges Dreieck mit den Ka theten 1,50 m×1,80 m aus Glasfaserverbundwerkstoff. Der Referenzrahmen 1 wird mit der Engstelle als Bildpaar von zwei verschiedenen Standpunkten aus fotografiert. Das Zweibildverfahren ermöglicht die eindeutige Bestimmung der Objektpunkte im dreidimensionalen Raum. Für die entsprechende Aufnahme anordnung gilt, daß die Basis zwischen zwei Aufnahmen wenigstens 30% der mittleren Aufnahmeentfernung und der Konvergenzwinkel höchstens 90° betra gen sollte. Der Referenzrahmen 1 ist verwindungssicher und wiegt nur etwa 30 kg. Durch Form und Material sind geeignete Größen- und Gewichtsverhältnisse bedingt, wodurch sich bei dessen Handhabung die Unfallgefahr verringert. Es genügen 1-2 Personen, um ihn zu tragen oder schnell aus dem Gleis 2 zu heben. Eine Gleissperrung während der Messung ist deshalb nicht nötig. Au ßerdem läßt sich der Referenzrahmen 1 auf dem Dach eines normalen Pkw transportieren. Es ist vorstellbar, daß der Referenzrahmen in den einzelnen Seiten teilweise oder vollständig zerlegbar ausgeführt ist, wodurch er zu Transport- und Lagerzwecken bündelbar ist. Vorteilhaft ist eine Teleskopstütze 3, die bei Bedarf am Referenzrahmen 1 befestigt werden kann, zwei Stützräder 4 , vorzugsweise aus Kunststoff, an der Gleislatte, so daß man den Referenz rahmen 1 nach der Messung ankippen und im Gleis 2 schieben kann. Als wei tere ergänzende Hilfsmittel können ein Zählwerk 5 zur Stationierung und zwei ausziehbare Meßstäbe 6 zur Identifizierung von Engstellen dienen. Durch das Zählwerk 5 für die Stationierung können die Arbeitsschritte Erkundung und Aufnahme zu einem zusammengefaßt werden. Man ermittelt die Stationierung der Engstelle im Zusammenhang mit der Aufnahme. Bei Beginn der Messung stellt man sich am Knotenpunkt auf und stellt das Zählwerk 5 auf Null. Am Ziel knotenpunkt vergleicht man den Zählerstand mit den Stationierungsdifferenzen entsprechend der Gleisvermarkungspläne. Mit den ausziehbaren Meßstäben 6 kann der Abstand zu den Fußpunkten einer Engstelle ermittelt werden. Man entscheidet über eine Aufnahme, indem man zunächst den Referenzrahmen 1 in gekippter Position zur möglichen Engstelle schiebt. Nur wenn der ausgezo gene Meßstab 6 die Engstelle berührt, wird sie aufgenommen. So können schon vor Ort nicht relevante Engstellen ausgeschlossen werden. Am Refe renzrahmen 1 sind jeweils nahe der Ecken sowie der Mitten der im Einsatz aufrechtstehenden Seiten Paßpunkte 7 angebracht, deren bekannte Koordi naten bei der Auswertung verwendet werden. Ein Bildpaarzähler 8 ist derart angeordnet, daß er bei späteren Aufnahmen erkennbar ist. An der auf dem Gleis 2 mit dem Anschlag 9 aufliegenden Kathete ist ein Neigungsmesser 10 sowie optional eine Prismenzieltafel 11 für die Erfassung der Istgleislage an gebracht. Als Bezugssystem für alle Profilangaben wird die Verbindungslinie der Schienenoberkanten 12 und die Gleisachse 13 festgelegt.

Bezugszeichenliste

1

Referenzrahmen

2

Gleis

3

Teleskopstütze

4

Stützräder

5

Zählwerk

6

Meßstäbe

7

Paßpunkte

8

Bildpaarzähler

9

Anschlag

10

Neigungsmesser

11

Prismenzieltafel

12

Verbindungslinie der Schienenoberkanten

13

Gleisachse

Claims

1. Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung bei gleisge stützten Transportsystemen, ausgebildet als beweglicher Referenzrahmen (1) mit einer Anzahl von Paßpunkten (7), der zusammen mit dem zu vermessen den Objekt optisch aufgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzrahmen (1) transportabel und tragbar dimensioniert ist, indem er als rechtwinkliges Dreieck ausgebildet ist, dessen Seitenkanten aus leichtem und hochsteifem Material bestehen, wobei eine Kathete zur beidseitigen Aufla ge auf den Gleisen (2) ausgebildet ist, sowie einen Anschlag (9) und einen Neigungsmesser (10) aufweist.

2. Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzrahmen (1) einen Bildpaarzähler (8) und an der auf den Glei sen (2) aufliegenden Kathete befestigte ausziehbare Meßstäbe (6) aufweist.

3. Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung nach den Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzrahmen (1) zu der auf den Gleisen (2) aufliegenden Kathete zwei hochgesetzte Stützräder (4), wobei eines optional mit einem wegmessen den Zählwerk (5) kombiniert ist, sowie eine im Bereich der gegenüberliegenden Ecke befestigte Teleskopstütze (3) aufweist.

4. Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzrahmen (1) in der Mitte der auf den Gleisen (1) aufliegenden Kathete einen Prismenzieltafel (11) zur Bestimmung der Istgleislage aufweist.

5. Bildaufnahme-Anordnung für photogrammetrische Vermessung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzrahmen (1) bezüglich der Seiten ganz oder teilweise zerleg bar und bündelbar ausgeführt ist.