DE19922341C2

DE19922341C2 - Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Objektpunktes

Info

Publication number: DE19922341C2
Application number: DE19922341A
Authority: DE
Inventors: Wieland Feist; Marcel Seeber; Ludwin Monz
Original assignee: ZSP Geodaetische Systeme GmbH
Current assignee: Trimble Jena GmbH
Priority date: 1999-05-14
Filing date: 1999-05-14
Publication date: 2002-08-29
Anticipated expiration: 2019-05-15
Also published as: DE19922341A1; CH695120A5; JP2000337815A; GB2353862A; GB0011378D0; GB2353862B; US6731329B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Bestimmung der räumli chen Koordinaten mindestens eines Objektpunktes durch Video-Meßbild-Tachymetrie, vorzugsweise zur Anwendung in der Geodäsie und auch in der Gebäude- und Objekt vermessung.

Moderne elektronische Tachymeter verfügen über eine Anordnung zur automatischen Feinzielsuche. Im ersten Schritt würden sie bei Vorhandensein einer Bildauswerteelek tronik die Speicherung des Zielbildes zur Ergänzung der Meßdaten des Tachymeters ermöglichen, die aus der Distanz zu dem durch einen Reflektor markierten Zielpunkt, dem Horizontalwinkel und dem Vertikalwinkel bestehen. Damit kann das gesamte Um feld des Meßpunktes im digitalen Bild festgehalten werden. Das wäre die einfachste Form eines Videotachymeters. Die Voraussetzung dazu ist, daß das Objektfeld oder das Objekt in horizontaler Richtung nahezu senkrecht zur optischen Achse des Video tachymeters stehen und alle Objekte im Zielbild gleichzeitig scharf erscheinen. Ebenso muß die Zielung nahezu horizontal liegen.

Eine Anordnung eines "Videotachymeters" ist in der DE 36 28 350 A1 angegeben. Dort wird mit einer Videokamera, die auf einem Tachymeter angeordnet ist, der Reflektor mit einem Punktnummernschild fotografiert, um den Meßwert des Tachymeters mit der Zusatzinformation, der Punktnummer, zu ergänzen. Hier werden also zusätzliche In formationen gesammelt, die lediglich einer besseren Dokumentierung der zu vermes senden Geländepunkte dienen. Vermessungen der Geländepunkte anhand der aufge nommenen Bilder sind mit dieser Anordnung nicht möglich.

Eine ebenso einfache Anordnung mit einer ganz anderen Aufgabe ist in der DE 198 00 336 A1 dargestellt. Hier befindet sich auf der Kamera eine Sensormeßeinheit zum Messen von Abständen. Mit dieser Anordnung werden Daten zur Orientierung der Kamera zum Objekt gesammelt und digital verwendet. Damit erhalten die Meßwerte der Kamera eine absolute Orientierung.

In der WO 97/36147 A1 handelt es sich ebenfalls um die Orientierung einer Videokamera zu einer Szene als Objekt mit ausgewählten drei Punkten, deren Lage bekannt ist. Zur Bestimmung der Lage der Kamera werden Daten aus den aufgenommenen Bildern ver wendet.

Eine ganz andere Aufgabe behandelt die DE 196 04 018 A1. Die Anordnung umfaßt einen Theodolit mit einem Zielpunktpointierer und mit einem aufgesetzten Laserstrahlentfer nungsmesser zur reflektorlosen Distanzmessung. Es wird nun die Distanz auf die Flä che des Objektes gemessen, und die Kanten desselben werden mit dem Fernrohr ange zielt und die winkelmäßige Position des Objektes bestimmt. Aus dem Abstand und dem Winkel kann dann die Breite des Objektes berechnet werden. Hier handelt es sich nicht um einen Videotachymeter. Aus den ermittelten Meßdaten von Theodolit und Distanz messer werden mit Hilfe eines Rechners Meßwerte des Objektes berechnet. Eine Auf nahme eines Bildes von dem zu vermessenden Objekt und Ermittlung von Meßdaten des Objektes aus diesem Bild erfolgt nicht.

In der EP 0 417 125 B1 (DE 689 04 911 T2) wird mit einer ähnlichen Anordnung über drei Punkte die Zuordnung dieser zu Flächen von Räumen durch die Messung von Strecken und Winkeln ermittelt. Mißt man mehrere Flächen an, kann man Schnittgera den und Eckpunkte je nach Anzahl der angemessenen Flächen ermitteln. Auch hier werden keine Bilder des zu vermessenden Raumes aufgenommen und daraus Meßdaten gewonnen.

In der DE 195 28 465 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erfassung der Lage einer Zielmarke beschrieben. Dabei wird die Zielmarke von einer Abbildungsoptik auf einen ortsauflösenden, optoelektronischen Detektor abgebildet. Die elektrischen Detektorsignale werden durch Bildung von Summenfunktionen zur Koordinatenbe stimmung der Zielmarke ausgewertet. Die Zielmarke kann bei ihrer Fortbewegung ver folgt werden, wobei dabei die Daten registriert werden können. Hier erfolgt die Ermitt lung der Koordinaten der Zielmarke bei einer stets direkten Anzielung derselben. Eine Entnahme der für die Bestimmung der Koordinaten notwendigen Meßdaten aus einem Bild des Geländes, in welchem die zu vermessenden Ziele liegen, erfolgt nicht.

Bei einer Anordnung zur automatischen Feldrißführung bei der Geländevermessung nach der DD-PS 206 831 können Geländeinformationen, wie z. B. Punktverbindungen, Objektmerkmale und Ergänzungsmessungen, graphisch erfaßt und manipuliert werden, wobei die Anordnung eine Umwandlung des auf dem elektronischen Feldriß sichtbaren graphischen Geländemodells in die digitale Form ausführt. Diese Anordnung gestattet zwar die Übertragung von Meßdaten jedoch nicht die Entnahme von Meßdaten zur Ko ordinatenbestimmung aus einem die zu vermessenden Ziele enthaltenden Zielbild.

Anordnungen zur Entfernungsmessung und Scharfeinstellung bei Fotoapparaten genü gen den hohen Genauigkeitsanforderungen in der Geodäsie nicht.

In der Firmeninformation "Surveyor^TM ALS with Video Option" der Firma MDL wird mit Hilfe einer digitalen Videokamera von einem Objekt in Form eines Geländes ein Geländebild aus räumlich orientierten und positionierten Videobildern digital zusammengesetzt und mit Hilfe von polaren Daten (Strecke und Winkel), die wie mit einem normalen Tachyme ter bestimmt werden, vermessen. Dieses digitale Geländebild besitzt eine Grundriß- und eine Höheninformation, wobei man die letztere in Form von Höhenschichtlinien über eine geometrische Berechnung, wie sie bei der Herstellung von Plänen und Karten üblich ist, ermittelt und dann darstellt. Mit Hilfe dieser Daten kann man dann Massen berechnungen und Geländemodelle ableiten. Da es sich nach der Information um einen reflektorlosen Distanzmesser handelt, kann man offenes Gelände von einem erhöhtem Standpunkt aus ohne Begehung vermessen. Dies ist eine vorteilhafte Anwendungsvari ante der Videotachymetrie. Sie besitzt leider nur eine sehr geringe Genauigkeit.

Zusammenfassend kann festgestellt werden, daß nach dem genannten Stand der Tech nik

- keine Messungen im Videobild ausgeführt werden,
- keine Verknüpfung der Videobildmeßdaten mit den Daten des Tachymeters und/oder
- Theodoliten, wie Strecke, Horizontal- und Vertikalwinkel, stattfindet,
- keine Daten aus diesen direkten Meßdaten abgeleitet werden,
- und damit keine Videotachymetrie vorgenommen wird.

Die Zielstellung besteht darin, aus dem gespeicherten Zielbild Meßdaten zur Bestim mung weiterer Objektpunkte zu erhalten und zu nutzen. Zu diesem Zweck werden mehrere durch Reflektoren markierte Basispunkte im Videobild festgehalten, zu denen nachfolgend Strecken und Winkel zentrisch gemessen werden, um bei einer späteren Heimauswertung der Meßdaten und Meßbilder noch nachträglich Meßpunkte zwischen den markierten Basispunkten aus den Meßdaten des Videobildes zu bestimmen. Bei großen Entfernungen erscheinen alle Bilder nahezu gleichzeitig scharf. Um bei kürzeren Zielentfernungen, bei denen sich die Objekte in der Tiefe erstrecken, den markierten Objektpunkt in einem scharfen Umfeld zu erkennen, wird auf dieses Bild mit maxima lem Kontrast von den Bildern der Basispunkte aus transformiert. So wird eine genaue Markierung des gewünschten Objektpunktes möglich. Das digitale Bild muß aus diesem Grunde die Qualität eines Meßbildes besitzen. Diese Möglichkeit erlaubt es, bei der Geländeaufnahme sich auf wenige Schwerpunkte zu beschränken, die gleichzeitig die Basispunkte bilden, um weitere Objektpunkte aus dem Videobild während der Heimar beitsphase zu bestimmen, die rechnerisch in ihrer Position aus den Basispunkten abgeleitet werden. Diese Objektpunkte können sowohl während der Aufnahme als auch hinterher im Videobild durch einen Mausklick markiert werden. Diese Möglichkeit spart Zeit bei der Außenaufnahme, und sie gestattet Ergänzungen zur örtlichen Aufnahme ohne nachträgliche Begehung und zusätzlichen Feldvergleich.

So liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anordnung zur Video-Meßbild-Tachymetrie zu schaffen, mit welchen aus dem aufgenommenen Zielbild Meßdaten zur effektiven Bestimmung der Position von Objektpunkten gewonnen wer den können und mit welchen der Aufwand bei geodätischen Messungen verringert wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe der Erfindung mit einem Verfahren nach dem ersten Patentanspruch gelöst, wobei in den Ansprüchen 2 bis 8 die weitere Ausgestal tung des Verfahrens und Details von Verfahrensschritten beschrieben werden. Die An ordnung, mit welcher das Verfahren durchgeführt werden kann, ist in Anspruch 9 dar gestellt, und in den folgenden Unteransprüchen sind nähere Ausführungen und Details zur Anordnung beschrieben.

So ist es vorteilhaft, wenn die Markierung der tachymetrisch bestimmten Basispunkte in den aufgenommenen Zielbildern vorgenommen wird.

Um die Vermessung von Objektpunkten zu erleichtern und die Arbeit draußen im Feld zu reduzieren, erfolgt vorteilhaft die Auswahl von zu vermessenden Objektpunkten P_i am Zielpunkt in einem, auf einen dort vorgesehenen Bildschirm übertragenen Zielbild oder später bei der häuslichen Bearbeitung anhand von aufgenommenen und gespei cherten Zielbildern.

Es ist vorteilhaft, bei einem Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Objektpunktes P_i aus den Koordinaten mindestens zweier, als Be zugspunkte dienender Basispunkte, die mit Hilfe eines in einem Aufnahmestandpunkt angeordneten, um eine vertikale Stehachse StA schwenkbaren, mit einer um eine hori zontale Kippachse kippbaren Aufnahme für einen Streckenmesser, mit einer Videoka mera mit CCD-Matrix, mit einer Zieleinrichtung und mit Winkelmeßeinrichtungen verse henen Videotachymeters bestimmt werden, folgende Verfahrensschritte vorzusehen:

- Anzielung zweier im Objektraum liegender Basispunkte durch das in einem Auf nahmestandort angeordnete und um eine Stehachse um einen Horizontalwinkel drehbare Videotachymeter mit einer um die horizontale Kippachse um Höhenwin kel kippbaren Videokamera und Bestimmung der Schrägdistanzen und zu den mindestens zwei Basispunkten und mit Hilfe der Streckenmeßanordnung des Videotachymeters,
- Herstellung von zwei jeweils die mindestens zwei Basispunkte enthaltenden Vi deobildern und Speicherung derselben, wobei die Kamera jeweils so ausgerichtet wird, daß das Bild des jeweils angezielten Basispunktes im jeweiligen Hauptpunkt des Objektivs der Videokamera liegt,
- Bestimmung der Koordinaten x, y und z mindestens eines im durch die Videobil der erfaßten Raum liegenden, gesuchten, während der Aufnahme oder auf den aufgenommenen Videobildern markierten Objektpunktes mit Hilfe der in den Zielbildern ausgemessenen Zielbildkoordinaten des auf der CCD-Matrix der Vi deokamera abgebildeten, ausgewählten und im Objektraum gelegenen Objekt punktes aus den Schrägdistanzen zu den Basispunkten, aus dem gemessenen Horizontalwinkel, aus den Höhenwinkeln zu den Basispunkten, aus einer Geräte konstante und aus der Brennweite des Objektivs der Videokamera, wobei diese Koordinaten x, y und z Koordinaten eines Koordinatensystems mit den Achsen X; Y; Z mit ihrem im Schnittpunkt von Kipp- und Stehachse des Videotachymeters liegenden Koordinatenursprung sind und die Stehachse senkrecht auf der X-Y- Ebene steht und die Richtung der Z-Achse festlegt.

Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren in folgenden Verfahrensschritten durchgeführt wird:

a) Anzielung eines ersten Basispunktes durch Einstellen der Achse der Videokamera unter einem ersten Horizontalwinkel und unter einen ersten Höhenwinkel gegen über der X-Y-Ebene in Richtung des ersten Basispunktes und Messen des ersten Höhenwinkels und des ersten Horizontalwinkels, wobei der Scheitel dieses Hö henwinkels und des Horizontalwinkels in der Kippachse des Videotachymeters liegt; Aufnahme und Speicherung eines ersten Zielbildes und Messung der Schrägdistanz zu diesem ersten Basispunkt mit einem koaxial zur Achse der Vi deokamera des Videotachymeters angeordneten Streckenmeßanordnung, wobei die Videokamera so ausgerichtet wird, daß das Bild des ersten Basispunktes im Hauptpunkt des Objektivs der Videokamera liegt und außerdem das Bild des zweiten Basispunktes enthält.
b) Schwenken des Videotachymeters um einen durch die beiden Basispunkte und die Stehachse des Videotachymeters gebildeten zweiten Horizontalwinkel, wobei der Scheitel dieses Winkels am Ort der Stehachse liegt;
c) Anzielung eines zweiten Basispunktes durch Einstellen der Achse der Videokame ra unter einem zweiten Horizontalwinkel und unter einem zweiten Höhenwinkel gegenüber der X-Y-Ebene in Richtung des zweiten Basispunktes und Messen des zweiten Höhenwinkels und des zweiten Horizontalwinkels, wobei der Scheitel die ses Winkels in der Kippachse des Tachymeters liegt, Aufnahme und Speicherung eines zweiten Meßbildes und Messung der Schrägdistanz zu diesem zweiten Ba sispunkt mit dem Streckenmesser des Videotachymeters, wobei die Videokamera so ausgerichtet wird, daß das Bild des zweiten Basispunktes im Hauptpunkt des Objektivs der Videokamera liegt und außerdem das Bild des ersten Basispunktes enthält.
d) Bestimmung der Koordinaten beliebiger, in den aufgenommenen Zielbildern ent haltener, im Objektraum liegender Objektpunkte mit Hilfe der Koordinaten des ersten und des zweiten Basispunktes durch
- a) Markierung des gesuchten Objektpunktes während der Aufnahme im jeweiligen anstehenden Videobild oder Markierung des gesuchten Objektpunktes in den aufgenommenen Videobildern durch Mausklick,
- b) Messung der Zielbildkoordinaten des Objektpunktes in den aufgenommenen Vi deobildern bzw. Aufnahmen,
- c) Umrechnung der in der jeweiligen Ebene der CCD-Matrix liegenden Zielbildkoor dinaten des Objektpunktes in im Objektraum liegende analoge Koordinaten mit Hilfe
- - der gemessenen Schrägdistanzen zu den beiden Basispunkten, korrigiert mit der Gerätekonstanten,
- - der ausgemessenen Zielbildkoordinaten,
- - der Brennweite des Objektivs der Videokamera,
  - a) Berechnung von Parametern von benötigten Stützpunkten mit Hilfe von
- - in den Objektraum umgerechneten Bildkoordinaten der Zielbilder
- - den gemessenen Schrägdistanzen zu den beiden Basispunkten,
- - dem gemessenen Horizontalwinkel, um den das Videotachymeter bei den aufein anderfolgenden Anzielung der Basispunkte um die Stehachse geschwenkt werden muß,
- - den gemessenen besagten Höhenwinkeln zu den Basispunkten
- - Strecken, die aus dem Horizontalwinkel, von den besagten Schrägdistanzen und den beiden Höhenwinkeln abgeleitet werden,
- a) Transformation dieser Stützpunktparameter in die Koordinaten des Koordinaten systems X; Y; Z mit seinem Ursprung im Schnittpunkt von Stehachse und Kippachse und Bestimmung der Koordinaten dieser Stützpunkte in diesem Koordina tensystem.
e) Berechnung der Koordinaten x; y und z des Objektpunktes mit dem Koordina tenursprung des besagten Koordinatensystems, der im Schnittpunkt von Kipp- und Stehachse des Videotachymeters liegt, mit Hilfe der Koordinaten der besag ten Stützpunkte durch Ermittlung der Koordinaten des Schnittpunktes zweier, von diesen Stützpunkten definierter Geraden g₁ und g₂. Die Koordinaten dieses Schnittpunktes sind auch die Koordinaten des zu messenden Objektpunktes.

Zur Weiterführung eines in einem ersten Standpunkt des Tachymeters begonnenen Videobildpolygons mit einem aus Objektpunkten bestehenden Polygonzug von einem zweiten Tachymeterstandpunkt aus wird von dem ersten Standpunkt des Tachymeters aus der aus Objektpunkten bestehende Polygonzug ermittelt, welcher von dem zweiten Standpunkt des Tachymeters aus weitergeführt wird.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es insbe sondere dann, wenn der zusätzliche Objektpunkt in einer anderen Schärfeebene liegt, wie es bei kurzen Zielentfernungen schnell der Fall sein kann und der Beobachter auf diese Ebene umfokussieren und den gewünschten Objektpunkt deutlich markieren muß, vorteilhaft, wenn eine Bildauswerteeinrichtung die zu einer beliebigen Objekt punktebene gehörenden Zielbildkoordinaten des gewünschten Objektpunktes ermittelt, nachdem mit Hilfe einer Autofokussiereinrichtung in die Zielbildebenen der Objekt punkte fokussiert wurde. Die Bildauswerteeinrichtung zur Erkennung von Objektpunk ten und ihre Spezifizierung als Objektpunkt mit einer bestimmten Position erfolgt also durch eine Transformation von bekannten Zielbildebenen auf eine solche Ebene mit maximalem Kontrast.

Eine Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Ob jektpunktes umfaßt im Meßstandpunkt ein elektronisches Tachymeter mit einer auto matischen Zieleinrichtung und mit einem Sender und im Zielpunkt einen Zielstab mit Reflektor, Empfänger und das graphische Feldbuch mit Speicherbauelementen. Das elektronische Tachymeter oder Videotachymeter ist um eine vertikale Achse schwenk bar und umfaßt einen um eine Kippachse kippbaren Streckenmesser und eine Video kamera mit CCD-Matrix. Das Videotachymeter umfaßt ferner eine Zieleinrichtung und Winkelmeßeinrichtungen zur Messung von Horizontal- und Höhenwinkeln. Dabei ist es vorteilhaft, wenn zur optischen Achse der Videokamera mindestens ein Teil des Strah lenganges der Streckenmeßanordnung koaxial angeordnet ist, wenn eine in Abhängigkeit von der durch die Streckenmeßanordnung gemessenen Entfernung steuerbare, oder manuell nach der Schärfe des Videobildes einstellbare Fokussieranordnung zur Fokussierung der CCD-Matrix der Videokamera vorgesehen ist und wenn ein Bildverar beitungssystem zur Erkennung von Objektpunkten und deren Spezifizierung als Ob jektpunkt mit einer bestimmten Position vorgesehen sind.

Vorteilhaft ist die CCD-Matrix der Videokamera zwecks Fokussierung in einem in Rich tung der optischen Achse steuerbar verschiebbaren Tubus angeordnet, dessen Ver schiebung durch einen, nach einem Algorithmus computergesteuerten Antrieb reali sierbar ist.

So ist es weiterhin vorteilhaft, daß der jeweilige Verschiebeweg der CCD-Matrix ent sprechend den von der Streckenmeßanordnung ermittelten Entfernungen zum jeweils angezielten Basispunkt durch den Computer berechnet ist.

Vorteilhaft ist es ferner, wenn eine Bildauswerteeinrichtung eine Autofokussierautoma tik so steuert, daß die zu einer beliebigen Objektebene gehörende Fokussierstellung der CCD-Matrix Zielbildkoordinaten des gewünschten Objektpunktes P_i mißt, wobei die Basispunkte B₁ und B₂, deren Bilder B'₁ und B'₂ in den Zielbildebenen M'₁ und M'₂ lie gen, angezielt sein müssen. Der Verschiebeweg kann auch hier bei der Fokussierung der CCD-Matrix durch eine Bildtransformation nach maximalem Kontrast auf eine zwischen den Zielbildebenen der Basispunkte gelegene Objektpunktebene abgeleitet werden.

Um auch im Zielpunkt alle Operationen wie im Standpunkt vornehmen zu können, um faßt der im Zielpunkt gelegene Zielstab einen Signal- bzw. Datenempfänger und einen Computer mit einem Zielbildschirm.

Das Verfahren beinhaltet die fortschreitende Meßpunktmarkierung in den Zielbildern im Zielpunkt, die Steuerung des Meßablaufes und die Methode der Bestimmung der aus gewählten Objektpunkte aus den Meßdaten des Tachymeters und seiner Kamera. Die Bestimmung der Objektpunkte in ihrer Position in allen drei Koordinaten aus zwei Meß punkten wird erfindungsgemäß nur dadurch möglich, daß man aus den Tachymeterda ten und den Videobilddaten zusätzlich Stützpunkte ableitet, so daß daraus sich schnei dende Geraden gebildet werden können, deren Schnittpunkte dann die ausgewählten Objektpunkte mit ihren Koordinaten darstellen. Die tachymetrischen Bezugspunkte können auch durch einen Laserpointer markiert und die Distanzen reflektorlos gemes sen werden. Die Horizontal- und Vertikalwinkel sind in der bekannten Weise mit der Anzielung gegeben. Die markierten Bezugs- oder Basispunkte sind durch das Laserlicht im Videobild hervorgehoben. Durch die gegebenen Winkel ist auch die Zuordnung der Bilder gegeben.

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1 vereinfacht die Lage von Basispunkten und Objektpunkten zu einem visuellen Fernrohr,

Fig. 2 das Sehfeld des visuellen Fernrohrs,

Fig. 3 vereinfacht die Lage der Basis- und Objektpunkte zu einer CCD-Kamera mit Bild schirm,

Fig. 4 das Bild auf dem Bildschirm der CCD-Kamera,

Fig. 5 eine erfindungsgemäße Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordina ten von Objektpunkten,

Fig. 5a einen Zielstab am Zielpunkt in Vorderansicht,

Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung eines Videotachymeters,

Fig. 7 die geometrischen Zusammenhänge bei der Anzielung zweier Basispunkte und Bestimmung der Koordinaten x und y eines Objektpunktes in der X-Y-Ebene,

Fig. 8 die geometrischen Zusammenhänge bei der Anzielung zweier Basispunkte und die Bestimmung der Koordinaten eines Objektpunktes bei kurzen Zielentfer nungen,

Fig. 9 ein Schema der Bestimmung der räumlichen Koordinaten x; y und z eines Ob jektpunktes P_i bezogen auf einen Tachymeterstandpunkt und

Fig. 10 ein Videopolygonzug zur Vermessung von Objektpunktreihen.

In Fig. 1 ist der Einfachheit halber ein visuelles Fernrohr 1 eines Tachymeters mit einem Objektiv 2 und einem Okular 3 dargestellt. Entfernt vom Fernrohr 1, z. B. im Gelände, liegen die Basispunkte B₁ und B₂ deren Koordinaten x; y und z bekannt sind. Mit P₁ und P₂ sind die Objektpunkte bezeichnet, deren Koordinaten gemäß dem erfindungsgemä ßen Verfahren mit Hilfe der Basispunkte B₁ und B₂ bestimmt werden sollen. Das Fern rohr 1 ist um eine Achse StA schwenkbar, so daß nacheinander die Basispunkte B₁ und B₂ angezielt werden können. Diese Basis- und Objektpunkte werden in bekannter Weise in der Okularbildebene 4 des Fernrohrs 1 abgebildet.

In Fig. 2 ist das in der Okularbildebene 4 des visuellen Fernrohrs 1 sichtbare Sehfeld 5 mit der Lage der Bilder der Basispunkte B'₁ und B'₂ und der Bilder der Objektpunkte P'₁ und P'₂ dargestellt. Mit X; Y und Z sind die Koordinatenachsen bezeichnet.

Fig. 3 zeigt eine Videokamera 6 mit einem Objektiv 7, in dessen Bildebene 8 eine aus CCD-Elementen bestehende CCD-Matrix 9 angeordnet ist, auf die das Gelände mit den Basispunkten und den Objektpunkten abgebildet wird. Auf einem Bildschirm 10 der Videokamera 6 wird das auf der CCD-Matrix 9 abgebildete Bildfeld mit den Bildern der Basis- und Objektpunkte B'₁; B'₂; P'₁ und P'₂ für den Beobachter sichtbar gemacht.

Fig. 4 zeigt auf dem Bildschirm 10 der Videokamera 6 die Lage der Bilder B'₁; B'₂; P'₁ und P'₂ der abgebildeten Basispunkte B₁ und B₂ und der Objektpunkte P₁ und P₂. X; Y und Z kennzeichnen auch hier die Koordinatenachsen. Der Einfachheit halber und zur besseren Veranschaulichung der Verhältnisse liegen auch hier wie bei Fig. 2 die Basis- und Objektpunkte in der X-Y-Ebene. Die Videokamera 6 ist um eine Achse StA schwenkbar, um sie nacheinander auf die Basispunkte B₁ und B₂ richten zu können. Hier kann der Beobachter mit der Mitte M des scheinbaren Strichkreuzes den Basispunkt B₁ anzielen und mit dem Cursor C markieren, um, wenn auch die Lage des Basispunktes B₂ bekannt ist, die Position z. B. des Objektpunktes P₁ rechnerisch zu bestimmen.

Fig. 5 zeigt eine Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten von Objekt punkten, welche im Meßstandpunkt ein elektronisches oder Videotachymeter 11 mit dem Dreifuß 12 auf einem Stativ 13 umfaßt, wobei das Tachymeter 11 mit seiner Achse (Stehachse) StA nach der Lotzielachse 14 über einem Bodenpunkt 15 zentriert ist. Das Videotachymeter 11 ist mit Dreifußschrauben des Dreifußes 12 nach einer Dosenlibelle 16 horizontiert und besitzt die Videokamera 6 mit einem Grobvisier 17. Mit einem Knopf 18, welcher sich am Fernrohr befindet, kann gleichzeitig zwecks Anzielung eines Zielpunktes die Videokamera 6 um eine Kippachse gekippt und das gesamte Tachyme ter 11 um die Achse StA gedreht werden. Das Videotachymeter ist weiterhin mit einem Sender mit einer Antenne 19 und eine Zieleinrichtung versehen. Wie Fig. 5 zu entneh men, befindet sich am oberen Teil des Tachymeters 11 ein Display 20, auf dem der Zielpunkt sichtbar ist. Außerdem ist auf dem Display 20 durch ein Strichkreuz die Bild mitte markiert. Die genaue Zieleinstellung kann der Beobachter mittels des horizonta len Feintriebes und des Vertikalfeintriebes des Tachymeters 11 vornehmen.

Im Zielpunkt ist ein Zielstab 21 über einem Bodenpunkt 22 angeordnet, an welchem eine Dosenlibelle 23 zum senkrechten Ausrichten desselben sowie ein Reflektorträger 24, der den kippbaren Reflektor 25 trägt, angeordnet. Weiterhin befinden sich am Ziel stab eine Batterie 26, ein Videodisplay 27, eine Bedieneinheit 28 mit einem eigenen Bildschirm und ein Funkgerät 29 (Fig. 5a) mit Antenne 30. Zur Ausrichtung auf das im Meßstandpunkt befindliche Videotachymeter 11 setzt der Beobachter den Zielstab 21 in das Zentrum des Bodenpunktes 22, richtet den Stab nach der Dosenlibelle 23 senkrecht von Hand aus, dreht dann den Zielstab 21 und kippt den Reflektor 25 solange, bis er das Videotachymeter 11 im Meßstandpunkt angezielt hat. Damit kann auch das Tachy meter 11 mit seiner Zielachse ZA den Reflektor 25 am Zielstab 21 anzielen. Die Funk strecke führt die Bild- und Datenübertragung zwischen dem Meßstandpunkt und dem Zielpunkt auf Befehl durch. Mit Hilfe eines Joystick kann der Beobachter mit einem nicht dargestellten Cursor in dem auf dem Videodisplay 27 erscheinenden Zielbild die oben erwähnten Objektpunkte markieren und rechnerisch bestimmen lassen, wenn er zuvor die für die Bestimmung notwendigen Basispunkte bestimmt hat, wie es in den Fig. 4 und Fig. 5 dargestellt wurde.

Fig. 5a zeigt den in Fig. 5 genannten Zielstab 21 mit seinen an ihm angeordneten Einhei ten in Vorderansicht, wobei gleiche Bezugszeichen für die gleichen Teile wie in Fig. 5 verwendet werden.

Fig. 6 zeigt den Aufbau des Videotachymeters 11 im Überblick. Der Dreifuß 12 trägt die Stütze 31 mit einem Bedienpult 32, einem Kamerakörper 33 der Videokamera 6 und das Display 20. Auf dem Kamerakörper 33 befindet sich ein Grobvisier 17 mit einem Okular 34 mit weit außerhalb gelegener Austrittspupille 35 und einer Höhenjustierein richtung 36. Der Kamerakörper 33 trägt die Videokamera 6 umfassend das Objektiv 7 mit dem vorderen Knotenpunkt K und der CCD-Matrix 9 in der Bildebene, die auf einer Trägerleiterplatte 9.1 befestigt ist und welche zentrisch zum Tubus 6.1 der Kamera 6 angeordnet ist. Für Fokussierungszwecke ist dieser Tubus 6.1 in einer zylindrischen Hülse 6.2 mit geringem Passungsspiel gelagert. Er wird über einen Mitnehmer 37, des sen Mutter 37.1 auf einer Gewindespindel 37.2 konzentrisch gelagert ist, über ein Ge triebe 38 von dem Motor 39 nach einem Algorithmus eines Rechners gesteuert.

Dieser Rechner befindet sich vorteilhaft auf einer Leiterplatte 40 und ist in Fig. 6 nicht eingezeichnet. Die Gewindespindel 37.2 ist im Lager 37.3 gelagert und steht mit dem Getriebe 38 in Verbindung. Der Rechner berechnet nach einem allgemein bekannten Programm den Schiebeweg der CCD-Matrix 9 nach den vom Streckenmesser 41 des Videotachymeters 11 ermittelten Entfernungen zum jeweils angezielten, im Gelände gelegenen Basispunkt B.

Konzentrisch zur Achse KA der Videokamera 6, die von dem vorderen Knotenpunkt K und dem Hauptpunkt H im Zentrum der CCD-Matrix 9 gebildet wird, liegt die Achse des Streckenmessers 41. Diese Achse liegt im Zentrum des Strahlenbündels des Strecken messers 41, wobei das Strahlenbündel in bekannter Weise aus den zwei Halbbündeln, einem Sender- und einem Empfängerbündel, besteht.

Diese Achse läuft vom Knotenpunkt K des Objektivs 7, das in der Objektivfassung 42 angeordnet ist, zu einem Selektivspiegel 43. Das Empfängerbündel durchläuft das Ob jektiv, wird am Selektivspiegel 43 reflektiert und über Umlenkprismen 44 und 45 und über eine Zwischenbildeben 46 in den Streckenmesser 41 geleitet.

Über die innere Reflektionsfläche des Prismas 44, das zentrisch zum Objektiv 7 ange ordnet ist, wird ein über ein Prisma 47 von einem Laser 48 ausgesandte, sichtbare Sen derbündel über das Objektiv 7 in den Raum projiziert. Es dient als zur Kameraachse KA zentrisch liegendes Strahlenbündel u. a. zur Markierung von körperlichen Objekten oder zur Anstrahlung von Reflektoren in Gelände, welche z. B. zu vermessende Objekt punkte darstellen können. Diese so markierten Objektpunkte P werden auf der CCD- Matrix 9 als Meßpunkte pointiert.

Am Videotachymeter 11 befindet sich ferner eine Handhabe 49 zur Kippung der Video kamera 6 um die Achse KA und zur Drehung des gesamten Tachymeters 11 von Hand um die Achse StA. Gleichfalls mit der Handhabe 49 kann eine Grobfokussierung der Videokamera 6 und damit eine Fokussierung des Bildes auf dem Display 20 vorgenom men werden. Wie bei jedem Tachymeter schneiden sich auch hier die Kippachse KA und die Stehachse StA der Videokamera 6, welche auch die optische Achse der Kamera ist, in einem Schnittpunkt. Nicht dargestellt sind die Baugruppen und mechanischen sowie elektronischen Funktioneinheiten, über die ein jedes elektronisches oder Videotachy meter verfügt, wie Winkelmeßeinrichtungen und Neigungssensoren, Stellelemente für die Anzielung, Stromversorgung und Gerätesteuerung und Datenspeicherung. Sie ge hören zum Stand der Technik.

Bei dem Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Ob jektpunktes P_i aus den Koordinaten x, y und z mindestens zweier als Bezugspunkte dienender, nicht in einer Ebene liegender Basispunkte B_i mit Hilfe eines in einem Auf nahmestandpunkt angeordneten, um die vertikale Stehachse StA schwenkbaren, eine als Streckenmesser 41 ausgebildete Streckenmeßanordnung, eine Videokamera 6 mit CCD-Matrix 9, eine Zieleinrichtung und Winkelmeßeinrichtungen umfassenden Video tachymeters 11, wobei die Videokamera 6 um eine horizontale Achse, eine Kippachse KA kippbar ist, werden von durch jeweils einem Reflektor, Laserfleck oder sonstwie markierten und gemessenen Basispunkten B_i im Gelände die Koordinaten x; y und z von beliebigen Objektpunkten P_i abgeleitet. Es wird zusätzlich ein Zielbild aufgenom men und gespeichert, in welchem die markierten Basispunkte B_i und die Objektpunkte P_i enthalten sind. Es werden dann die Koordinaten beliebiger Objektpunkte P_i aus den Positionsdaten (Koordinaten) in den Zielbildern ermittelt, die in den Zielbildern der markierten und tachymetrisch bestimmten Basispunkte B_i enthalten sind. Dabei erfolgt die Markierung der tachymetrisch bestimmten Basispunkte B_i in den aufgenommenen Zielbildern beispielsweise durch einen Mausklick oder in einer anderen geeigneten Wei se.

Die Auswahl von zu vermessenden Objektpunkten P_i kann auch am Zielpunkt in einem, auf einen dort vorgesehenen Bildschirm oder Videodisplay 27 (Fig. 5) übertragenen Ziel bild erfolgen, oder später bei der häuslichen Bearbeitung vorgenommen werden.

In Fig. 7 ist als Beispiel das Schema der Bestimmung der Koordinaten x und y eines Ob jektpunktes P mit Hilfe zweier Basispunkte B₁ und B₂ dargestellt, wobei alle diese Punk te in der horizontalen X-Y-Ebene liegen. Das Videotachymeter 11, dessen Objektiv O in zwei nacheinander eingestellte Lagen O₁ und O₂ in der Fig. 7 dargestellt ist, steht in ei nem Aufnahmestandpunkt, der in der Fig. 7 als Durchstoßpunkt der Stehachse des Vi deotachymeters durch die X-Y-Ebene mit StA bezeichnet ist und gleichzeitig den Null punkt OP des Koordinatensystems mit den Koordinatenachsen X und Y darstellt. Mit dem nicht dargestellten Streckenmesser des Videotachymeters, dessen Meßachse in einer ersten Stellung koaxial zur Achse O₁B'₁ der Videokamera verläuft, wird die Hori zontaldistanz e₁₁ zu dem einen angezielten Basispunkt B₁ gemessen, dessen Bild B'₁ im Hauptpunkt H'₁ auf der Ebene M₁ der CCD-Matrix der Videokamera liegt.

Danach wird der Basispunkt B₂ in analoger Weise wie es zum Basispunkt B₁ beschrieben wurde, angezielt durch Schwenken der CCD-Kamera um die Achse StA derart, daß die Kameraachse O₁B'₂ auf der Basispunkt B₂ gerichtet ist und die Zielbildebene entspre chend fokussiert ist, daß ein scharfes Bild gegeben ist. In der Ebene M'₂ der CCD-Matrix entsteht das Bild B'₂ des Basispunktes B₂. Gleichzeitig werden der Horizontalwinkel ψ mit den Horizontalkreis des Videotachymeters gemessen und die Horizontaldistanz e₂₂ zum Basispunkt B₂ mit dem Streckenmesser des Videotachymeters gemessen. Die auf diese Weise gewonnenen Zielbilder M'₁ und M'₂ zu den beiden Basispunkten B₁ und B₂ werden gespeichert.

Beim Anzielen der Basispunkte B₁ und B₂ muß natürlich darauf geachtet werden, daß auch der Objektpunkt P oder, wenn es mehrere sind, die Objektpunkte P_i auf diesen Zielbildern M'₁ und M'₂ abgebildet sind.

Die Koordinatenbestimmung eines Objektpunktes P_i in der X-Y-Ebene mit den beiden Basispunkten B₁ und B₂ wird wie folgt vorgenommen (Fig. 7):
Man kann entweder während der Aufnahme im bereitstehenden Videobild den gesuch ten Objektpunkt P auf den Bildschirm markieren, und dann erfolgt sofort die Ausmes sung der Bildkoordinaten p'₁₁ und p'₁₂ der Bildpunkte P'₁₁ und P'₁₂ in der Ebene M'₁ bzw. M'₂ der CCD-Matrix 9, denn der in dem einen Bild markierte und erkannte Objekt punkt P wird aufgrund seiner Strukturierung auch in dem vorhergehenden Bild durch den Bilderkennungsalgorithmus markiert und angemessen, oder man arbeitet später mit den Bildern auf dem Bildschirm und markiert durch einen Mausklick in den über deckten Videos den gesuchten Objektpunkt P und berechnet die Koordinaten durch den Rechner, wobei die Koordinatenberechnung nach den folgenden Formeln mit Hilfe des Rechners vorgenommen wird, wobei die in den weiter unten dargelegten Formeln angegebenen Größen in der Fig. 7 eingezeichnet sind.

So werden aus den gemessenen Horizontaldistanzen e₁₁ und e₂₂, dem gemessenen Ho rizontalwinkel ψ, der Konstanten Δe₁ = Δe₂ = Δe und den Bildkoordinaten p'₁₁ und p'₁₂ der Bildpunkte P'₁₁ und P'₁₂ in der Ebene M'₁ bzw. M'₂ der CCD-Matrix 9 die Pfeilhöhen p₁₁, p₁₂, p₂₁ und p₂₂ im Objektraum nach den Ähnlichkeitssätzen berechnet, wobei die Konstante ΔE der Abstand der Stehachse StA von dem Hauptpunkt O = O₁ = O₂ des Ob jektivs und O₁ und O₂ die unterschiedlichen Stellungen des Objektivs der Videokamera sind. Dazu werden Hilfsstrecken e₁₂ = e₁₁.cosψ und e₂₁ = e₂₂.cosψ aus den für die Ho rizontaldistanzen e₁₁ und e₂₂ und dem Horizontalwinkel ψ ermittelten Meßwerten abge leitet. Im Zusammenhang mit den Erläuterungen weiter unten zu Fig. 8 wird für die Grö ßen e₁₁ und e₂₂ zur Unterscheidung die Bezeichnung "Schrägdistanz" verwendet, weil hier eine Anzielung im Raume liegender Punkte erfolgt.

Aus den Horizontaldistanzen e₁₁ und e₂₂, den besagten Hilfsstrecken e₁₂ und e₂₁, dem gemessenen Horizontalwinkel ψ und den berechneten Pfeilhöhen p₁₁, p₁₂, p₂₁ und p₂₂ werden dann die rechtwinkligen Koordinaten von vier Stützpunkten S₁₁, S₁₂, S₂₁ und S₂₂ im auf den ersten Basispunkt OP bezogenen Koordinatensystem des Videotachymeters 11 bestimmt. Die Stützpunkte S₁₁ und S₁₂ definieren eine Gerade g₁ und die Stützpunkte S₂₁ und S₂₂ eine Gerade g₂. Die Berechnung dieser Geraden g₁ und g₂ erfolgt nach den in der Mathematik bekannten Formeln. Der Schnittpunkt dieser beiden Geraden g₁ und g₂ ist der gesuchte Objektpunkt P mit seinen Koordinaten x und y im Koordinatensystem des Videotachymeters 11, dessen Ursprung in der Stehachse StA im Punkt OP liegt.

Die Pfeilhöhen p₁₁, p₁₂, p₂₁ und p₂₂ und die Koordinaten der Stützpunkte S₁₁, S₁₂, S₂₁ und S₂₂ berechnen sich nach den folgenden Formeln, wobei f die Brennweite des Objektivs ist:
Pfeilhöhen:

p₁₁ = p'₁₁/f(e₁₁ - Δe)

p₁₂ = p'₁₁/f(e₂₂cosψ - Δe)

p₂₂ = p'₁₂/f(e₂₂ - Δe)

p₂₁ = p'₁₂/f(e₁₁cosψ - Δe).

Koordinaten der Stützpunkte:

S₁₁: x = p₁₁, y = e₁₁

S₁₂: x = p₁₂, y = e₂₂cosψ

S₂₂: x = e₂₂sinψ - p₁₂cosψ, y = e₂₂cosψ + p₂₂sinψ

S₂₁: x = e₁₁sinψcosψ - p₂₁cosψ, y = e₁₁cos²ψ + p₂₁sinψ.

Vorteilhaft für eine hohe Genauigkeit der Bestimmung der Koordinaten des gesuchten Objektpunktes P ist, wenn die Basispunkte B₁ und B₂ soweit als möglich auseinander liegen. Der Objektpunkt P bzw. die Objektpunkte P_i sollten nicht so nahe an oder hinter den Basispunkten B₁ und B₂ liegen. Die Objektpunkte können aber ohne Besorgnis im Zwischenraum vor oder hinter den Basispunkten B₁ und B₂ liegen.

Anhand der Fig. 8 werden die geometrischen Zusammenhänge bei der Anzielung zweier Basispunkte B₁ und B₂ und die Bestimmung der Koordinaten x und y mindestens eines Objektpunktes P in der X-Y-Ebene bei kurzen Zielentfernungen beschrieben. Es ist hier bei an solche Zielweiten gedacht, welche bis etwa 100 m reichen.

Liegen die Basispunkte B₁ und B₂ und der mindestens eine Objektpunkt P bei kurzen Zielentfernungen oder Zielweiten in unterschiedlichen Abständen von der Stehachse des Videotachymeters, so muß auf die einzelnen Punkte für jede Entfernung fokussiert werden, was sowohl für die Basispunkte B₁ und B₂ als auch für den oder die Objekt punkte gilt, von dem oder von denen die Koordinaten bestimmt werden sollen.

Dabei werden zuerst die beiden Basispunkte B₁ und B₂ angemessen und die Distanzen e₁₁ und e₂₂ sowie die Winkel α_B1 und α_B2, die in der Horizontalebene liegen, ermittelt. Soll nun der Objektpunkt P (Fig. 8) vermessen werden, wird zunächst der Basispunkt B₁ an gezielt und scharf gestellt, d. h. fokussiert, und bei dieser Anzielung wird auf P in der Zielebene M_P1 umfokussiert und das Bild P' des Objektpunktes P im Bild markiert, damit die Bildkoordinate p'₁ im Bild in der Ebene M'_P1 gemessen werden kann.

Daraufhin wird der zweite Basispunkt B₂ angezielt und scharf in der Bildebene einge stellt. Danach wird auf die Zielebene M_P2 von P aus umfokussiert. Der Objektpunkt P ist in dieser Ebene noch markiert und besitzt die gleiche Bildweite b_P2 = b_P1, wie bei der im vorherigen Absatz angegebenen Verfahrensschritt, welche mit der automatischen Fo kussiereinrichtung gleichzeitig gemessen wird. Außerdem wird in der Zielebene M_P2 die Bildkoordinate p'₂ gemessen. Aus diesen Bildkoordinaten p'₁ und p'₂ sowie der Bild weite b_P1 werden dann die Pfeilhöhen p₁₁; p₁₂; p₂₁ und p₂₂ nach den weiter oben, im Zu sammenhang mit der Beschreibung der Fig. 7 angegebenen Beziehungen berechnet, wobei die Brennweite f in den Beziehungen durch die Bildweite b_P2 = b_P1 zu ersetzen ist, weil die Bildweiten nicht mehr in der Brennebene, wie bei großen Zielentfernungen, sondern in der Bildweite b_P1 liegen. S₁₁; S₁₂; S₂₁; und S₂₂ sind auch hier wieder Stützpunk te, die Geraden g₁ und g₂ festlegen, deren Schnittpunktkoordinaten die Koordinaten des Objektpunktes P sind. Für die Bestimmung der Koordinaten des Objektpunktes P wird also der gleich Algorithmus angewendet wie bei der Bestimmung der Koordinaten von Objektpunkten, die in großen Zielentfernungen (optisch gesehen im Unendlichen) lie gen.

Anhand der Fig. 9 und unter Beachtung der in Fig. 6 für die einzelnen Baugruppen und -elemente angegebenen Bezugszeichen wird das in den Patentansprüchen 4 und 5 dar gelegte Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten X; Y und Z eines Ob jektpunktes P mit Hilfe mindestens zweier als Bezugspunkte dienender Basispunkte B₁ und B₂, bezogen auf den Tachymeterstandpunkt (Stehachse StA), näher erläutert und beschrieben. Dabei werden zunächst die Koordinaten der in den Objektpunktebenen M₁ und M₂ liegenden Basispunkte B₁ und B₂ mit Hilfe eines in einem Aufnahmestandpunkt OP angeordneten, um eine vertikale Stehachse StA schwenkbaren, mit einer um eine horizontale Kippachse KA kippbaren Aufnahme für einen Streckenmesser 41, mit einer Videokamera 6 mit CCD-Matrix 9, mit einer Zieleinrichtung und mit Winkelmeßeinrich tungen (nicht dargestellt) versehenen Videotachymeters 11 (Fig. 6) bestimmt.

In zeitlicher Reihenfolge werden nun zur Ermittlung der Koordinaten des zu vermes senden Objektpunktes P folgende Verfahrensschritte durchgeführt:
In einem ersten Schritt erfolgt nacheinander die Anzielung zweier im Objektraum lie gender Basispunkte B₁ und B₂ durch das im Aufnahmestandort OP angeordnete und um die Stehachse StA um einen Horizontalwinkel ψ drehbare Videotachymeter 11 (Fig. 6) mit einer um die horizontale Kippachse KA um Höhenwinkel ζ₁ und ζ₂ kippbaren Video kamera 6 und die Bestimmung der Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂ zu den mindestens zwei Basispunkten B₁ und B₂ mit Hilfe des Streckenmessers 41 des Videotachymeters 11 und die Herstellung von zwei, jeweils die mindestens zwei Basispunkte B₁ und B₂ enthalten den Videobildern und Speicherung derselben, wobei die Kamera 6 jeweils so ausgerich tet wird, daß die Bilder B'₁ bzw. B'₂ der jeweils angezielten Basispunkte B₁ bzw. B₂ auf der optischen Achse im jeweiligen Hauptpunkt H'₁ bzw. H'₂ auf der CCD-Matrix 9 liegen. Mit O₁ und O₂ sind die beiden Stellungen des Objektivs der Videokamera bei der Anzielung der beiden Basispunkte B₁ und B₂ gekennzeichnet.

Es erfolgt dann die Bestimmung der Koordinaten x, y und z mindestens eines im durch die Videobilder bzw. auf der CCD-Matrix 9 erfaßten Raum liegenden, gesuchten, wäh rend der Aufnahme oder auf den aufgenommenen Videobildern ausgewählten und markierten Objektpunktes P_i(P) mit Hilfe der in den Zielbildern M'₁ und M'₂ ausgemes senen Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des auf der CCD-Matrix 9 abgebildeten, ausgewählten, im Objektraum gelegenen Objektpunktes P(P_i) aus den Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂, dem gemessenen Horizontalwinkel ψ in der Horizontalebene zwischen den Basispunkten B₁ und B₂, den Höhenwinkeln ζ_B1 und ζ_B2 von der Horizontalebene zu den Basispunkten B₁ und B₂, der Gerätekonstanten Δe und der Brennweite f des Objektivs der Videokamera 6, wobei diese Koordinaten x, y und z Koordinaten eines Koordinaten systems mit den Achsen X; Y; Z mit ihrem, im Schnittpunkt von Kippachse KA und Ste hachse StA des Videotachymeters 11 liegenden Koordinatenursprung OP sind, und die Stehachse StA senkrecht auf der X-Y-Ebene steht und die Richtung der Z-Achse festlegt, wobei i = 1; 2; . . .; n eine natürliche Zahl ist, die auf den jeweils zugeordneten Objekt punkt Bezug nimmt.

Im Detail handelt es sich um die Verfahrensschritte, welche nun ausführlicher erläutert werden sollen:
Zuerst erfolgten die Anzielung des ersten Basispunktes B₁ in der im Zusammenhang mit Fig. 7 erläuterten Weise und die Aufnahme und Speicherung eines ersten Zielbildes M'₁ und die Messung der Schrägdistanz e₁₁ zu diesem ersten Basispunkt B₁ mit dem koaxial zur Achse der Videokamera 6 angeordneten Streckenmesser 41 des Video tachymeters 11, wobei die Videokamera 6 so ausgerichtet wird, daß das Bild B'₂₁ des Basispunktes B₁ auf der optischen Achse (Zielachse ZA₁) im Hauptpunkt H'₁ der Video kamera liegt und außerdem das Bild B'₂ des zweiten Basispunktes B₂ enthält. Die Schrägdistanz e₁₁ ist die Entfernung zwischen dem Koordinatenursprung OP und dem Basispunktes B₁. Es erfolgt gleichfalls mit dem Einstellen der Achse ZA₁ der Videokame ra die Messung des Höhenwinkels ζ_B1 zum ersten Basispunkt B₁ bezüglich der X-Y- Ebene, wobei der Scheitel dieses Winkels in der Kippachse KA im Punkt OP liegt.

Danach erfolgt ein Schwenken des Videotachymeters 11 um einen durch die beiden Basispunkte B₁ und B₂ und die Stehachse StA gebildeten Horizontalwinkel ψ und Mes sung dieses Winkels, wobei der Scheitel dieses Winkels am Ort der Stehachse StA im Koordinatenursprung OP liegt.

Bei der nun folgenden Anzielung eines zweiten Basispunktes B₂ und der Aufnahme und Speicherung eines zweiten Zielbildes M'₂ und der Messung der Schrägdistanz e₂₂ zu diesem zweiten Basispunkt B₂ mit dem Streckenmesser 41 des Videotachymeters, wobei die Videokamera 6 so ausgerichtet wird, daß das Bild B'₂ des Basispunktes B₂ auf der optischen Achse im Hauptpunkt H'₂ der Videokamera liegt, wird gewährleistet, daß außerdem das Bild B'₁₂ des ersten Basispunktes B₁ im Zielbild M'₂ enthalten ist. Die Schrägdistanz e₂₂ ist die Entfernung zwischen dem Koordinatenursprung OP und dem Basispunkt B₂. Zusammen mit dem Einstellen des Achse ZA₂ der Videokamera erfolgt die Messung des Höhenwinkels ζ_B2 zum zweiten Basispunkt B₂ bezüglich der X-Y-Ebene, wobei der Scheitel dieses Winkels in der Kippachse KA im Koordinatenursprung OP liegt.

Nachdem die beiden Zielbilder M'₁ und M'₂ aufgenommen und gespeichert sind, er folgt die Bestimmung der Koordinaten beliebiger, in den aufgenommenen Zielbildern abgebildeter, im Raum liegender Objektpunkte P_i mit Hilfe der Koordinaten der beiden Basispunkte B₁ und B₂, wobei zur Erläuterung anhand der Fig. 8 ein Objektpunkt P aus gewählt wird. Die Markierung des gesuchten Objektpunktes P kann entweder während der Aufnahme im jeweiligen anstehenden Videobild oder in den aufgenommenen und gespeicherten Zielbildern durch Mausklick vorgenommen werden. Anhand dieser auf genommenen Videobilder bzw. Zielbilder M'₁ und M'₂ wird die Bestimmung der Ziel bildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des Objektpunktes P in jeden der Zielbilder M'₁ und M'₂ vorgenommen. Eine Umrechnung der in der Ebene der CCD-Matrix 9 der Videoka mera liegenden Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des Objektpunktes P in im Ob jektraum liegende analoge Koordinaten q_i1; q_i2 und h'_i1; h_i2 erfolgt mit Hilfe der gemesse nen Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂, korrigiert mit der Gerätekonstanten Δe, der ausgemes senen Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2 und h'_i1; h'_i2 und der Brennweite f des Objektivs der Videokamera, wobei die Indizes 1 und 2 verwendet sind, wenn zwei Basispunkte B₁ und B₂ vorhanden sind.

Mit Hilfe der Bildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2, der gemessenen Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂, des mit den Winkelmeßsystemen des Videotachymeters gemessenen Horizon talwinkels ψ und der ebenfalls mit Winkelmeßsystemen des Videotachymeters gemes senen Höhenwinkel ζ_B1 und ζ_B2, sowie aus dem Horizontalwinkel ψ, von den Schrägdi stanzen e₁₁ und e₂₂ und den Höhenwinkeln ζ_B1 und ζ_B2 abgeleiteten Strecken e₁₂ und e₂₁ (Fig. 8), werden dann die im Objektraum liegenden Parameter q₁₁; q₁₂; h₁₁; h₁₂; h₂₁; q₂₁; h₂₂; q₂₂ der Stützpunkte S₁₁; S₁₂; S₂₁; S₂₂ und aus diesen die Koordinaten dieser Stütz punkte nach den untenstehenden Beziehungen berechnet:

x_S11 = e₁₁cosζ_B1cosα_B1 - q₁₁cosα_B1 + h₁₁sinζ_B1sinα_B1

y_S11 = e₁₁cosζ_B1sinα_B1 + q₁₁sinα_B1 - h₁₁sinζ_B1cosα_B1

z_S11 = e₁₁sinζ_B1 + h₁₁cosζ_B1

x_S12 = e₂₂cosζ_B1cosψcosα_B1 - q₁₂cosα_B1 + h₁₂sinζ_B1sinα_B1

y_S12 = e₂₂cosζ_B2cosψsinα_B1 + q₁₂cosα_B1 - h₁₂sinζ_B1cosα_B1

z_S12 = e₂₂cosζ_B2cosψsinζ_B1 + h₁₂sinζ_B1

x_S21 = e₁₁cosζ_B1cosψcosζ_B2 + q₂₂cosα_B1 - h₂₂sinζ_B2sinα_B2

y_S21 = e₁₁cosζ_B1cosψsinζ_B2 + q₂₂sinα_B2 + h₂₂sinζ_B2cosα_B2

z_S21 = e₁₁cosζ_B1cosψsinζ_B1 - h₂₂cosζ_B2

x_S22 = e₂₂cosζ_B2cosα_B2 + q₂₂cosα_B2 - h₂₂sinζ_B2sinα_B2

y_S22 = e₂₂cosζ_B2sinζ_B2 + q₂₂sinα_B2 + h₂₂sinζ_B2cosα_B2

z_S22 = e₂₂cosζ_B1 - h₂₂cosζ_B2

In diesen Formeln sind die Winkel α_B1 und α_B2 in der Horizontalebene liegende Winkel, die von der X-Achse und den in die Horizontalebene projizierten Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂ eingeschlossen werden, wobei ψ = α_B2 - α_B1 ist, und die mit den Winkelmeßsy stemen des Videotachymeters gemessen werden.

Diese Koordinaten sind Koordinaten der vier Stützpunkte S₁₁; S₁₂; S₂₁; S₂₂ des Koordina tensystems mit dem Koordinatenursprung OP im Schnittpunkt von Stehachse StA und Kippachse KA. Nach bekannten mathematischen Gesetzen können aus den Koordinaten für die Stützpunkte S₁₁ und S₂₂ die Gleichung einer Geraden g₁ und aus den Koordinaten für die Stützpunkte S₁₂ und S₂₁ die Gleichung einer Geraden g₂ berechnet werden. Der Schnittpunkt dieser beiden Geraden g₁ und g₂ ist der Objektpunkt P, dessen Koordina ten zu bestimmen waren.

In gleicher Weise können die Koordinaten weiterer auf den Zielbildern M₁ und M₂ abge bildeter und/oder markierter Objektpunkte ermittelt werden.

Fig. 10 zeigt ein aus Zielbildern A_i (i = 1 bis 6) zusammengesetztes Videobildpolygon mit einem aufgenommenen Polygonzug von Basispunkten B_i (i = 1 bis 6), welche durch die Kamera des Videotachymeters von zwei verschiedenen Tachymeterstandpunkten StP₁ und StP₂ aus aufgenommen wurden. In diesen koordinatenmäßig bekannten Tachymeterstandpunkten ist jeweils ein Videotachymeter angeordnet, bzw. ein Video tachymeter wird nacheinander in diesen Tachymeterstandpunkten positioniert. So wer den von dem einen, im ersten Tachymeterstandpunkt StP₁ stationierten Videotachyme ter aus beginnend, Zielbilder mit mindestens zwei Basispunkten durch die Videokamera aufgenommen und im Rechner gespeichert, wobei jeweils einer der mindestens zwei Basispunkte (z. B. die Punkte B₂ oder B₃ in Fig. 10) auf zwei benachbarten Zielbildern liegt. Wie aus der Fig. 9 zu entnehmen, liegen B₁ und B₂ auf den Zielbildern A₁ und A₂; B₂ auf den Zielbildern A₁, A₂ und A₃; B₃ auf den Zielbildern A₂, A₃ und A₄; B₄ auf den Zielbil dern A₃, A₄ und A₆; B₅ auf den Zielbildern A₄, A₅ und A₆ und B₆ auf den Zielbildern A₅ und A₆, wobei die Zielbilder A₄, A₅ und A₆ vom Tachymeterstandpunkt StP₂ aus erstellt sind.

Wie Fig. 10 ferner zu entnehmen, ist der Basispunkt B₄ sowohl auf dem Zielbild A₃, wel ches von Tachymeterstandpunkt StP₁ aus aufgenommen ist, als auch auf dem Zielbild A₄, welches vom Tachymeterstandpunkt StP₂ aus aufgenommen ist, vorhanden, so daß eine kontinuierliche Weiterführung des aus den Basispunkten B_i (i = 1 bis 6) bestehen den Polygonzuges gewährleistet ist.

Zur Weiterführung des Polygonzuges von Zielbildern (nicht dargestellt) werden von wei teren Tachymeterstandpunkten StP₃ bis StP_n aus ebenfalls Zielbilder mit mindestens zwei Basispunkten hergestellt, auf denen jeweils mindestens ein gemeinsamer Ba sispunkt auf zwei benachbarten Zielbildern vorhanden ist. Auf diese Weise wird ein im Tachymeterstandpunkt StP₁ begonnener Polygonzug von Videobildern vom zweiten Tachymeterstandpunkt StP₂ aus weitergeführt.

Bei der Aufnahme der Zielbilder A_i werden die entsprechenden Koordinaten oder Grö ßen, Distanz e_i von dem entsprechenden Tachymeterstandpunkt StP_i zu den einzelnen Basispunkten B_i, die Horizontalwinkel ψ_i und die Vertikalwinkel ζ_i zu den Basispunkten B_i mit den im Videotachymeter vorhandenen Strecken- und Winkelmessern ermittelt. Aus diesen ermittelten Parametern und weiteren aus den Zielbildern abgeleiteten und gewonnenen Größen können dann die Koordinaten von Objektpunkten P_i, in der Weise, wie sie im Zusammenhang mit Fig. 8 erläutert wurde, bestimmt werden.

Claims

1. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Objekt punktes P_i aus den Koordinaten mindestens zweier als Bezugspunkte dienender, nicht in einer Ebene liegender Basispunkte mit Hilfe eines in einem Aufnah mestandpunkt angeordneten, um eine vertikale Achse StA schwenkbaren, eine Streckenmeßanordnung, eine Videokamera mit CCD-Matrix, eine Zieleinrichtung und Winkelmeßeinrichtungen umfassenden Videotachymeters, wobei die Video kamera um eine horizontale Achse kippbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Basispunkte B₁; B₂ im Gelände markiert, mit der Zieleinrichtung angezielt und ihre Koordinaten mit Hilfe der Streckenmeßanordnung und den Winkel meßeinrichtungen gemessen werden,
daß zusätzlich von der Videokamera jeweils ein Zielbild M'₁, M'₂ aufgenommen und gespeichert wird, in welchem die markierten Basispunkte B₁, B₂ und die Ob jektpunkte P_i enthalten sind, und
daß dann die Koordinaten der Objektpunkte P_i aus ihren Bildpunktkoordinaten in den Zielbildern M'₁; M'₂ und aus den markierten und tachymetrisch bestimmten Basispunkten B₁; B₂ ermittelt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung der tachymetrisch bestimmten Basispunkte in den aufgenommenen Zielbildern er folgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswahl von zu vermessenden Objektpunkten P_i am Zielpunkt auf einem, auf einen dort vorge sehenen Bildschirm übertragenen Zielbild erfolgt oder später bei einer häuslichen Bearbeitung anhand von aufgenommenen und gespeicherten Zielbildern vorge nommen wird.

4. Verfahren zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Objekt punktes P_i aus den Koordinaten mindestens zweier, als Bezugspunkte dienender Basispunkte, die mit Hilfe eines in einem Aufnahmestandpunkt angeordneten, um eine vertikale Stehachse StA schwenkbaren, mit einer um eine horizontale Kip pachse KA kippbaren Aufnahme für eine Streckenmeßanordnung, mit einer Vi deokamera mit CCD-Matrix, mit einer Zieleinrichtung und mit Winkelmeßeinrich tungen versehenen Videotachymeters bestimmt werden, umfassend folgende Verfahrensschritte:

- Anzielung der mindestens zwei im Objektraum liegenden Basispunkte B₁ und B₂ durch das in einem Aufnahmestandort angeordnete und um die Stehachse StA um einen Horizontalwinkel ψ drehbare Videotachymeter mit einer um die hori zontale Kippachse KA um Höhenwinkel ξ kippbaren Videokamera und Bestim mung der Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂ zu den mindestens zwei Basispunkten B₁ und B₂ mit Hilfe der Streckenmeßanordnung des Videotachymeters,
- Herstellung von zwei jeweils die mindestens zwei Basispunkte B₁ und B₂ enthal tenden Zielbildern und Speicherung derselben, wobei die Videokamera jeweils so ausgerichtet wird, daß das Bild B'₁ bzw. B'₂ des jeweils angezielten Basispunktes B₁ bzw. B₂ im jeweiligen Hauptpunkt H'₁ bzw. H'₂ ihres Objektives liegt,
- Bestimmung der Koordinaten x, y und z zumindestens eines im durch die Zielbil der erfaßten Raum liegenden, während der Aufnahme oder auf den aufgenomme nen Zielbildern markierten Objektpunktes P_i mit Hilfe der in den Zielbildern aus gemessenen Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des auf der CCD-Matrix abgebil deten, ausgewählten Objektpunktes P_i im Objektraum, aus den Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂, dem gemessenen Horizontalwinkel ψ, den Höhenwinkeln ξ_i und ξ₂, einer Gerätekonstante Δe und der Brennweite f des Objektivs der Videokamera, wobei diese Koordinaten x, y und z Koordinaten eines Koordinatensystems mit den Achsen X; Y; Z mit ihrem im Schnittpunkt von Kipp- und Stehachse StA des Videotachymeters liegenden Koordinatenursprung sind, und die Stehachse StA senkrecht auf der X-Y-Ebene steht und die Richtung der Z-Achse festlegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrens schritte,

a) Anzielung eines ersten Basispunktes B₁ durch Einstellen der Achse der Videoka mera unter einem ersten Horizontalwinkel ψ₁ und unter einen ersten Höhenwin kel ξ₁ gegenüber der X-Y-Ebene in Richtung des ersten Basispunktes B₁ und Mes sen des ersten Höhenwinkels ξ₁ und des ersten Horizontalwinkels ψ₁, wobei der Scheitel dieses Höhenwinkels ξ₁ und des Horizontalwinkels ψ₁ in der Kippachse KA des Videotachymeters liegt, Aufnahme und Speicherung eines ersten Zielbil des und Messung der Schrägdistanz e₁₁ zu diesem ersten Basispunkt B₁ mit einem koaxial zur Achse der Videokamera des Videotachymeters angeordneten Strec kenmeßanordnung, wobei die Videokamera so ausgerichtet wird, daß das Bild B'₁ des ersten Basispunktes B₁ im Hauptpunkt H'₁ des Objektivs der Videokamera liegt und außerdem das Bild B'₂ des zweiten Basispunktes B₂ enthält;
b) Schwenken des Videotachymeters um einen durch die beiden Basispunkte B₁ und B₂ und die Stehachse StA des Videotachymeters gebildeten Horizontalwinkel ψ, wobei der Scheitel dieses Winkels am Ort der Stehachse StA liegt;
c) Anzielung eines zweiten Basispunktes B₂ durch Einstellen der Achse der Video kamera unter einem zweiten Horizontalwinkel ψ₂ und unter einem zweiten Hö henwinkel ξ₂ gegenüber der X-Y-Ebene in Richtung des zweiten Basispunktes B₂ und Messen des zweiten Höhenwinkels ξ₂ und des zweiten Horizontalwinkels ψ₂, wobei der Scheitel des zweiten Höhenwinkels ξ₂ in der Kippachse KA des Tachy meters liegt, Aufnahme und Speicherung eines zweiten Zielbildes und Messung der Schrägdistanz e₂₂ zu diesem zweiten Basispunkt B₂ mit der Streckenmeß anordnung des Videotachymeters, wobei die Videokamera so ausgerichtet wird, daß das Bild B'₂ des zweiten Basispunktes B₂ im Hauptpunkt H'₂ des Objektivs der Videokamera liegt und außerdem das Bild B'₁ des ersten Basispunktes B₁ enthält;
d) Bestimmung der Koordinaten beliebiger, in den aufgenommenen Zielbildern ent haltener Objektpunkte P_i im Raum mit Hilfe der Koordinaten der beiden Ba sispunkte B₁ und B₂ durch
- a) Markierung des gesuchten Objektpunktes P_i während der Aufnahme im je weiligen
  anstehenden Videobild oder
  Markierung des gesuchten Objektpunktes P_i in den aufgenommenen Video bildern durch Mausklick,
- b) Messung der Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des Objektpunktes P_i in den aufgenommenen Zielbildern (M'₁, M'₂),
- c) Umrechnung der in der Ebene der CCD-Matrix liegenden Zielbildkoordinaten q'_i1; q'_i2; h'_i1; h'_i2 des Objektpunktes P_i in im Objektraum liegende analoge Ko ordinaten q_i1; q_i2 und h_i1; h_i2 mit Hilfe von
  den gemessenen Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂, korrigiert mit einer Gerätekon stanten Δe,
  den ausgemessenen Bildkoordinaten q'_i1; q'_i2 und h'_i1; h'_i2,
  der Brennweite f des Objektivs der Videokamera,
  wobei i = eine Funktion der Anzahl der Objektpunkte ist,
- d) Berechnung von Parametern q₁₁; q₁₂; h₁₁; h₁₂; q₂₁; h₂₁; h₂₂; q₂₂ von Geraden g₁ und g₂ definierenden Stützpunkten S₁₁; S₁₂; S₂₁; S₂₂ mit Hilfe von
  den in den Objektraum umgerechneten Bildkoordinaten q_i1; q_i2; h_i1; h_i2
  den gemessenen Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂
  dem gemessenen Horizontalwinkel ψ,
  den gemessenen Höhenwinkeln ξ₁ und ξ₂ und
  den aus dem Horizontalwinkel ψ, von den Schrägdistanzen e₁₁ und e₂₂ und den Höhenwinkeln ξ₁ und ξ₂ abgeleiteten Strecken e₁₂ und e₂₁,
- e) Transformation dieser Stützpunktparameter in die Koordinaten des Koordi natensystems X; Y; Z mit seinem Ursprung im Schnittpunkt von Stehachse StA und Kippachse KA;
e) Berechnung der Koordinaten x; y und z des Objektpunktes P_i mit dem Koordina tenursprung des besagten Koordinatensystems im Schnittpunkt von Kipp- KA und Stehachse StA des Videotachymeters mit Hilfe der Koordinaten der Stützpunkte S₁₁; S₁₂; S₂₁; S₂₂ durch Ermittlung des Schnittpunktes der von den Stützpunkten S₁₁; S₁₂ und S₂₁; S₂₂ bestimmten Geraden g₁ und g₂.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von einem ersten Standpunkt des Tachymeters aus mit Hilfe von Basispunk ten ein aus Objektpunkten P_i bestehender Polygonzug ermittelt oder festgelegt wird, welcher von einem zweiten Standpunkt des Tachymeters aus weitergeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß von einem ersten Tachymeterstandpunkt aus beginnend, Zielbilder M'₁ und M'₂ mit mindestens zwei Basispunkten B_i durch die Videokamera aufgenommen und in einem Rechner gespeichert werden, wobei jeweils einer der beiden Ba sispunkte auf zwei benachbarten Zielbildern abgebildet ist,
daß von folgenden, nebeneinanderliegenden, zweiten bis n-ten Tachymeterstand punkten aus ebenfalls Zielbilder mit mindestens zwei Basispunkten B_i aufgenom men werden, bei denen jeweils ein gemeinsamer Basispunkt auf zwei benachbar ten Zielbildern abgebildet ist, derart,
daß mindestens ein gleicher Basispunkt auf zwei benachbarten Zielbildern abge bildet ist, welche von zwei benachbarten Tachymeterstandpunkten aus aufge nommen wurden, und
daß mit Hilfe der Koordinaten der Basispunkte B_i die Koordinaten von auf den Zielbildern abgebildeten Objektpunkten P_i bestimmt werden.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bildauswerteeinrichtung eine Autofokussierautomatik so steuert, daß in einer zu einer Objektebene gehörenden fokussierten Position der CCD-Matrix die Zielbildkoordinaten des gewünschten Objektpunktes P_i gemessen werden, wobei die Basispunkte B₁ und B₂, deren Bilder B'₁ und B'₂ in den Zielbildebenen M'₁ und M'₂ liegen, angezielt werden.

9. Anordnung zur Bestimmung der räumlichen Koordinaten mindestens eines Ob jektpunktes, umfassend
im Meßstandpunkt ein elektronisches Tachymeter (11) mit einer automatischen Zieleinrichtung und einen Sender, wobei das elektronische Tachymeter (11) um eine vertikale Achse (StA) schwenkbar ist, eine um eine Kippachse KA kippbare Streckenmeßanordnung (41), eine Videokamera (6) mit CCD-Matrix (9), eine Zie leinrichtung und Winkelmeßeinrichtungen zur Messung von Horizontal- und Hö henwinkeln umfaßt und
im Zielpunkt einen Zielstab (21) mit Reflektor (25), ein Funkgerät (29), einen Emp fänger und das graphische Feldbuch mit Speicherbauelementen,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur optischen Achse der Videokamera (6) mindestens ein Teil des Strahlen ganges der Streckenmeßanordnung (41) koaxial angeordnet ist,
daß ein in Abhängigkeit von der durch die Streckenmeßanordnung (41) gemesse nen Entfernung steuerbarer, oder manuell nach der Schärfe oder dem Kontrast des Videobildes in Richtung der optischen Achse einstellbarer, die CCD-Matrix (9) umfassender Tubus (6.1) zur Fokussierung der CCD-Matrix (9) der Videokamera (6) vorgesehen ist, und
daß für von der Videokamera (6) aufgenommene Zielbilder ein Bildverarbeitungs system zur Erkennung von Objektpunkten und deren Spezifizierung als Objekt punkte mit einer bestimmten Position sowie ein Computer zur Bestimmung der Koordinaten der Objektpunkte vorgesehen sind.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung des Tubus (6.1) mit der CCD-Matrix (9) in Richtung der optischen Achse ein, nach ei nem Algorithmus computergesteuerter Antrieb (38, 39) vorgesehen ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilige Ver schiebeweg des Tubus (6.1) mit der CCD-Matrix (9) entsprechend den von der Streckenmeßanordnung (41) ermittelten Entfernungen zu einem jeweils angeziel ten, als Bezugspunkt dienenden Basispunkt B durch den Computer berechnet wird.

12. Anordnung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebeweg bei der Fokussierung der CCD-Matrix (9) durch eine Bildtrans formation nach maximalem Kontrast oder maximaler Schärfe auf eine zwischen den Zielbildebenen von Basispunkten B₁ und B₂ gelegene Objektpunktebene P'_i abgeleitet wird.

13. Anordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Zielstab (21) im Zielpunkt einen Computer mit einem Zielbildschirm (27) umfaßt, und daß zwischen dem Meßstandpunkt und dem Zielpunkt eine Übertragung des im Meßpunkt aufgenommenen Zielbildes vorgesehen ist.