WO2015144775A1 - Vermessung mittels mobilem gerät - Google Patents

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WO2015144775A1
WO2015144775A1 PCT/EP2015/056433 EP2015056433W WO2015144775A1 WO 2015144775 A1 WO2015144775 A1 WO 2015144775A1 EP 2015056433 W EP2015056433 W EP 2015056433W WO 2015144775 A1 WO2015144775 A1 WO 2015144775A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spatial
point
straight line
reference point
angle
Prior art date
Application number
PCT/EP2015/056433
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Bertram Martin THYSSEN
Marcus Georg THYSSEN
Original Assignee
Thyssen Bertram Martin
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Bertram Martin filed Critical Thyssen Bertram Martin
Publication of WO2015144775A1 publication Critical patent/WO2015144775A1/de

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01C—MEASURING DISTANCES, LEVELS OR BEARINGS; SURVEYING; NAVIGATION; GYROSCOPIC INSTRUMENTS; PHOTOGRAMMETRY OR VIDEOGRAMMETRY
    • G01C3/00—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders
    • G01C3/10—Measuring distances in line of sight; Optical rangefinders using a parallactic triangle with variable angles and a base of fixed length in the observation station, e.g. in the instrument

Definitions

  • the invention relates to a method for surveying according to the preamble of claim 1 and claim 35, a computer program product and a mobile device.
  • a measurement of distances, areas, spaces and objects by the determination of a spatial position of at least one point in space, wherein the underlying calculations are carried out using at least one trigonometric function.
  • a triangle includes three side lengths and three interior angles. To describe it completely, there must be at least three values for these side lengths and inside angles, including at least one side length. In the method of measurement, therefore, first a length of a first straight line is determined. The determination of a value is to be understood as meaning both a measurement and an indication of the value. The spatial position of one or more spatial points is then determined with respect to at least one first reference point.
  • At least the length of the first straight line, a first angle and at least one trigonometric function are used, wherein the first angle between the first straight line and a second straight line extending between the first reference point and a first spatial point to be measured, is spanned.
  • a distance measuring device which determines a distance by means of the cosine set, a first distance, an angle and an additional second distance. The distances are measured directly by means of a laser rangefinder.
  • a distance measurement can also be done by means of infrared rangefinders or acoustic rangefinders.
  • a signal in the form of electromagnetic or acoustic waves is always emitted and the transit time and / or further parameters of waves reflected by an object are measured.
  • a disadvantage of such methods for measuring is that a complex measuring apparatus is necessary, which in particular comprises a dedicated rangefinder such as a laser rangefinder. Such measuring equipment may also be expensive to purchase.
  • the invention is based on the problem of providing a method for measuring in which it is possible to dispense with the use of a complex measuring apparatus.
  • the first straight extends substantially perpendicularly between the first reference point and a second reference point (e.g., underlying), and that the first spatial point is sighted by a surveying device.
  • a surveying device In sighting a spatial point to be measured, an optical axis of the surveying device is arranged substantially coaxially on a straight line which extends between the first reference point and the spatial point to be measured.
  • the arrangement of the optical axis of the measuring device takes place in such a way that the first reference point is outside the measuring device and spaced therefrom. In this position, the angle of the optical axis of the measuring device is measured with respect to the Lotraum and determined based on which the first angle.
  • one-dimensional (distances), two-dimensional (areas) and three-dimensional (spaces, bodies) surveys can be performed by determining the spatial location of one or more space points.
  • the measurement can be carried out in particular "contactless", ie, for example, no tape measure must be applied between a reference point and a point of interest.
  • “Noncontact” can also be understood as meaning that it is not necessary for a signal (eg in FIG Form of electromagnetic or acoustic waves) is emitted by the measuring device and the Runtime of a reflected portion of the signal is determined to measure a distance.
  • a measurement may also be carried out if a room point to be measured is not recognizable or can only be seen indistinctly (for example by obstacles such as glass panes, smoke or fog) whose approximate bearing direction is known from the first reference point.
  • the two reference points are to be arranged in such a way that, at least together with a point in space, e.g. form the first point in space, a right triangle.
  • This can be achieved, for example, by arranging the second reference point such that it is at least one, e.g. the first space point lies in the same horizontal plane.
  • this horizontal plane may be formed (but not necessarily) by the floor of an interior.
  • the (upper) first reference point can be defined by the spatial position of an eye or the midpoint between the eyes of a user of the method.
  • the length of the first straight line then corresponds substantially to the eye level of the upright user from the ground.
  • the second reference point may in particular then substantially correspond to the standpoint of the upright user of the method.
  • the first reference point may be different, e.g. be defined by a tripod carrying the surveying device.
  • the method of measurement is suitable both for measuring the spatial position of individual points in space with respect to at least one of the reference points, as well as for measuring the spatial position of several points in space and in particular their relative spatial position to each other.
  • the spatial position of at least one perpendicular to the first spatial point generally with respect to a spatial point whose spatial position relative to one of the reference points is known
  • additional spatial point using at least the spatial position of this first spatial point with respect to one of the two reference points and a second angle between a straight line extending between the first reference point and the further spatial point and the perpendicular direction, and at least one trigonometric function.
  • the second angle is again determined by sighting the further point in space.
  • an absolute horizontal angle of the straight line extending between the first reference point and the spatial point to be measured extends, measured by measuring the angle of the horizontal component of the substantially coaxially arranged thereon optical axis of the surveying device with respect to the north-facing horizontal component of the earth's magnetic field, ie the north direction.
  • a relative horizontal angle to at least one second straight line can also be measured as the angle between the horizontal components of this straight line.
  • a relative horizontal angle between the two straight lines can be determined (by subtraction).
  • a relative horizontal angle may also be determined directly (e.g., by an angle measuring instrument) between those two straight lines.
  • the spatial position of a point in space which lies on a known straight line through at least two previously measured points in space and / or in a known plane through at least three already measured points in space can be determined by aiming at the point in space and the point of intersection of the lines extending between the first reference point and the point in space is determined, is determined with the known line and / or the known plane, wherein an angle with respect to the vertical and / or an (absolute or relative) horizontal angle of the straight line is used.
  • the spatial position of at least one further spatial point arranged horizontally with respect to a spatial point can be determined by targeting both spatial points and determining the relative horizontal angle of the straight line between one of the two spatial points and one of the two reference points using at least one trigonometric function.
  • Angle of the optical axis of the measuring device can be measured in particular by means of mechanical, electro-mechanical and / or electronic measuring devices or sensors, eg with at least one compass, gyroscope (or generally rotation rate sensor), tilt sensor and / or acceleration sensor.
  • gyroscope and / or magnetic field sensors can be used to measure horizontal angles for measuring vertical angles, in particular inclination, acceleration, magnetic field and / or Gyroscopic sensors.
  • One or more measuring devices can be arranged in particular on the measuring device.
  • a vertical and / or horizontal angle of the optical axis of the measuring device can be determined as follows (in any order or in the order given below):
  • Aiming at a point of interest to be measured wherein the measuring device is arranged in a measuring position, and determining at least one relative angle between the arrangement of the optical axis in the calibration position and in the measuring position;
  • the measuring device can be held or deposited, for example, on a surface with a known inclination with respect to the perpendicular direction.
  • the surveying device can be placed on a floor or a table top, wherein the floor or the table top is aligned substantially perpendicular to the vertical.
  • the measuring device can be held on a substantially vertical wall.
  • At least one angle of the optical axis of the surveying device in the calibration position is thus known. It can be used to calibrate at least one gyroscope.
  • the angle of the optical axis of the surveying device in the calibration position may be provided by a corresponding input of a user to the surveying device.
  • the surveying device may also output an output requesting the user to place the surveying device eg on a predetermined side on a horizontal surface or to hold it against a vertical surface.
  • at least one acceleration sensor and / or compass can be used to measure in the calibration position at least one calibration angle with respect to the perpendicular direction and / or the north-facing horizontal component of the geomagnetic field.
  • a determination of the calibration angle can be used for the determination of a plurality of corresponding angular positions.
  • at least one relative angle can be measured between the sighting of two spatial points in each case.
  • the calculation of the angular position of the optical axis of the measuring device in the sighting of the plurality of spatial points with respect to the vertical direction, the absolute horizontal angle and / or the relative horizontal angle is e.g. based on the calibration angle and the relative angle of the spatial points targeted since calibration.
  • the determination of the calibration angle may also be repeated one or more times, e.g. to increase the precision of the measurement.
  • a calibration angle can be determined before and after sighting one or more space points.
  • the at least one relative angle can be measured by means of at least one gyroscope sensor.
  • Gyroscope sensors allow very precise measurements of relative angles.
  • gyroscope sensors can periodically provide readings of angular velocities across three perpendicular axes.
  • the measured values are integrated in each case via the time differences of the measured values and thus provide angular differences of rotational movements about the three axes.
  • Spatial locations of a plurality of spatial points known with respect to a first and / or second reference point may be related to at least one third reference point (the spatial positions of the spatial points being determined relative to the third reference point) being spaced from the first and the second reference points, by the spatial position of at least three of the plurality of space points is determined with respect to the third reference point.
  • the relative position of the third reference point with respect to the first and / or second reference point can be determined and thus some, in particular all known with respect to the first and / or second reference point spatial positions of spatial points with respect to the third reference point can be determined without this new (with respect of the third reference point) must be targeted.
  • several surveying operations can be combined with each other, which were / are carried out from several points of view of the user.
  • a spatial position of at least one spatial point known with respect to a first or second reference point can be referred to at least one third reference point by determining the spatial position of the third reference point with respect to the first and / or second reference point.
  • the spatial location of the third reference point with respect to the first and / or second reference point is e.g. determined by measuring a change in position of the measuring device. This can be done by targeting the first and / or second reference point. Alternatively or additionally, at least one acceleration sensor and / or at least one gyroscope can be used to determine the change in position of the measuring device.
  • the change in position of the surveying device can be determined with the aid of an image analysis of at least two camera images acquired temporally offset with a camera device of the surveying device.
  • the position (and / or size) of at least one feature in the captured camera images is determined and compared with each other.
  • the measuring device can be aligned such that at least part of a (in particular horizontal) bottom is imaged in the camera image.
  • Image analysis can be performed continuously using a variety of camera images.
  • the feature represents e.g.
  • the feature may also represent the image of at least one bottom-mounted marker (e.g., auxiliary point, auxiliary line).
  • the feature is the image of a mark projected onto the ground.
  • the surveying device may comprise means projecting a mark on the ground.
  • At least one trigonometric function can be used.
  • measurements of the positional change of the measuring device can be combined with one another by means of image analysis, acceleration sensors and gyroscopes, e.g. using Kalman filtering.
  • At least one room point can be assigned at least one additional piece of information.
  • Such information may be in the form of text, numbers, images, movies, sound recordings, etc., and any combination thereof. Examples of information in the form of text are: “corner”, “door hinge”, “damage”, "mounting point”, etc.
  • Straight lines and surfaces can be assigned information, whether they are perpendicular, horizontal, even, etc.
  • a mobile device for use as a measuring device for carrying out the method for measuring, in particular a mobile device, especially a mobile phone, a smartphone, a computer goggles, a tablet PC or any other hand-held or wearable electronic device is suitable.
  • the mobile device can store and execute a computer program adapted and provided for carrying out the method, or be connected or connectable to an external device on which the computer program is stored and / or executed.
  • the measuring device may comprise a display device and a camera device comprising the optical axis of the measuring device, wherein at least one camera image captured by the camera device may be displayed by the display device.
  • a smartphone serves as a measuring device, it can e.g. the touch screen of the smartphone include the display device.
  • the display device may make it easier for the user to aim at points in space.
  • a display device but also be an acoustic signals issuing device.
  • an image of the point in space represented by means of the display device of the surveying device can be brought into a predetermined area of the display device by changing the spatial position of the surveying device.
  • the predetermined range may e.g. represent the center of a crosshair.
  • the user then changes the position of the surveying device such that the image of the spatial point lies in the center of the crosshair.
  • an attachment with a target device is provided.
  • the attachment is connected (detachably) to the surveying device in such a way that a target region of the aiming device is arranged perpendicular to the display device (or a surface of the display device) and spaced therefrom over the predetermined region of the display device.
  • the target area of the target device of the attachment and the predetermined area of the display device together form a sighting device (eg in the form of a sight and a grain or a diopter).
  • the target device of the essay is, for example, a crosshair.
  • the target area of the target device may represent the center of the crosshair.
  • the attachment is e.g. designed as a suction cup.
  • a suction cup can be connected in a particularly simple manner by the display device and released again.
  • the attachment is positively or non-positively connected to the surveying device, e.g. by means of a clip or clip connection, an elastic (rubber) band or by means of a detachable or non-detachable adhesive connection.
  • the attachment may be formed of or comprise a transparent material (e.g., a transparent plastic such as Plexiglas or glass).
  • coaxial alignment enhancement means may be provided which indicate to the user whether the optical axis of the surveying device is coaxial with the line or not.
  • the article described above may serve as such means by indicating to the user a coaxial arrangement by covering the target area of the attachment with the predetermined area of the display device of the surveying device.
  • a mirror may be provided which is arranged on the measuring device so that a user can see his mirror image in the mirror or in a predetermined region of the mirror during proper use of the method, if the optical axis of the measuring device is coaxial on the straight line is arranged.
  • the mirror may be partially transparent (eg, so that the display device is visible through the mirror).
  • the mirror may be at a portion of the display device, over the entire Display device or be mounted next to the display device.
  • the mirror may be formed, for example, as a mirror film.
  • the mirror foil is self-adhesive.
  • the mirror film can be detachably connected to the measuring device. In sighting, the user holds the measuring device, for example, so that always the same point of his mirror image (eg his nose, a point between his eyes) is mirrored at the same point of the mirror.
  • a possible parallax error can be corrected as follows:
  • the image analysis may include a face recognition and / or the determination of a distance of an image of the user from an image center of the camera image.
  • a camera image captured by the camera device facing the user during proper use of the surveying device can be used to facilitate the user coaxially aligning the optical axis of the surveying device on the straight line between the first reference point and the point of interest to be measured.
  • at least one image, in particular video image, of the second camera device can be displayed by the display device of the measuring device.
  • a desired range (and / or range of tolerance) may be displayed in which an image feature (e.g., an image of the user's eyes or head) is in coaxial alignment of the optical axis of the surveying device with the line.
  • an image feature e.g., an image of the user's eyes or head
  • a holder is provided, by means of which the measuring device is fixed during the sighting of one or more points in space on the head of the user, for example so that the display device of Measuring device is arranged in the field of view of the user.
  • the holder may include, for example, lenses that enlarge or reduce an image of the display device.
  • the holder may provide a receptacle into which the surveying device can be detachably inserted.
  • the holder is attached, for example, with a tape on the head of the user.
  • a remote control may be provided. Between the remote control and the measuring device, a (unidirectional or bidirectional) communication link can be established.
  • the remote control can transmit control data to the measuring device via the communication connection.
  • the control data causes control of the surveying device.
  • the operation of the surveying device can take place via a user interface (for example in the form of operating elements) provided on the measuring device and / or on a remote control.
  • the remote control and the surveying device provide at least one wired and / or wireless connection interface, via which a wired and / or wireless communication connection can be established.
  • a wired and / or wireless communication connection can be established.
  • a BlueTooth connection and / or a USB connection can be set up between the connection interfaces.
  • the spatial points to be measured can be targeted in succession in any order.
  • a specific order can also be predetermined. For example, it can be specified that a spatial point is first sighted at the level of the second reference point.
  • a model of a route, a surface, an object or an (interior) space can be created. This can be done by means of the measuring device or by means of a device connected or connectable to the measuring device. Furthermore, this can already take place during the sighting of the spatial point or the spatial points or only afterwards.
  • a method of surveying is provided by determining a spatial location of at least one spatial point.
  • the length of a first straight line is determined and, on the other hand, the spatial position of at least one first spatial point with respect to at least one reference point, and although by means of the length of the first straight line and a first angle between the first straight line and a second straight line extending between a first of the reference points and the first space point, using at least one trigonometric function.
  • the first straight line extends substantially perpendicularly between the first reference point and an underlying, second reference point and that a measuring device is aligned with the first spatial point.
  • a measuring device is aligned with the first spatial point.
  • the first angle is determined based on the angular position of the optical axis of the measuring device;
  • the measuring device comprises a display device and a camera device comprising the optical axis of the surveying device, wherein at least one camera image captured by the camera device can be displayed by the display device and for aligning the surveying device an image of the spatial point in a camera image by changing the spatial position of the surveying device in a predetermined Area of the display device is brought.
  • a method of program code for performing any embodiment of the method of measurement described herein when the program is executed in a programmable device.
  • a programmable device can serve in particular a mobile device such as a surveying device.
  • the method according to the second and the third aspect of the invention may be carried out according to one or more embodiments of the method of measurement (i.e., of the first aspect of the invention) described herein.
  • a computer program product with program code for carrying out a method described herein, if the Program is executed in a programmable device provided.
  • the program code can be stored eg on a CD, a hard disk, in particular a server hard disk, a flash memory, a USB storage medium, a memory card, etc.
  • the program code may, in particular, be in the form of a program or a so-called app, which can be displayed on a mobile device, such as a mobile device. a smartphone which is usable as a surveying device when the program is executed.
  • the computer program may be adapted to be executed on different operating systems and may in particular be provided by a server via a network, such as a network. the internet, to be downloadable.
  • a mobile device which is designed and provided for carrying out a method described herein, in particular by implementing the program described above.
  • the computer program product and the mobile device may be embodied to be carried out in accordance with any one or more aspects described herein, or in accordance with any one or more embodiments of the method of measurement described herein.
  • FIG. 2A shows a measuring device during a sighting of a
  • FIG. 2B shows the back side of the measuring device from FIG. 2A;
  • FIG. 2C shows the measuring device according to FIGS. 2A and 2B with an attachment
  • FIG. 2D shows the measuring device according to FIGS. 2A and 2B with a mirror
  • 3 shows the trigonometric principles for the measurement of two vertically superimposed spatial points of an interior space; 4 shows the trigonometric fundamentals for the measurement
  • Fig. 5 is a plan view of a plane of the interior of Figs. 3 and 4;
  • Fig. 6 shows the interior of Fig. 3 to 5 with several different
  • FIG. 7 is a flow chart of a method of measurement
  • FIG. 8 mounted on a tripod measuring device of FIG. 1 to
  • Fig. 9 shows another embodiment of a surveying device.
  • FIG. 1 shows a user 2 when using a measuring device 1 for measuring the spatial position of a first spatial point P1.
  • the user 2 initially adjusts to a specific position and sights the first spatial point P1 with the aid of the measuring device 1, as shown in FIG.
  • the user 2 stands upright and directs the measuring device 1 to the first spatial point P1 to be measured, by keeping the measuring device 1 starting from its viewing direction in front of the first spatial point P1.
  • the spatial position of the eyes 20 and the position of the user 2 serve as first and second reference point A, B with respect to which the spatial position of the first spatial point P1 and possibly further spatial points can be determined.
  • the first reference point A is substantially perpendicular to the second reference point B. If the first point in space P1 is at substantially the same height (ie in the same horizontal plane) as the user 2's point of view, one becomes substantially right-angled first triangle D1 between the first spatial point P1 and the two reference points A, B spanned.
  • the first triangle D1 is formed by a first straight line G1 between the two reference points A, B, by a second straight line G2 between the first reference point A and the first spatial point P1, and by a third straight line G3 between the second reference point B and the first spatial point P1 ,
  • the distance between the two reference points A, B is the eye level of the upright standing user 2. If this eye level, ie the length L G i of the first straight line G1 between the two reference points known or measured, only needs at least one further length or non-perpendicular angle of the triangle D1 can be determined in order to be able to completely describe the triangle D1 by means of trigonometric functions.
  • the measuring device 1 comprises at least one optical axis 10, in this case the optical axis 10 of a camera device of the measuring device 1 designed as a front camera 11.
  • the user now aligns the optical axis 10 of the surveying device 1 substantially coaxially with the second straight line G2. This is done by suitable translation and / or rotation of the optical axis 10 or, if the optical axis 10 is not movable with respect to the measuring device 1, by translation and / or rotation of the measuring device 1 with respect to the second straight line G2.
  • the angle ⁇ of the optical axis 10 with respect to the perpendicular direction g i. the direction of gravitational acceleration, measured.
  • the measuring device 1 may have suitable means, such as a scale with a solder, one or more acceleration sensors, one or more gyroscopes, a compass and / or other means or devices.
  • the angle ⁇ between the perpendicular direction g and the optical axis 10 corresponds to a first angle a1 of the first triangle D1, which is between the first and the first second straight line G1, G2 is spanned.
  • the lengths L G 2, L G 3 of the second and third straight lines G2, G3 can then be calculated by means of the tangent (or the cotangent), with which the spatial position of the first spatial point P1 with respect to the reference points can then be described.
  • the length of a straight line with the measuring device 1 without this length must be measured directly with a dedicated rangefinder, such as a laser rangefinder or a tape measure.
  • the length used for the trigonometric calculation is the eye level of the upright user 2. This only needs to be measured once and can be used for a variety of measurements of spatial locations of spatial points.
  • This form of measurement may also be obscured, for example, by fog, smoke, glass panes (in particular also tinted glass panes), grids or other obstacles or objects through, as long as again the approximate spatial position of the measured point to be measured to recognize or estimate (eg by extending edge lines).
  • Runtime-based rangefinders such as laser rangefinders, however, may be disturbed by such objects, where appropriate, whereby a survey can be difficult or even prevented.
  • the front camera 1 1 as shown by the surveying device 1 above. This serves merely to illustrate the orientation of the optical axis 10 of the measuring device 1.
  • the front camera 1 1 can also be arranged inside a housing of the surveying device 1, be designed to be extendable, removable, etc.
  • the optical axis 10 of the measuring device 1 does not have to correspond to the optical axis of a camera.
  • any type of optical axes can be used in this case, examples being optical axes through a cylindrical tube, a telescope, through the sight and grain and / or through crosshairs.
  • FIG. 2A and 2B show various views of the measuring device 1 of FIG. 1, wherein the front camera 1 1 in Figs. 2A and 2B is not shown above but inside a housing 16 is shown.
  • the optical axis 10 of the measuring device therefore also extends inside the housing 16 and is not visible in Figs. 2A and 2B, but has the same function as with reference to FIG.
  • the surveying device 1 is embodied here as a handheld electronic device in the form of a mobile phone with a touchscreen, comprising a display device 12 and an input device 15 arranged above it (also referred to as "smartphone")
  • a handheld electronic device in the form of a mobile phone with a touchscreen, comprising a display device 12 and an input device 15 arranged above it (also referred to as "smartphone")
  • Such handheld electronic devices are suitable for use as a surveying device 1, which comprise a camera and at least one device for measuring the angular position of the device.
  • the front camera 1 1 of the surveying device 1 is arranged on the opposite side of the display device 12 of the measuring device 1. So can a user
  • the front camera 1 1 on an object in particular to a point in space such as the first point in space P1, judge and let it display a camera image 1 10 of the front camera 1 1 on the display device 12.
  • the camera image 1 10 currently captured by the front camera 11 can be displayed on the display device 12, ie, updated continuously or in individual images in the usual way.
  • a sighting aid in the form of a crosshair 14 is superimposed on the display 12 on the display 12.
  • the reticle 14 indicates a predetermined area or a target area 140, in which the user brings an image P1 'of the first spatial point P1 in the camera image 1 10 by changing the spatial position of the surveying device 1 (and thus the optical axis 10).
  • the user 2 If the user 2 has brought the image P1 'of the spatial point (of the first spatial point P1 in FIG. 2A) to be measured into the target area 140, he can actuate the input device 15 or another input means not shown in the figures (eg a key, a Speech control, a detected by suitable sensors movement pattern of the surveying device, such as shaking, etc.) cause sensor data from sensors of the surveying device 1, in particular the measurement of the angular position of the optical axis 10 of the measuring device 1 with respect to the direction of solder g, with respect to the north facing Horizontal component of the geomagnetic field (hereinafter referred to as north direction) and / or can serve with respect to a lateral inclination angle of the measuring device 1.
  • the input device 15 or another input means not shown in the figures (eg a key, a Speech control, a detected by suitable sensors movement pattern of the surveying device, such as shaking, etc.) cause sensor data from sensors of the surveying device 1, in particular the measurement of the ang
  • the axis of rotation of the lateral inclination angle can have a direction component which is linearly independent of the axes of rotation of the two aforementioned angles.
  • suitable means can also be provided which enable automatic detection of a spatial point to be detected in the target area 140.
  • the measured values in the form of at least one angle with respect to the targeted spatial point P1 are recorded for storage and / or for further processing.
  • electronic storage may be provided in a suitable memory device of the measuring device 1 or a device connected or connectable thereto.
  • the user 2 In the sighting of the first point in space P1 by means of the measuring device 1, the user 2 holds the measuring device 1, supported by the alignment of the image P1 'of the first space point P1 in the target area 140, substantially coaxial with the second straight line G2. It is both possible for the user 2 to hold the surveying device 1 close to his eyes 20 or to keep away from it.
  • the front camera 1 1 is arranged for example in a lateral region of the housing 16, as shown in Fig. 2B. It is therefore possible that the optical axis 10 of the surveying device 1 and the reticle 14 displayable on the display device 12 is not coaxially aligned. This makes it possible that the optical axis 10 is not exactly coaxially aligned on the second straight line G2, ie the direct line of sight of the user 2 with the first point in space P1, when the user 2, the surveying device 1 substantially in this line of sight before the first Room point P1 stops. Such a deviation can lead to a measurement error, which can be at least partially corrected if necessary by suitable means (eg with suitable correction factors, which may depend, for example, on the length of the second straight line G2).
  • suitable means eg with suitable correction factors, which may depend, for example, on the length of the second straight line G2.
  • the measuring device 1 may comprise a camera device facing the user 2 when viewing the display device 12 in the form of a rear camera 13 which detects the head of the user 2.
  • either means can be provided which make an automatic detection of the position of the eyes and thus the first reference point A in the camera image of the rear camera 13 to determine any deviating from the second straight line G2 position of the optical axis 10 of the front camera 1 1.
  • the camera image acquired by the rear camera 13 can also be displayed by means of the display device 12.
  • the user 2 then brings by appropriate displacement of the surveying device 1 an image of his head (or his eyes) in registration with markers or auxiliary lines, which can also be displayed by means of the display device 12. If both the image P1 'of the point P1 to be measured lies in the target area 140 and the image of its head or eyes coincides with the markings or auxiliary lines, then the optical axis 10 of the surveying device 1 is substantially coaxial with the second straight line G2 ie to the line between the first reference point A and the targeted point in space P1, aligned.
  • FIG. 2C shows a further possibility for improving the coaxial alignment of the optical axis 10 of the measuring device 1 to a straight line between the first reference point A and the currently targeted spatial point P1.
  • an attachment 5 with a target device in the form of a further reticle 50 is attached above the crosshairs 14 displayed on the display device 12.
  • the reticule 50 of the attachment is arranged in a direct line perpendicular to the surface of the display device 12 above the crosshairs 14 displayed on the display device 12, for example at a distance from about 2 cm, 1 cm or 0.5 cm to the surface of the display device.
  • the essay 5 is transparent. The area behind the display device 12 can therefore be seen through the attachment 5.
  • the user 2 aligns the measuring device 1 during sighting in such a way that the image P1 'of the spatial point P1 is visible to him both in the target area 140 of the display device 12 and in a target area 500 of the reticule 50 of the attachment 5.
  • the target areas 140, 500 and the point of space P1 are arranged substantially on a straight line (and the optical axis 10 of the surveying apparatus 1 is aligned coaxially with the second straight line G2).
  • the target areas 140, 500 each represent the center of the crosshairs 14, 50.
  • the crosshairs 14, 50 together serve as a sight and a grain.
  • a mirror can be mounted on or next to the display device 12, in which the user sees his mirror image (above the reticle 14 shown on the display device 12), if the optical axis 10 of the surveying device 1 is substantially coaxial with the second straight line G2 is aligned.
  • FIG. 2D shows the measuring device 1 with a partially transparent mirror 5 'in the form of a foil, which is mounted above the display device 12.
  • Fig. 3 shows a substantially cuboid interior I with a horizontal first plane E1 as a floor and a horizontal second plane E2 as a ceiling.
  • the interior has eight corner points, to which reference is made below as eight points in space P1 -P8.
  • the first spatial point P1 of the eight spatial points P1 -P8 corresponds to the first spatial point P1 already shown in FIGS. 1 and 2A.
  • the first triangle D1 of FIG. 1 formed from the first, second and third straight lines G1 -G3 can also be seen in FIG.
  • the user 2 aims at the second space point P2 with the measuring device 1.
  • the user 2 directs the optical axis 10 of the surveying device 1 substantially coaxially on a fourth straight line G4, which extends between the first reference point A and the second spatial point P2.
  • the two reference points A, B are substantially unchanged from the previous determination of the spatial position of the first spatial point P1, ie the user 2 has not or not significantly changed its location.
  • the angular position of the optical axis 10 of the measuring device 1 (not shown in FIG. 3 for the sake of clarity) is measured with respect to the perpendicular direction g. Since the second spatial point P2 is perpendicular to the first spatial point P1 and the straight connection of the two spatial points P1, P2 thus runs parallel to the vertical direction g, then the angle between the fourth straight line and that connection between the two spatial points P1, P2 is also known. represented in Fig. 3 as a second angle a2.
  • This connection is composed of a first straight line G1 'which is parallel to the first straight line G1 and extends between the first space point P1 and a first auxiliary point H1 at the level of the first reference point A, and a fifth straight line G5 which, together with the fourth straight line G4 and a third straight line G3 'shifted parallel to the third straight line G3 forms a second right-angled triangle D2.
  • the lengths L G 4, L G 5 of the fourth and fifth straight lines G4, G5 can then be determined using the tangent Kotangens be calculated.
  • the lengths L G i, L G 5 of the first and fifth straight lines G1, G5 can thus be calculated.
  • first at least one point in space is measured, which is at the same height as one of the already measured points in space P1, P2, whereby at least one horizontal angle ⁇ is measured, ie. an angle of the horizontal components of two straight lines.
  • the third straight line G3 represents the horizontal component of both the second and fourth straight lines G2, G4.
  • the absolute horizontal angle ⁇ 1 of the second, third and fourth straight lines G2-G4 North direction N is shown in Fig. 3.
  • Fig. 4 shows the interior I of Fig. 3, wherein a third right triangle D3 between the first reference point A, a third spatial point P3 and a second auxiliary point H2 is shown.
  • the second auxiliary point H2 is again at the level of the first reference point A; their connection in the form of a seventh straight line G7 therefore runs horizontally.
  • a third angle a3 between a sixth straight line G6 extending between the first reference point A and the third spatial point P3 and the perpendicular direction g is determined. If the third spatial point is at the same height as a previously measured spatial point, then the distance of the second auxiliary point H2 from the third spatial point P3 is known. In the present example, this distance corresponds to the length L G 5 of the fifth straight line G5 (see Fig. 2), to which the corresponding straight line G5 'is displaced in parallel.
  • the lengths L G 6, L G 7 of the sixth and seventh straight lines G6, G7 can thus be calculated according to the method already described above, so that the height of the third spatial point P3 with respect to the two reference points is known. Furthermore, when aiming the third spatial point P3, the absolute horizontal angle ⁇ 2 of the sixth and seventh straight lines G6, G7 can also be measured.
  • FIG. 5 shows a plan view of the floor, that is to say the first plane E1 of the interior I of FIGS. 3 and 4 with four spatial points P1, P4, P6, P8 as corners.
  • the relative horizontal angle ⁇ can also be determined by means of suitable means for angle measurement.
  • the measuring device 1 may have acceleration sensors and / or gyroscopes, by means of which a relative horizontal angle can be measured directly between the sighting of two spatial points.
  • each additional spatial point on the straight line between these spatial points can only be determined on the basis of the angle information of the new spatial point.
  • Space points known, for example, the first, second and third point in space P1 -P3 of the interior I each space point in the plane defined by these points P1 -P3 third plane E3 only on the basis of the angle information of the new space point (eg a ninth point in space P9 in Fig. 4th ), wherein the intersection of a straight line G9 extending between the first reference point A and the third plane E3 is calculated with the third plane E3.
  • Each point in space P1 -P9 may also be assigned information, e.g. whether the point of space is a corner point of the interior I, a window or door corner, a place where work is to be carried out, or where damage has been detected, or has some other feature.
  • spatial points can also be measured continuously or at high frequency. That is, during a change in the position of the optical axis 10 of the surveying device
  • the spatial change of the location can be determined so that all other already measured spatial points on the new reference points A ', B 'can be obtained.
  • Conceivable fields of application for the method of measurement is an oversize of craftsmen and planners, for example, for quotations and billing, for the calculation of the energy needs of buildings, the Excess of archaeologists, for "indoor positioning", for the orientation of rescue workers, eg in a salvage, for the control of robots, such as defusing and decontamination robots, for military reconnaissance and targeting, for intelligence reconnaissance work, in caving, eg for the mapping of caves, in computer games, to (police) Crime scene or accident documentation, for photo documentation, for documentation of urban spaces, for computer applications with "augmented reality” and / or for documentation of properties and changes of surfaces (eg cracks or discoloration) or on geometries (eg deformations, construction progress, decay) on buildings , eg for construction experts and / or for monument protection.
  • surfaces eg cracks or discoloration
  • geometries eg deformations, construction progress, decay
  • FIG. 7 shows a flow diagram 3 of the method for measuring distances, surfaces (eg floor plans, facades), rooms, in particular interior spaces and / or objects such as buildings, monuments by determining a spatial position of at least one point in space P1-P9, such as it has already been described in connection with the measurement of the interior of Fig. 3 to 6.
  • first the length L G i of the first straight line G1 extending between the first and the second reference point A, B is measured. This can be done for example by means of a yardstick, a tape measure or in another known manner. It is also possible first to target a spatial point of known distance and to determine therefrom the L G i of the first straight line G1. It is also possible that the length L G i of the first straight line G1 is already known.
  • the surveying device 1 may comprise a memory device for storing the length L G i of the first straight line G1, wherein the eye level of one or more users may be stored.
  • sensors of the measuring device in particular one or more acceleration sensors, gyroscopes and / or compasses, can be calibrated in order to be able to acquire sensor data which is as accurate as possible in the subsequent steps.
  • the user 2 positions himself at a suitable point of view, from which he can see at least one, in particular all, or as many as possible to be measured spatial points or at least estimate their approximate location. The user 2 does not leave this point of view for the subsequent steps, even if he turns to sight different points in space P1-P9 on the viewpoint. The position thus determines the spatial position of the first and second reference points A, B.
  • a drift of at least one gyroscope of the surveying device 1 can be corrected.
  • suitable mathematical means known per se can be used.
  • the measuring device 1 can be set in a stationary state with respect to the spatial points P1-P9 to be measured, for instance by placing the measuring device 1 on an immovable base.
  • the yaw rate which may still be output by the gyroscope in this stationary state, can then be subtracted as a drift from the yaw rates measured in the following measurements (which lead to the measurement of a relative angle).
  • the user 2 sights one of the spatial points P1 -P9 to be measured, aligning the optical axis 10 of the surveying device 1 coaxially on its direct visual axis to the one of the spatial points P1-P9.
  • sensor data from at least one sensor of the measuring device 1 is detected in a next step 35 and stored in a suitable memory device of the measuring device 1.
  • This may relate to sensor data from compass, gyroscope, acceleration sensors and / or other sensors such as a GPS location and so on.
  • the acquired sensor data can also be processed in this step 35 or at a later time, for example, based on the sensor data of three substantially orthogonally oriented acceleration sensors, the angular position of the optical axis 10 of the measuring device 1 can be determined with respect to the direction of the g. Furthermore, horizontal and vertical components of measured angles can be mathematically separated from each other. The horizontal component can be related in particular to the north direction N. If the spatial position of one or more further spatial points P1-P9 is to be determined, it is possible to proceed to step 34 for the next of the spatial points P1-P9. As soon as it is decided in step 36 that all the spatial points P1 -P9 to be measured have been targeted, a calculation for the processing of the detected, possibly preprocessed and stored sensor data can be carried out in step 37.
  • steps 31 and 33 are not necessarily required in each case and need not necessarily be carried out at the point of the method shown in FIG. 7. If one or both of the steps 31 and 33 are carried out, preferably the shortest possible time interval for performing step 34 may be provided. More preferably, steps 31 and 33 are performed in the temporal sequence prior to step 34. Both steps 31 and 33 can considerably improve the measurement accuracy of the measurement of the spatial position of spatial points P1-P9.
  • the length LG3 of the third straight line G3 between the second reference point B and the first space point P1 is determined, for example, by the following formula (1) using the first angle a1 and the length L G i of the first straight line G1:
  • the sum of the lengths L G i, L G5 of the first and fifth straight lines G1, G5 gives the height of the second space point P2 with respect to the (perpendicularly below) first space point P1.
  • the third space point P3 is calculated, the third space point P3 being at the same height with respect to the reference points A, B, like the second space point P2:
  • L G7 L G 5 * tan (a3).
  • the length LG S of the eighth straight line G8 can be calculated on the basis of the lengths L G 3, L G 7 of the third and seventh straight lines G3, G7 and their relative horizontal angle ⁇ :
  • L G8 [L G3 2 + L G 7 2 - 2 * L G3 * L G7 * C0s ( ⁇ )] 1/2 . (4)
  • the spatial position of the other to be measured spatial points can be calculated.
  • both the distances of the individual points in space P1-P9 can be calculated to each other, as well as the angle of their connecting line.
  • the interior I of FIGS. 3 to 6 has been shown by way of example cuboid, of course, also interiors or generally objects of a completely different shape can be measured.
  • the determination of the spatial position of the spatial points P1-P9 initially takes place with respect to at least one of the two reference points A, B and in the form of a distance and at least two angles.
  • one of the reference points A, B can serve as a coordinate origin in a spherical coordinate system, which serves for the description and representation of the interior I or in general an object to be measured.
  • transformation to any other coordinate system can also be performed, e.g. a three-dimensional Cartesian coordinate system.
  • a transformation can take place on any coordinate origin, so, for example, one of the spatial points P1-P9 can be used as a coordinate origin.
  • the spatial position of spatial points P1-P9 can also be given in vector form; vector calculations can then be used to calculate relative spatial positions of points in space P1 -P9.
  • the user can also change the location during the survey.
  • a new pair of reference points A ', B' then serve as a reference for sighting further space points.
  • the relative position of the original reference points A, B and the new reference points A ', B' then takes place by re-aiming at least three already targeted with respect to the original reference points A, B spatial points (eg, the first, second and third spatial points P1 -P3 of the interior I), as already described in connection with FIG. 6.
  • This procedure can also be applied in general, if the current location of the user 2 (both in an interior and outside of buildings / caves) is to be determined in a known map. This can be done by Sighting of at least three already measured points in space takes place (like the first three points in space P1 -P3 in FIGS. 3 to 6). In this way, for example, rescue personnel can locate themselves in a building with a well-known floor plan. Or a city traveler can locate himself by sighting three landmarks of a street view, even if no other location services, such as a GPS navigation are available, or in addition to it.
  • an architect can thus also carry out the surveying device 1 when assessing a construction progress or a defect, wherein a plan, floor plan and / or a three-dimensional map are provided in a storage device provided for this purpose by the surveying device 1 (or a device connected or connectable thereto) of the building object, and determine its current location by targeting three spatial points of known spatial location. From this location, he can then record the spatial location, for example, of changes or defects and assign this information.
  • the information may be in the form of photos, videos, voice sequences, text, numbers, etc., and in particular may be detectable by the surveying device 1.
  • the method of surveying can be used not only to create maps, but also to find a location in existing maps and / or to extend existing maps by targeting new site points after positioning.
  • step 37 may be performed individually for each spatial point P1-P9 between steps 35 and 36. Alternatively, the calculation from step 37 can also take place at a later time after the sighting of the spatial points P1 -P9 for all spatial points P1-P9.
  • the determination of the length L G i of the first straight line G1 from step 30 can take place at any time prior to the calculation from step 37.
  • Non-perpendicular lateral planes e.g., walls
  • Non-perpendicular lateral planes may be e.g. be detected via intersections with adjacent planes.
  • the described method of surveying can be used both for surveying concave and convex shapes, both for internal and external surveying, whereby characteristic horizontal traverses are measured.
  • measuring marks can be applied or projected in a manner known per se.
  • the method described is also suitable for locating points of space of known or predetermined spatial position.
  • at least three spatial points can initially be targeted, as explained, for example, in connection with FIG. 6, whereby the spatial position of the first and second reference points A, B can be determined.
  • Thereupon e.g. be displayed by means of the display device 12 of the surveying device more spatial points and found in this way.
  • This may be e.g. act around planned attachment points, which need not necessarily have been previously measured, but also, for example, may have been entered in a card. It may e.g. a map comprising the spatial location of several points in space (which have either been detected by the measuring device 1 itself or in another way) is provided to the measuring device 1.
  • FIG. 8 shows another embodiment of a measuring device 1 'in the form of computer goggles with sensors. At least one camera image of a camera device provided on the computer goggles can be displayed on one or both spectacle lenses of the computer goggles 1 '.
  • the method of measurement is carried out as described above, but the user can already target a point in space P1 only by a movement of his head, the sensors are used according to the measuring device 1 described in connection with FIGS. 1 to 2B for angle measurement and include corresponding sensor elements can.
  • Fig. 9 shows a possibility such as Measuring device 1 according to FIGS. 1 to 2B can be used mounted on a stand 4 in order to reduce such measurement inaccuracies.
  • the stand 4 is erected perpendicular to a position serving as the second reference point B.
  • Plumb right above the second reference point B is the first reference point A, which in this case, however, is not formed by the eyes of a user but is present as an imaginary auxiliary point above the second reference point B.
  • the measuring device 1 is pivoted about the axis of the first straight line G1 between the two reference points A, B and about a second axis perpendicular thereto, in order to aim at spatial points, such as the first spatial point P1.
  • the length LGI of the first straight line changes depending on the inclination of the measuring device 1 and can be calculated accordingly from the inclination angle.
  • the first reference point A is located within the measuring device.
  • the acquired sensor data may be improved by mathematical methods (e.g., smoothing, Kalman filtering, etc.). Particularly steep or flat angles of the optical axis 10 of the measuring device 1 with respect to the perpendicular direction g (as a result of substantially shorter or longer distances of the second reference point B to the spatial point P1 to be measured in relation to the length LGI of the first straight line G1) can lead to increased surveying errors. In such a case, the survey accuracy can be improved if the user occupies another location. For this purpose, the user 2 can be displayed by appropriate means of the measuring device 1 corresponding instructions.
  • mathematical methods e.g., smoothing, Kalman filtering, etc.
  • an angular position of the measuring device 1 with respect to an axis of rotation having a directional component which is linearly independent of the axes of rotation of the angles with respect to the plumbing direction g and the north direction N, and reduce by means of this angular position possibly associated measurement inaccuracies by appropriate corrections.
  • the measurement data obtained by a measurement can be combined with other existing measurement data and / or maps.
  • the location of the user can also be used. For this, e.g. GPS position data can be acquired by appropriate means and linked to the measurement data.

Abstract

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

Description

Vermessung mittels mobilem Gerät
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermessung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und des Anspruchs 35, ein Computerprogrammprodukt sowie ein mobiles Gerät.
Bei einem derartigen Verfahren erfolgt eine Vermessung von Abständen, Flächen, Räumen und Objekten durch die Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt, wobei die zugrundeliegenden Berechnungen mithilfe von zumindest einer trigonometrischen Funktion erfolgen. Ein Dreieck umfasst drei Seitenlängen und drei Innenwinkel. Um es vollständig zu beschreiben, müssen mindestens drei Werte zu diesen Seitenlängen und Innenwinkeln vorliegen, darunter mindestens eine Seitenlänge. Bei dem Verfahren zur Vermessung wird daher zunächst eine Länge einer ersten Geraden ermittelt. Unter dem Ermitteln eines Wertes ist dabei sowohl ein Messen als auch ein Angeben des Wertes zu verstehen. Die räumliche Lage von einem oder mehreren Raumpunkten wird dann bezüglich zumindest eines ersten Bezugspunktes bestimmt. Dazu werden zumindest die Länge der ersten Geraden, ein erster Winkel und mindestens eine trigonometrische Funktion verwendet, wobei der erste Winkel zwischen der ersten Geraden und einer zweiten Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem zu vermessenden ersten Raumpunkt erstreckt, aufgespannt wird.
Ein derartiges Verfahren zur Vermessung ist in der EP 2 669 707 A1 beschrieben. Dabei wird ein Entfernungsmessgerät verwendet, welches eine Distanz mittels des Kosinussatzes, einer ersten Entfernung, eines Winkels und einer zusätzlichen zweiten Entfernung bestimmt. Die Entfernungen werden dabei mittels eines Laser-Entfernungsmessers direkt gemessen.
Aus der Praxis ist ferner bekannt, dass eine Entfernungsmessung auch mittels Infrarot- Entfernungsmessern oder akustischen Entfernungsmessern erfolgen kann. Dabei wird stets ein Signal in Form von elektromagnetischen oder akustischen Wellen ausgesandt und die Laufzeit und/oder weitere Parameter von an einem Objekt reflektierten Wellen gemessen.
Ein Nachteil derartiger Verfahren zur Vermessung ist, dass eine aufwändige Messapparatur notwendig ist, die insbesondere einen dedizierten Entfernungsmesser wie beispielsweise einen Laser-Entfernungsmesser umfasst. Derartige Messapparaturen sind zudem unter Umständen teuer in der Anschaffung.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein Verfahren zur Vermessung bereitzustellen, bei dem auf den Einsatz einer aufwändigen Messapparatur verzichtet werden kann.
Dieses Problem wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Danach ist vorgesehen, dass sich die erste Gerade im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem (z.B. darunter liegenden) zweiten Bezugspunkt erstreckt und dass der erste Raumpunkt mit einer Vermessungsvorrichtung anvisiert wird. Bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes wird eine optische Achse der Vermessungsvorrichtung im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden angeordnet, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt. Die Anordnung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung erfolgt dabei derart, dass der erste Bezugspunkt außerhalb der Vermessungsvorrichtung und von dieser beabstandet liegt. In dieser Lage wird der Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der Lotrichtung gemessen und anhand dessen der erste Winkel bestimmt.
Mit einem solchen Verfahren können eindimensionale (Abstände), zweidimensionale (Flächen) und dreidimensionale (Räume, Körper) Vermessungen durchgeführt werden, indem die räumliche Lage eines oder mehrerer Raumpunkte bestimmt wird.
Die Vermessung kann dabei insbesondere „berührungslos" erfolgen, d.h., es muss beispielsweise kein Maßband zwischen einem Bezugspunkt und einem zu vermessenden Raumpunkt angelegt werden.„Berührungslos" kann auch dahingehend verstanden werden, dass es auch nicht notwendig ist, dass ein Signal (z.B. in Form von elektromagnetischen oder akustischen Wellen) durch die Vermessungsvorrichtung ausgesandt wird und die Laufzeit eines reflektierten Teils des Signals bestimmt wird, um eine Entfernung zu messen. Dadurch kann eine Vermessung ggf. auch dann noch erfolgen, wenn ein zu vermessender Raumpunkt nicht oder nur undeutlich (z.B. durch Hindernisse wie Glasscheiben, Rauch oder Nebel hindurch) zu erkennen ist, dessen ungefähre Lagerichtung vom ersten Bezugspunkt aus gesehen jedoch bekannt ist.
Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die beiden Bezugspunkte derart anzuordnen sind, dass sie zumindest zusammen mit einem Raumpunkt, z.B. dem ersten Raumpunkt, ein rechtwinkliges Dreieck bilden. Dies kann beispielsweise so erreicht werden, indem der zweite Bezugspunkt derart angeordnet wird, dass er zumindest mit einem, z.B. dem ersten Raumpunkt in derselben waagrechten Ebene liegt. Diese waagrechte Ebene kann beispielsweise (muss jedoch nicht zwingend) durch den Boden eines Innenraums gebildet werden.
Der (obere) erste Bezugspunkt kann insbesondere durch die räumliche Lage eines Auges oder des Mittelpunkts zwischen den Augen eines Benutzers des Verfahrens definiert werden. Die Länge der ersten Geraden entspricht dann im Wesentlichen der Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers vom Boden aus. Der zweite Bezugspunkt kann insbesondere dann im Wesentlichen dem Standpunkt des aufrecht stehenden Benutzers des Verfahrens entsprechen. Alternativ kann der erste Bezugspunkt aber auch anders, z.B. durch ein die Vermessungsvorrichtung tragendes Stativ definiert werden.
Das Verfahren zur Vermessung eignet sich sowohl zur Messung der räumlichen Lage einzelner Raumpunkte bezüglich zumindest einem der Bezugspunkte, als auch zur Messung der räumlichen Lage mehrerer Raumpunkte und insbesondere auch deren relative räumliche Lage zueinander. Dabei kann z.B. die räumlichen Lage zumindest eines lotrecht bezüglich des ersten Raumpunktes (allgemein bezüglich eines Raumpunktes, dessen räumliche Lage bezüglich einem der Bezugspunkte bekannt ist) angeordneten weiteren Raumpunktes bestimmt werden, und zwar unter Verwendung von zumindest der räumlichen Lage dieses ersten Raumpunktes bezüglich eines der beiden Bezugspunkte und eines zweiten Winkels zwischen einer Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem weiteren Raumpunkt und der Lotrichtung erstreckt, und mindestens einer trigonometrischen Funktion. Der zweite Winkel wird wiederum durch Anvisieren des weiteren Raumpunktes bestimmt.
Bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes kann zusätzlich zu dem Winkel zur Lotrichtung (also einem Vertikalwinkel) auch ein absoluter Horizontalwinkel der Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt, gemessen werden, indem der Winkel der Horizontalkomponente der im Wesentlichen koaxial darauf angeordneten optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes, d.h. der Nordrichtung, gemessen wird.
Zu einer Geraden durch einen zu vermessenden Raumpunkt kann auch ein relativer Horizontalwinkel zu zumindest einer zweiten Geraden als Winkel zwischen den Horizontalkomponenten dieser Geraden gemessen werden. Anhand der absoluten Horizontalwinkel zweier Geraden (insbesondere zweier Geraden zwischen einem Bezugspunkt und jeweils einem unterschiedlichen Raumpunkt) kann (durch Differenzbildung) ein relativer Horizontalwinkel zwischen den beiden Geraden bestimmt werden. Alternativ kann ein relativer Horizontalwinkel auch direkt (z.B. durch ein Winkelmessinstrument) zwischen jenen beiden Geraden bestimmt werden.
Die räumliche Lage eines Raumpunktes, der auf einer bekannten Geraden durch zumindest zwei bereits vermessene Raumpunkte und/oder in einer bekannten Ebene durch zumindest drei bereits vermessene Raumpunkte liegt, kann bestimmt werden, indem der Raumpunkt anvisiert wird und der Schnittpunkt der Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem Raumpunkt erstreckt, mit der bekannten Geraden und/oder der bekannten Ebene bestimmt wird, wobei ein Winkels bezüglich der Lotrechten und/oder ein (absoluter oder relativer) Horizontalwinkel der Geraden verwendet wird.
Die räumliche Lage zumindest eines waagrecht bezüglich eines Raumpunktes angeordneten weiteren Raumpunktes kann durch Anvisieren beider Raumpunkte und Bestimmen des relativen Horizontalwinkels der Geraden zwischen jeweils einem der beiden Raumpunkte und dem einen der beiden Bezugspunkte unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt werden.
Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung (und damit Winkel von koaxial dazu verlaufenden Geraden) können insbesondere mit Hilfe von mechanischen, elektromechanischen und/oder elektronischen Messvorrichtungen bzw. Sensoren gemessen werden, z.B. mit zumindest einem Kompass, Gyroskop (oder allgemein Drehratensensor), Neigungssensor und/oder Beschleunigungssensor. Dies betrifft sowohl absolute als auch relative Winkelangaben. Zur Messung von horizontalen Winkeln können insbesondere Gyroskop- und/oder Magnetfeldsensoren verwendet werden, zur Messung von vertikalen Winkeln insbesondere Neigungs-, Beschleunigungs-, Magnetfeld- und/oder Gyroskopsensoren. Eine oder mehrere Messvorrichtungen können dabei insbesondere an der Vermessungsvorrichtung angeordnet sein.
Alternativ oder zusätzlich kann ein vertikaler und/oder horizontaler Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung wie folgt (in beliebiger Reihenfolge oder in der nachfolgend angegebenen Reihenfolge) bestimmt werden:
Anordnen der Vermessungsvorrichtung in einer Kalibrierungsposition und Bestimmen zumindest eines Kalibrierungswinkels der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der Lotrichtung und/oder bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes in der Kalibrierungsposition;
Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes, wobei die Vermessungsvorrichtung in einer Messposition angeordnet wird, und Bestimmen zumindest eines Relativwinkels zwischen der Anordnung der optischen Achse in der Kalibrierungsposition und in der Messposition;
Berechnen der Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bei dem Anvisieren des Raumpunktes bezüglich der Lotrichtung, des absoluten Horizontalwinkels und/oder des relativen Horizontalwinkels anhand des Kalibrierungswinkels und des Relativwinkels (z.B. mittels Linearkombination der Kalibrierungs- und Relativwinkel).
In der Kalibrierungsposition kann die Vermessungsvorrichtung z.B. an eine Oberfläche mit einer bekannten Neigung bezüglich der Lotrichtung gehalten oder abgelegt werden. Beispielsweise kann die Vermessungsvorrichtung auf einen Boden oder eine Tischplatte gelegt werden, wobei der Boden oder die Tischplatte im Wesentlichen senkrecht zur Lotrechten ausgerichtet ist. Alternativ oder zusätzlich kann die Vermessungsvorrichtung an eine im Wesentlichen lotrechte Wand gehalten werden. Mindestens ein Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung in der Kalibrierungsposition ist somit bekannt. Er kann zur Kalibrierung zumindest eines Gyroskops verwendet werden. Der Winkel der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung in der Kalibrierungsposition kann durch eine entsprechende Eingabe eines Benutzers an die Vermessungsvorrichtung bereitgestellt werden. Die Vermessungsvorrichtung kann auch eine Ausgabe ausgeben, die den Benutzer auffordert, die Vermessungsvorrichtung z.B. mit einer vorgegebenen Seite auf eine waagrechte Fläche abzulegen oder gegen eine senkrechte Fläche zu halten. Alternativ oder zusätzlich kann zumindest ein Beschleunigungssensor und/oder Kompass verwendet werden, um in der Kalibrierungsposition zumindest einen Kalibrierungswinkel bezüglich der Lotrichtung und/oder der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes zu messen.
Sollen mehrere Raumpunkte nacheinander vermessen werden, kann eine Bestimmung des Kalibrierungswinkels für die Bestimmung mehrerer entsprechender Winkellagen verwendet werden. Zwischen der Anvisierung von jeweils zwei Raumpunkten kann jeweils zumindest ein Relativwinkel gemessen werden. Die Berechnung der Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bei dem Anvisieren der mehreren Raumpunkte bezüglich der Lotrichtung, des absoluten Horizontalwinkels und/oder des relativen Horizontalwinkels erfolgt z.B. anhand des Kalibrierungswinkels und der Relativwinkel der seit der Kalibrierung anvisierten Raumpunkte.
Alternativ oder zusätzlich kann die Bestimmung des Kalibrierungswinkels auch einmal oder mehrmals wiederholt werden, z.B. um eine Präzision der Messung zu erhöhen. Beispielsweise kann ein Kalibrierungswinkel vor und nach dem Anvisieren eines oder mehrerer Raumpunkte bestimmt werden.
Der mindestens eine Relativwinkel kann mittels zumindest eines Gyroskopsensors gemessen werden. Gyroskopsensoren erlauben besonders präzise Messungen von relativen Winkeln.
Gyroskopsensoren können beispielsweise periodisch Messwerte zu Winkelgeschwindigkeiten über drei senkrechte Achsen liefern. Die Messwerte werden jeweils über die Zeitpunktdifferenzen der Messwerte integriert und liefern so Winkeldifferenzen von Drehbewegungen um die drei Achsen.
Bezüglich eines ersten und/oder zweiten Bezugspunktes bekannte räumliche Lagen mehrerer Raumpunkte können auf zumindest einen von dem ersten und den zweiten Bezugspunkt beabstandeten dritten Bezugspunkt bezogen werden (wobei die räumlichen Lagen der Raumpunkte bezüglich des dritten Bezugspunkt bestimmt werden), indem die räumliche Lage von zumindest drei der mehreren Raumpunkte bezüglich des dritten Bezugspunktes bestimmt wird. Dadurch kann die relative Lage des dritten Bezugspunktes bezüglich dem ersten und/oder zweiten Bezugspunkt bestimmt werden und somit einige, insbesondere alle bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes bekannte räumliche Lagen von Raumpunkten bezüglich des dritten Bezugspunktes bestimmt werden, ohne dass diese neu (bezüglich des dritten Bezugspunktes) anvisiert werden müssen. Auf diese Weise können beispielsweise mehrere Vermessungsvorgänge miteinander kombiniert werden, die von mehreren Standpunkten des Benutzers aus durchgeführt werden/wurden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine bezüglich eines ersten oder zweiten Bezugspunktes bekannte räumliche Lage zumindest eines Raumpunktes auf zumindest einen dritten Bezugspunkt bezogen werden, indem die räumliche Lage des dritten Bezugspunktes bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes bestimmt wird.
Die räumliche Lage des dritten Bezugspunktes bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes wird z.B. durch Messung einer Lageänderung der Vermessungsvorrichtung bestimmt. Dies kann mittels Anvisieren des ersten und/oder zweiten Bezugspunkts erfolgen. Alternativ oder zusätzlich können zumindest ein Beschleunigungssensor und/oder zumindest ein Gyroskop verwendet werden, um die Lageänderung der Vermessungsvorrichtung zu bestimmen.
Ferner kann die Lageänderung der Vermessungsvorrichtung mit Hilfe einer Bildanalyse von zumindest zwei zeitlich versetzt mit einer Kameraeinrichtung der Vermessungsvorrichtung erfassten Kamerabildern ermittelt werden. Dazu wird die Position (und/oder Größe) zumindest eines Merkmals in den erfassten Kamerabildern bestimmt und miteinander verglichen. Hierzu kann die Vermessungsvorrichtung derart ausgerichtet werden, dass zumindest ein Teil eines (insbesondere waagrechten) Bodens in dem Kamerabild abgebildet ist. Die Bildanalyse kann kontinuierlich anhand von einer Vielzahl von Kamerabildern erfolgen. Das Merkmal stellt z.B. einen Eckpunkt des Bodens dar. Das Merkmal kann auch das Abbild zumindest einer am Boden angebrachten Markierung (z.B. Hilfspunkt, Hilfslinie) darstellen. Alternativ oder zusätzlich ist das Merkmal das Abbild einer auf den Boden projizierten Markierung. Die Vermessungsvorrichtung kann eine Einrichtung umfassen, die eine Markierung auf den Boden projiziert.
Bei der Bestimmung der Lageänderung kann zumindest eine trigonometrische Funktion verwendet werden. Ferner können insbesondere Messungen der Lageänderung der Vermessungsvorrichtung mittels Bildanalyse, Beschleunigungssensoren und Gyroskopen miteinander kombiniert werden, z.B. mittels Kaiman-Filterung.
Als Raumpunkte können beliebige Punkte auf einer Geraden, einer Fläche oder im Raum anvisiert werden. Insbesondere können solche Raumpunkte anvisiert werden, die Eckpunkte (oder sonstige für eine Form oder Kontur charakteristische Punkte) von zumindest einem räumlichen Objekt, insbesondere Eckpunkte eines Innenraums darstellen. Zumindest einem Raumpunkt kann zumindest eine zusätzliche Information zugeordnet werden. Eine solche Information kann in Form von Text, Zahlen, Bildern, Filmaufnahmen, Tonaufnahmen usw. und beliebigen Kombinationen davon vorliegen. Beispiele für Informationen in Form von Text sind etwa: „Ecke", „Türscharnier", „Schaden", „Montagepunkt", usw. Ferner können mittels einer zusätzlichen Information auch mehrere Raumpunkte miteinander in Beziehung gesetzt werden. Geraden und Flächen können Informationen zugeordnet werden, ob sie lotrecht, waagrecht, eben usw. verlaufen.
Zur Verwendung als Vermessungsvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zur Vermessung eignet sich insbesondere ein mobiles Gerät, speziell ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Computerbrille, ein Tablet-PC oder ein sonstiges handhaltbares oder am Körper tragbares elektronisches Gerät. Das mobile Gerät kann dazu ein zur Durchführung des Verfahrens angepasstes und vorgesehenes Computerprogramm speichern und ausführen, oder mit einer externen Vorrichtung verbunden oder verbindbar sein, auf der das Computerprogramm gespeichert und/oder ausgeführt wird.
Die Vermessungsvorrichtung kann eine Anzeigeeinrichtung und eine die optische Achse der Vermessungsvorrichtung umfassende Kameraeinrichtung umfassen, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild durch die Anzeigeeinrichtung darstellbar ist. Dient als Vermessungsvorrichtung ein Smartphone, kann z.B. der Touchscreen des Smartphones die Anzeigevorrichtung umfassen. Die Anzeigevorrichtung kann es dem Benutzer erleichtern, Raumpunkte anzuvisieren. Alternativ kann als Anzeigevorrichtung aber auch eine akustische Signale ausgebende Vorrichtung sein.
Zum Anvisieren eines Raumpunktes kann ein mittels der Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung dargestelltes Abbild des Raumpunktes durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung in einen vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung zu bringen sein. Der vorgegebene Bereich kann z.B. das Zentrum eines Fadenkreuzes darstellen. Der Benutzer verändert dann die Lage der Vermessungsvorrichtung derart, dass das Abbild des Raumpunktes im Zentrum des Fadenkreuzes liegt.
Bei dem Anvisieren eines Raumpunktes ist es möglich, dass der Benutzer die optische Achse der Vermessungsvorrichtung zwar auf den zu vermessenden Raumpunkt hin ausrichtet, jedoch nicht auf der Geraden zwischen jenem Raumpunkt und dem ersten Bezugspunkt. Hierbei kann es zu einem Parallaxenfehler kommen, der Einfluss auf die Vermessungsgenauigkeit haben kann. Gemäß einer Weiterbildung ist ein Aufsatz mit einer Zieleinrichtung vorgesehen. Der Aufsatz wird derart (lösbar) mit der Vermessungsvorrichtung verbunden, dass ein Zielbereich der Zieleinrichtung senkrecht zur Anzeigeeinrichtung (bzw. einer Oberfläche der Anzeigeeinrichtung) und beabstandet davon über dem vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung angeordnet ist. Der Zielbereich der Zieleinrichtung des Aufsatzes und der vorgegebene Bereich der Anzeigeeinrichtung bilden gemeinsam eine Visiereinrichtung (z.B. in Form von Kimme und Korn oder eines Diopters). Die Zieleinrichtung des Aufsatzes ist beispielsweise ein Fadenkreuz. Der Zielbereich der Zieleinrichtung kann das Zentrum des Fadenkreuzes darstellen. Beim Anvisieren eines Raumpunktes durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung werden der Zielbereich der Zieleinrichtung des Aufsatzes und der vorgegebene Bereich der Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung (auf der Sichtachse des Benutzers) in Deckung zueinander gebracht. Hierdurch kann ein möglicher Parallaxenfehler reduziert werden.
Der Aufsatz ist z.B. als Saugnapf ausgebildet. Ein Saugnapf kann in besonders einfacher Weise von der Anzeigeeinrichtung verbunden und wieder davon gelöst werden. Alternativ wird der Aufsatz form- oder kraftschlüssig mit der Vermessungsvorrichtung verbunden, z.B. mittels einer Klammer- oder Klipsverbindung, eines elastischen (Gummi-) Bandes oder mittels einer lösbaren oder unlösbaren Klebeverbindung. Der Aufsatz kann aus einem transparenten Material (z.B. aus einem transparenten Kunststoff wie Plexiglas oder aus Glas) ausgebildet sein oder ein solches Material umfassen.
Zur Verringerung eines solchen möglichen Parallaxenfehlers bei der Anordnung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung auf einer Geraden können Mittel zur Verbesserung der koaxialen Ausrichtung vorgesehen sein, die dem Benutzer anzeigen, ob die optische Achse der Vermessungsvorrichtung koaxial auf der Geraden angeordnet ist oder nicht. Der zuvor beschriebene Aufsatz kann als ein solches Mittel dienen, indem er dem Benutzer eine koaxiale Anordnung durch die Deckung des Zielbereichs des Aufsatzes mit dem vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung anzeigt.
Alternativ oder zusätzlich kann ein Spiegel vorgesehen sein, der derart an der Vermessungsvorrichtung angeordnet wird, dass ein Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung des Verfahrens sein Spiegelbild im Spiegel oder in einem vorgegebenen Bereich des Spiegels sehen kann, wenn die optische Achse der Vermessungsvorrichtung koaxial auf der Geraden angeordnet ist. Der Spiegel kann teiltransparent sein (z.B. sodass die Anzeigeeinrichtung durch den Spiegel hindurch sichtbar ist). Der Spiegel kann an einem Teilbereich der Anzeigeeinrichtung, über der gesamten Anzeigeeinrichtung oder neben der Anzeigeeinrichtung angebracht sein. Der Spiegel kann z.B. als eine Spiegelfolie ausgebildet sein. Beispielsweise ist die Spiegelfolie selbstklebend. Alternativ oder zusätzlich ist die Spiegelfolie lösbar mit der Vermessungsvorrichtung verbindbar. Bei dem Anvisieren hält der Benutzer die Vermessungsvorrichtung z.B. so, dass immer derselbe Punkt seines Spiegelbilds (z.B. seine Nase, ein Punkt zwischen seinen Augen) an derselben Stelle des Spiegels gespiegelt wird.
Alternativ oder zusätzlich kann ein möglicher Parallaxenfehler wie folgt korrigiert werden:
Bestimmen eines Fehlwinkels zwischen der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung und der Geraden (die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt) durch Bildanalyse zumindest eines von einer dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung zugewandten Kameraeinrichtung erfassten Kamerabildes;
Korrigieren des mittels Anvisieren bestimmten Winkels in Abhängigkeit des Fehlwinkels.
Die Bildanalyse kann eine Gesichtserkennung und/oder die Bestimmung eines Abstandes eines Abbildes des Benutzers von einem Bildmittelpunkt des Kamerabildes umfassen.
Alternativ oder zusätzlich kann ein von der dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung zugewandten Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild verwendet werden, um dem Benutzer eine koaxiale Ausrichtung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung auf der Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt zu erleichtern. Beispielsweise kann zumindest ein Bild, insbesondere Videobild der zweiten Kameraeinrichtung durch die Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung angezeigt werden. Zusätzlich kann ein Soll-Bereich (und/oder ein Toleranzbereich) angezeigt werden, in dem sich ein Bildmerkmal (z.B. ein Abbild der Augen oder des Kopfes des Benutzers) bei einer koaxialen Ausrichtung der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung auf der Geraden befindet. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Benutzer die Vermessung eines Raumpunktes verwerfen (und erneut durchführen) kann, wenn sich das Bildmerkmal außerhalb des Soll- und/oder des Toleranzbereichs befindet.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist eine Halterung vorgesehen, mittels der die Vermessungsvorrichtung während des Anvisierens eines oder mehrerer Raumpunkte am Kopf des Benutzers befestigt wird, z.B. so, dass die Anzeigeeinrichtung der Vermessungsvorrichtung im Blickfeld des Benutzers angeordnet ist. Auf diese Weise ist es möglich, Raumpunkte komfortabel und weitgehend ohne Parallaxenfehler durch Drehen und Neigen des Kopfes anzuvisieren. Die Halterung kann z.B. Linsen umfassen, die ein Abbild der Anzeigeeinrichtung vergrößern oder verkleinern. Die Halterung kann eine Aufnahme bereitstellen, in die die Vermessungsvorrichtung lösbar eingesetzt werden kann. Die Halterung wird beispielsweise mit einem Band am Kopf des Benutzers befestigt.
Um eine Bedienung der Vermessungsvorrichtung durch den Benutzer zu erleichtern, kann eine Fernbedienung vorgesehen sein. Zwischen der Fernbedienung und der Vermessungsvorrichtung ist eine (uni- oder bidirektionale) Kommunikationsverbindung aufbaubar. Über die Kommunikationsverbindung kann die Fernbedienung Steuerdaten an die Vermessungsvorrichtung übermitteln. Die Steuerdaten bewirken eine Steuerung der Vermessungsvorrichtung. Die Bedienung der Vermessungsvorrichtung kann über eine an der Vermessungsvorrichtung und/oder eine an der Fernbedienung vorgesehene Benutzerschnittstelle (z.B. in Form von Bedienelementen) erfolgen.
Die Fernbedienung und die Vermessungsvorrichtung stellen zumindest eine kabelgebundene und/oder kabellose Verbindungsschnittstelle bereit, über die eine kabelgebundene und/oder kabellose Kommunikationsverbindung aufbaubar ist. Zwischen den Verbindungsschnittstellen ist zum Beispiel eine BlueTooth-Verbindung und/oder eine USB-Verbindung aufbaubar.
Allgemein kann vorgesehen sein, dass die zu vermessenden Raumpunkte nacheinander in einer beliebigen Reihenfolge anvisiert werden können. Andererseits kann jedoch auch eine bestimmte Reihenfolge vorgegeben sein. Beispielsweise kann vorgegeben werden, dass zuerst ein Raumpunkt auf Höhe des zweiten Bezugspunktes anvisiert wird.
Anhand der vermessenen räumlichen Lage mindestens eines Raumpunktes kann ein Modell einer Strecke, einer Fläche, eines Objekts oder eines (Innen-) Raumes erstellt werden. Dies kann mittels der Vermessungsvorrichtung erfolgen oder mittels einer mit der Vermessungsvorrichtung verbundenen oder verbindbaren Vorrichtung. Ferner kann dies bereits während des Anvisierens des Raumpunktes bzw. der Raumpunkte oder erst im Nachhinein erfolgen.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt bereitgestellt. Dabei wird zum einen die Länge einer ersten Geraden bestimmt und zum anderen die räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes bezüglich zumindest eines Bezugspunktes, und zwar mittels der Länge der ersten Geraden und eines ersten Winkels zwischen der ersten Geraden und einer zweiten Geraden, die sich zwischen einem ersten der Bezugspunkte und dem ersten Raumpunkt erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion.
Dabei ist vorgesehen, dass sich die erste Gerade im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem darunter liegenden, zweiten Bezugspunkt erstreckt und dass eine Vermessungsvorrichtung auf den ersten Raumpunkt ausgerichtet wird. Dabei wird bei dem Ausrichten eine optische Achse der Vermessungsvorrichtung im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt und dem zu vermessenden Raumpunkt erstreckt, angeordnet und die Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bezüglich der Lotrichtung gemessen. Der erste Winkel wird dabei anhand der Winkellage der optischen Achse der Vermessungsvorrichtung bestimmt; die Vermessungsvorrichtung umfasst eine Anzeigeeinrichtung und eine die optische Achse der Vermessungsvorrichtung umfassende Kameraeinrichtung, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung erfasstes Kamerabild durch die Anzeigeeinrichtung darstellbar ist und zum Ausrichten der Vermessungsvorrichtung ein Abbild des Raumpunktes in einem Kamerabild durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung in einen vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung gebracht wird.
Es sei angemerkt, dass die vorangehend im Zusammenhang mit dem ersten Aspekt der Erfindung beschriebenen Vorteile und möglichen Ausgestaltungen analog auch auf das Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung Anwendung finden, so dass auf das oben Ausgeführte verwiesen werden soll. Dabei kann jeweils das Anvisieren mittels der Vermessungsvorrichtung durch ein Ausrichten der Vermessungsvorrichtung ersetzt werden.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren mit Programmcode bereitgestellt, zur Durchführung einer beliebigen hierin beschriebenen Ausführung des Verfahrens zur Vermessung, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird. Als programmierbare Einrichtung kann insbesondere ein mobiles Gerät wie eine Vermessungsvorrichtung dienen.
Das Verfahren gemäß dem zweiten und dem dritten Aspekt der Erfindung kann dabei nach einer oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zur Vermessung (d.h. des ersten Aspektes der Erfindung) ausgeführt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird, bereitgestellt. Der Programmcode kann z.B. auf einer CD, einer Festplatte, insbesondere einer Server- Festplatte, einem Flash-Speicher, einem USB-Speichermedium, einer Speicherkarte usw. gespeichert werden.
Der Programmcode kann insbesondere in Form eines Programms bzw. einer sogenannten App vorliegen, welche auf einem mobilen Gerät wie z.B. einem Smartphone installierbar ist, welches als Vermessungsvorrichtung verwendbar ist, wenn das Programm ausgeführt wird. Das Computerprogramm kann zur Ausführung auf verschiedenen Betriebssystemen ausgebildet werden und kann insbesondere von einem Server über ein Netzwerk, wie z.B. das Internet, herunterladbar sein.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein mobiles Gerät bereitgestellt, welches ausgebildet und vorgesehen ist zur Durchführung eines hierin beschriebenen Verfahrens, insbesondere durch Ausführung des vorstehend beschriebenen Programms.
Das Computerprogrammprodukt und das mobile Gerät können dabei zur Durchführung nach einem oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Aspekte bzw. gemäß einem oder mehreren beliebigen hierin beschriebenen Ausführungen des Verfahrens zur Vermessung ausgeführt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen: eine Vermessung der räumlichen Lage eines Raumpunktes mittels
Vermessungsvorrichtung;
Fig. 2A eine Vermessungsvorrichtung während eines Anvisierens eines
Raumpunktes;
Fig. 2B die Rückseite der Vermessungsvorrichtung aus Fig. 2A;
Fig. 2C die Vermessungsvorrichtung gemäß Fig. 2A und 2B mit einem Aufsatz;
Fig. 2D die Vermessungsvorrichtung gemäß Fig. 2A und 2B mit einem Spiegel;
Fig. 3 die trigonometrischen Grundlagen zur Vermessung zweier lotrecht übereinanderliegender Raumpunkte eines Innenraums; Fig. 4 die trigonometrischen Grundlagen zur Vermessung
Raumpunkte des Innenraums aus Fig. 3;
Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Ebene des Innenraumes der Fig. 3 und 4;
Fig. 6 den Innenraum der Fig. 3 bis 5 mit mehreren verschiedenen
Bezugspunkten;
Fig. 7 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zur Vermessung;
Fig. 8 die auf einem Stativ montierte Vermessungsvorrichtung der Fig. 1 bis
2B; und
Fig. 9 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vermessungsvorrichtung.
Die Fig. 1 zeigt einen Benutzer 2 bei der Verwendung einer Vermessungsvorrichtung 1 zur Vermessung der räumlichen Lage eines ersten Raumpunktes P1 . Dabei stellt sich der Benutzer 2 zunächst an eine bestimmte Position und visiert den ersten Raumpunkt P1 mit Hilfe der Vermessungsvorrichtung 1 an, wie in Fig. 1 gezeigt. Hierzu stellt sich der Benutzer 2 aufrecht und richtet die Vermessungsvorrichtung 1 auf den zu vermessenden ersten Raumpunkt P1 , indem er die Vermessungsvorrichtung 1 von seiner Blickrichtung ausgehend vor den ersten Raumpunkt P1 hält. Die räumliche Lage der Augen 20 und des Standpunktes des Benutzers 2 dienen als erster und zweiter Bezugspunkt A, B bezüglich derer die räumliche Lage des ersten Raumpunktes P1 und gegebenenfalls weiterer Raumpunkte bestimmt werden kann.
Steht der Benutzer 2 aufrecht, so befindet sich der erste Bezugspunkt A im Wesentlichen lotrecht über dem zweiten Bezugspunkt B. Liegt der erste Raumpunkt P1 im Wesentlichen auf derselben Höhe (d.h. in derselben waagrechten Ebene) wie der Standpunkt des Benutzers 2, wird ein im Wesentlichen rechtwinkliges erstes Dreieck D1 zwischen dem ersten Raumpunkt P1 und den beiden Bezugspunkten A, B aufgespannt. Das erste Dreieck D1 wird durch eine erste Gerade G1 zwischen den beiden Bezugspunkten A, B, durch eine zweite Gerade G2 zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem ersten Raumpunkt P1 und durch eine dritte Gerade G3 zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten Raumpunkt P1 gebildet.
Der Abstand zwischen den beiden Bezugspunkten A, B ist die Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers 2. Ist diese Augenhöhe, d.h. die Länge LGi der ersten Geraden G1 zwischen den beiden Bezugspunkten bekannt oder wird sie gemessen, muss lediglich zumindest eine weitere Länge oder ein nicht senkrechter Winkel des Dreiecks D1 bestimmt werden, um das Dreieck D1 mittels trigonometrischer Funktionen vollständig beschreiben zu können.
Hierzu umfasst die Vermessungsvorrichtung 1 zumindest eine optische Achse 10, vorliegend die optische Achse 10 einer als Frontkamera 1 1 ausgebildeten Kameraeinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 . Der Benutzer richtet nun die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2 aus. Dies erfolgt durch geeignete Translation und/oder Rotation der optischen Achse 10 oder, sofern die optische Achse 10 nicht bezüglich der Vermessungsvorrichtung 1 bewegbar ist, durch Translation und/oder Rotation der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der zweiten Geraden G2. In dieser Lage der optischen Achse 10 wird der Winkel α der optischen Achse 10 bezüglich der Lotrichtung g, d.h. der Richtung der Schwerebeschleunigung, gemessen. Hierzu kann die Vermessungsvorrichtung 1 über geeignete Mittel verfügen, wie beispielsweise eine Skala mit einem Lot, einen oder mehrere Beschleunigungssensoren, einen oder mehrere Gyroskope, einen Kompass und/oder andere Mittel bzw. Vorrichtungen.
Da sich die erste Gerade G1 im Wesentlichen parallel zur Lotrichtung g erstreckt, entspricht der Winkel α zwischen der Lotrichtung g und der optischen Achse 10 (und damit der zweiten Geraden G2) einem ersten Winkel a1 des ersten Dreiecks D1 , welcher zwischen der ersten und der zweiten Geraden G1 , G2 aufgespannt wird. Mittels des Tangens (oder des Kotangens) können dann die Längen LG2, LG3 der zweiten und der dritten Geraden G2, G3 berechnet werden, womit dann die räumliche Lage des ersten Raumpunktes P1 bezüglich der Bezugspunkte beschreibbar ist.
Im einfachsten Fall kann mit der Vermessungsvorrichtung 1 mit dem beschriebenen Verfahren die Länge einer Geraden bestimmt werden, ohne dass diese Länge dabei mit einem dedizierten Entfernungsmesser, wie z.B. einem Laserentfernungsmesser oder einem Maßband direkt gemessen werden muss. Stattdessen wird als Länge, die für die trigonometrische Berechnung verwendet wird, die Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers 2 verwendet. Diese braucht lediglich einmal gemessen zu werden und kann für eine Vielzahl von Messungen von räumlichen Lagen von Raumpunkten verwendet werden. Überdies ist es bei dem beschriebenen Verfahren nicht einmal zwingend notwendig, dass eine direkte Sichtverbindung zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem zu vermessenden Raumpunkt (dem ersten Raumpunkt P1 in Fig. 1 ) besteht, solange dessen ungefähre Lagerichtung bekannt ist. Auch kann diese Form der Vermessung ggf. z.B. durch Nebel, Rauch, Glasscheiben (insbesondere auch getönte Glasscheiben), Gitter oder sonstige Hindernisse bzw. Objekte hindurch erfolgen, solange wiederum die ungefähre räumliche Lage des zu vermessenden Raumpunktes zu erkennen oder abzuschätzen ist (z.B. durch Verlängerung von Kantenlinien). Laufzeitbasierte Entfernungsmesser, wie z.B. Laserentfernungsmesser, können durch derartige Objekte hingegen gegebenenfalls gestört werden, wodurch eine Vermessung erschwert oder gar verhindert werden kann.
In Fig. 1 ist die Frontkamera 1 1 als von der Vermessungsvorrichtung 1 vorstehend dargestellt. Dies dient lediglich der einfach Anschaulichkeit der Ausrichtung der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 . Selbstverständlich kann die Frontkamera 1 1 auch innenliegend in einem Gehäuse der Vermessungsvorrichtung 1 angeordnet sein, ausfahrbar ausgestaltet sein, abnehmbar ausgebildet sein usw. Ferner muss die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 auch nicht der optischen Achse einer Kamera entsprechen. Allgemein kann hierbei jede Art von optischen Achsen eingesetzt werden, hier seien beispielhaft optische Achsen durch ein Zylinderrohr, ein Fernrohr, durch Kimme und Korn und/oder durch Fadenkreuze genannt.
Die Fig. 2A und 2B zeigen verschiedene Ansichten der Vermessungsvorrichtung 1 aus Fig. 1 , wobei die Frontkamera 1 1 in den Fig. 2A und 2B nicht vorstehend sondern im Inneren eines Gehäuse 16 angeordnet dargestellt ist. Die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung erstreckt sich daher ebenfalls im Inneren des Gehäuses 16 und ist in den Fig. 2A und 2B nicht zu erkennen, hat jedoch dieselbe Funktion, wie anhand von Fig.
1 bereits beschrieben. Wie anhand der Fig. 2A und 2B zu erkennen, ist die Vermessungsvorrichtung 1 vorliegend als handhaltbares elektronisches Gerät in Form eines Mobiltelefons mit einem Touchscreen, umfassend eine Anzeigeeinrichtung 12 und eine darüber angeordnete Eingabeeinrichtung 15, ausgeführt (auch als „Smartphone" bezeichnet). Insbesondere eignen sich derartige handhaltbare elektronische Geräte zur Verwendung als Vermessungsvorrichtung 1 , die über eine Kamera sowie zumindest eine Einrichtung zur Messung der Winkellage des Geräts umfassen.
Die Frontkamera 1 1 der Vermessungsvorrichtung 1 ist auf der der Anzeigeeinrichtung 12 gegenüberliegenden Seite der Vermessungsvorrichtung 1 angeordnet. So kann ein Benutzer
2 der Vermessungsvorrichtung 1 die Frontkamera 1 1 auf ein Objekt, insbesondere auf einen Raumpunkt wie den ersten Raumpunkt P1 , richten und sich dabei ein Kamerabild 1 10 der Frontkamera 1 1 auf der Anzeigeeinrichtung 12 anzeigen lassen. Insbesondere kann dabei das jeweils aktuell von der Frontkamera 1 1 erfasste Kamerabild 1 10 auf der Anzeigevorrichtung 12 angezeigt werden, d.h. stetig oder in Einzelbildern in üblicher Weise aktualisiert werden. Um dem Benutzer 2 das Anvisieren eines Raumpunktes, wie des ersten Raumpunktes P1 in Fig. 2A, zu erleichtern, wird auf der Anzeigeeinrichtung 12 eine Visierhilfe in Form eines Fadenkreuzes 14 dem Kamerabild 1 10 überlagert dargestellt. Das Fadenkreuz 14 zeigt einen vorgegebenen Bereich bzw. einen Zielbereich 140 an, in welchen der Benutzer durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung 1 (und damit der optischen Achse 10) ein Abbild P1 ' des ersten Raumpunktes P1 im Kamerabild 1 10 bringt.
Hat der Benutzer 2 das Abbild P1 ' des zu vermessenden Raumpunktes (des ersten Raumpunktes P1 in Fig. 2A) in den Zielbereich 140 gebracht, kann er durch Betätigen der Eingabeeinrichtung 15 oder eines anderen in den Figuren nicht dargestellten Eingabemittels (z.B. eine Taste, eine Sprachsteuerung, ein mittels geeigneter Sensoren erfassten Bewegungsmusters der Vermessungsvorrichtung, wie z.B. Schütteln, usw.) ein Erfassen von Sensordaten von Sensoren der Vermessungsvorrichtung 1 veranlassen, die insbesondere der Messung der Winkellage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g, bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes (im Folgenden als Nordrichtung bezeichnet) und/oder bezüglich eines seitlichen Neigungswinkels der Vermessungsvorrichtung 1 dienen können. Die Drehachse des seitlichen Neigungswinkels kann dabei eine von den Drehachsen der beiden zuvor genannten Winkel linear unabhängige Richtungskomponente aufweisen. Ferner können auch geeignete Mittel vorgesehen sein, die eine automatische Erkennung eines zu erfassenden Raumpunktes in dem Zielbereich 140 ermöglichen. Die in Form von zumindest einem Winkel vorliegenden Messwerte bezüglich des anvisierten Raumpunktes P1 werden zur Speicherung und/oder zur weiteren Verarbeitung aufgenommen. Wenngleich es prinzipiell möglich ist, die Messwerte per Hand zu notieren, kann insbesondere eine elektronische Speicherung in einer geeigneten Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 oder einer damit verbundenen oder verbindbaren Einrichtung vorgesehen sein.
Bei dem Anvisieren des ersten Raumpunktes P1 mittels der Vermessungsvorrichtung 1 hält der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 , unterstützt durch das Ausrichten des Abbildes P1 ' des ersten Raumpunktes P1 im Zielbereich 140, im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2. Dabei ist es sowohl möglich, dass der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 nah vor seine Augen 20 hält oder entfernt davon vor sich hält.
Je nach der konkreten Ausbildung der Vermessungsvorrichtung 1 ist es möglich, dass die Frontkamera 1 1 z.B. in einem seitlichen Bereich des Gehäuses 16 angeordnet ist, wie in Fig. 2B gezeigt. Es ist daher möglich, dass die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 und das auf der Anzeigeeinrichtung 12 anzeigbare Fadenkreuz 14 nicht koaxial ausgerichtet sind. Hierdurch ist es möglich, dass die optische Achse 10 nicht exakt koaxial auf der zweiten Geraden G2, d.h. der direkten Sichtverbindung des Benutzers 2 mit dem ersten Raumpunkt P1 , ausgerichtet ist, wenn der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen in diese Sichtverbindung vor den ersten Raumpunkt P1 hält. Eine derartige Abweichung kann zu einem Vermessungsfehler führen, der ggf. mit geeigneten Mitteln (z.B. mit geeigneten Korrekturfaktoren, die z.B. von der Länge der zweiten Geraden G2 abhängen können) zumindest teilweise korrigiert werden kann.
Es ist mit ähnlichen Auswirkungen auch möglich, dass der Benutzer 2 die Vermessungsvorrichtung 1 zwar mit der optischen Achse 10 auf den zu vermessenden Raumpunkt P1 gerichtet, jedoch leicht von der zweiten Geraden G2 versetzt vor sich hält. Hierzu kann die Vermessungsvorrichtung 1 eine dem Benutzer 2 beim Betrachten der Anzeigeeinrichtung 12 zugewandten Kameraeinrichtung in Form einer Rückkamera 13 umfassen, welche den Kopf des Benutzers 2 erfasst. Dabei können entweder Mittel vorgesehen sein, die eine automatische Erfassung der Lage der Augen und somit des ersten Bezugspunktes A im Kamerabild der Rückkamera 13 vornehmen, um eine etwaige von der zweiten Geraden G2 abweichende Lage der optischen Achse 10 der Frontkamera 1 1 zu bestimmen. Alternativ kann das von der Rückkamera 13 erfasste Kamerabild ebenfalls mittels der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt werden. Der Benutzer 2 bringt dann durch entsprechende Verlagerung der Vermessungsvorrichtung 1 ein Abbild seines Kopfes (oder seiner Augen) in Deckung mit Markierungen oder Hilfslinien, welche ebenfalls mittels der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigt werden können. Wenn sowohl das Abbild P1 ' des zu vermessenden Punktes P1 im Zielbereich 140 liegt, als auch das Abbild seines Kopfes bzw. seiner Augen in Deckung mit den Markierungen oder Hilfslinien, dann ist die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2, d.h. zu der Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem anvisierten Raumpunkt P1 , ausgerichtet.
Fig. 2C zeigt eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der koaxialen Ausrichtung der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 zu einer Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem aktuell anvisierten Raumpunkt P1 . Über dem auf der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigten Fadenkreuz 14 ist ein Aufsatz 5 mit einer Zieleinrichtung in Form eines weiteren Fadenkreuzes 50 angebracht. Das Fadenkreuz 50 des Aufsatzes ist in direkter Linie senkrecht zur Oberfläche der Anzeigeeinrichtung 12 über dem auf der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigten Fadenkreuz 14 angeordnet, z.B. in einem Abstand von etwa 2 cm, 1 cm oder 0,5 cm zur Oberfläche der Anzeigeeinrichtung. Der Aufsatz 5 ist transparent. Der dahinterliegende Bereich der Anzeigeeinrichtung 12 ist daher durch den Aufsatz 5 hindurch erkennbar.
Der Benutzer 2 richtet die Vermessungsvorrichtung 1 beim Anvisieren derart aus, dass das Abbild P1 ' des Raumpunktes P1 für ihn sowohl im Zielbereich 140 der Anzeigeeinrichtung 12 als auch in einem Zielbereich 500 des Fadenkreuzes 50 des Aufsatzes 5 sichtbar ist. In diesem Zustand sind ein die Vermessungsvorrichtung 1 betrachtendes Auge des Benutzers, die Zielbereiche 140, 500 und der Raumpunkt P1 im Wesentlichen auf einer Geraden angeordnet (und die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 ist koaxial zur zweiten Geraden G2 ausgerichtet). Die Zielbereiche 140, 500 stellen vorliegend jeweils das Zentrum der Fadenkreuze 14, 50 dar. Die Fadenkreuze 14, 50 dienen zusammen als Kimme und Korn.
Alternativ oder zusätzlich kann an oder neben der Anzeigeeinrichtung 12 ein Spiegel angebracht werden, in dem der Benutzer sein Spiegelbild (über dem auf der Anzeigeeinrichtung 12 angezeigten Fadenkreuz 14) sieht, wenn die die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial zur zweiten Geraden G2 ausgerichtet ist. Fig. 2D zeigt die Vermessungsvorrichtung 1 mit einem über der Anzeigeeinrichtung 12 angebrachten, teildurchsichtigen Spiegel 5' in Form einer Folie.
Anhand der Fig. 3 bis 5 wird nun beispielhaft erläutert werden, wie ein Objekt wie ein Innenraum mit mehreren Raumpunkten vermessen werden kann.
Fig. 3 zeigt einen im Wesentlichen quaderförmigen Innenraum I mit einer waagrechten ersten Ebene E1 als Boden und einer waagrechten zweiten Ebene E2 als Decke. Der Innenraum weist acht Eckpunkte auf, auf welche im Folgenden als acht Raumpunkte P1 -P8 Bezug genommen wird.
Der erste Raumpunkt P1 der acht Raumpunkte P1 -P8 entspricht dem bereits in den Fig. 1 und 2A gezeigtem ersten Raumpunkt P1 . Auch das aus der ersten, der zweiten und der dritten Geraden G1 -G3 gebildete erste Dreieck D1 aus Fig. 1 ist in Fig. 3 zu erkennen.
Anhand von Fig. 3 soll nun erläutert werden, wie die räumliche Lage eines im Wesentlichen lotrecht bezüglich einem Raumpunkt, vorliegend lotrecht über dem ersten Raumpunkt P1 , liegenden zweiten Raumpunktes P2 bestimmt werden kann. Hierzu visiert der Benutzer 2 den zweiten Raumpunkt P2 mit der Vermessungsvorrichtung 1 an. Dabei richtet der Benutzer 2 die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 im Wesentlichen koaxial auf einer vierten Geraden G4 aus, welche sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem zweiten Raumpunkt P2 erstreckt. Die beiden Bezugspunkte A, B sind dabei im Wesentlichen unverändert gegenüber der vorangegangenen Bestimmung der räumlichen Lage des ersten Raumpunktes P1 , d.h. der Benutzer 2 hat seinen Standort nicht oder nicht wesentlich verändert. Bei dem Anvisieren des zweiten Raumpunktes P2 wird die Winkellage der optischen Achse 10 der in Fig. 3 der Übersichtlichkeit halber nicht gezeigten Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g gemessen. Da der zweite Raumpunkt P2 lotrecht über dem ersten Raumpunkt P1 liegt und die gerade Verbindung der beiden Raumpunkte P1 , P2 somit parallel zur Lotrichtung g verläuft, ist dann auch der Winkel zwischen der vierten Geraden und jener Verbindung zwischen den beiden Raumpunkten P1 , P2 bekannt, in Fig. 3 als zweiter Winkel a2 dargestellt. Diese Verbindung wird zusammengesetzt aus einer zur ersten Geraden G1 parallel verschobenen ersten Geraden G1 ', die sich zwischen dem ersten Raumpunkt P1 und einem ersten Hilfspunkt H1 auf Höhe des ersten Bezugspunktes A erstreckt, und einer fünften Geraden G5, die zusammen mit der vierten Geraden G4 und einer zur dritten Geraden G3 parallel verschobenen dritten Geraden G3' ein zweites rechtwinkliges Dreieck D2 bildet.
Mithilfe des zweiten Winkels a2 und der Länge LG3 der dritten Geraden G3 (bzw. der gleich langen parallel verschobenen dritten Geraden G3') können dann die Längen LG4, LG5 der vierten und fünften Geraden G4, G5 unter Verwendung des Tangens bzw. Kotangens berechnet werden. Durch Addition der Längen LGi , LG5 der ersten und fünften Geraden G1 , G5 kann somit die Höhe des Innenraumes I errechnet werden.
Soll der Innenraum weiter vermessen werden, können einerseits analog zu dem beschriebenen Verfahren weitere lotrecht über oder unter dem ersten Raumpunkt P1 liegende Raumpunkte vermessen werden. Andererseits können auch anders gelegene Raumpunkte vermessen werden. Hierzu wird zunächst zumindest ein Raumpunkt vermessen, der auf derselben Höhe liegt wie einer der bereits vermessenen Raumpunkte P1 , P2, wobei zumindest ein Horizontalwinkel ß gemessen wird, d.h. ein Winkel der Horizontalkomponenten zweier Geraden. Dies kann entweder direkt erfolgen oder indirekt, z.B. bezüglich der Differenz der jeweiligen Winkel bezüglich der Nordrichtung N. In Fig. 3 stellt die dritte Gerade G3 die Horizontalkomponente sowohl der zweiten als auch der vierten Geraden G2, G4 dar. Der absolute Horizontalwinkel ß1 der zweiten, dritten und vierten Geraden G2-G4 zur Nordrichtung N ist in Fig. 3 eingezeichnet.
Fig. 4 zeigt den Innenraum I aus Fig. 3, worin ein drittes rechtwinkliges Dreieck D3 zwischen dem ersten Bezugspunkt A, einem dritten Raumpunkt P3 und einem zweiten Hilfspunkt H2 dargestellt ist. Der zweite Hilfspunkt H2 liegt wieder auf Höhe des ersten Bezugspunktes A; deren Verbindung in Form einer siebten Geraden G7 verläuft daher waagrecht.
Durch Anvisieren des dritten Raumpunktes P3 wird ein dritter Winkel a3 zwischen einer sechsten Geraden G6, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und dem dritten Raumpunkt P3 erstreckt, und der Lotrichtung g bestimmt. Liegt der dritte Raumpunkt auf derselben Höhe wie ein bereits zuvor vermessener Raumpunkt, so ist der Abstand des zweiten Hilfspunktes H2 von dem dritten Raumpunkt P3 bekannt. Im vorliegenden Beispiel entspricht dieser Abstand der Länge LG5 der fünften Geraden G5 (s. Fig. 2), zu der die entsprechende Gerade G5' parallel verschoben ist. Mit Hilfe des dritten Winkels a3 und der Länge LG5 der parallel verschobenen fünften Geraden G5' können somit gemäß dem bereits zuvor beschriebenen Verfahren die Längen LG6, LG7 der sechsten und siebten Geraden G6, G7 berechnet werden, sodass die Höhe des dritten Raumpunktes P3 bezüglich der beiden Bezugspunkte bekannt ist. Ferner kann beim Anvisieren des dritten Raumpunktes P3 auch der absolute Horizontalwinkel ß2 der sechsten und siebten Geraden G6, G7 gemessen werden.
Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf den Boden, also die erste Ebene E1 des Innenraumes I aus Fig. 3 und 4 mit vier Raumpunkten P1 , P4, P6, P8 als Ecken.
Bereits im Zusammenhang mit den Fig. 3 und 4 wurde beschrieben, wie die absoluten Horizontalwinkel ß1 , ß2 der dritten und der siebten Geraden G3, G7 ermittelt werden können. Die dritte Gerade G3 und die parallel verschobene siebte Gerade G7' sowie deren absolute Horizontalwinkel ß1 , ß2 sind auch in Fig. 5 dargestellt. Anhand der Differenz dieser Winkel, also des relativen Horizontalwinkels ß zwischen den Geraden G3, G7' zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten bzw. vierten Raumpunkt P1 , P4 und unter Verwendung des Kosinussatzes lässt sich die Länge LG8 einer achten Geraden G8 zwischen dem ersten und vierten Raumpunkt P1 , P4 errechnen.
Alternativ oder zusätzlich zur indirekten Messung über die absoluten Horizontalwinkel ß1 , ß2 kann der relative Horizontalwinkel ß auch mittels geeigneter Mittel zur Winkelmessung bestimmt werden. Beispielsweise kann die Vermessungsvorrichtung 1 über Beschleunigungssensoren und/oder Gyroskope verfügen, mittels derer zwischen dem Anvisieren zweier Raumpunkte ein relativer Horizontalwinkel direkt gemessen werden kann.
Sind zumindest zwei Raumpunkte vermessen, kann jeder weitere Raumpunkt auf der Geraden zwischen diesen Raumpunkten lediglich anhand der Winkelinformationen des neuen Raumpunktes bestimmt werden. Sind drei (nicht auf einer Geraden liegende) Raumpunkte bekannt, beispielsweise der erste, zweite und dritte Raumpunkt P1 -P3 des Innenraums I, kann jeder Raumpunkt in der durch diese Raumpunkte P1 -P3 aufgespannten dritten Ebene E3 lediglich anhand der Winkelinformationen des neuen Raumpunktes (z.B. eines neunten Raumpunktes P9 in Fig. 4) bestimmt werden, wobei der Schnittpunkt einer Geraden G9, die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt A und der dritten Ebene E3 erstreckt, mit der dritten Ebene E3 berechnet wird.
Jedem Raumpunkt P1 -P9 (alternativ auch jeder Geraden, Fläche und/oder jedem Raum zwischen Raumpunkten) kann ferner eine Information zugeordnet werden, wie z.B. ob es sich bei dem Raumpunkt um einen Eckpunkt des Innenraums I handelt, um eine Fensteroder Türecke, um einen Ort, an dem Arbeiten vorgenommen werden sollen oder an dem ein Schaden festgestellt wurde oder der über ein sonstiges Merkmal verfügt. Des Weiteren können Raumpunkte auch kontinuierlich bzw. mit hoher Frequenz gemessen werden. D.h., während einer Veränderung der Lage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung
1 werden mehrere oder eine Vielzahl von Messungen durchgeführt, ohne dass der Benutzer
2 innehalten muss. Auf diese Weise können etwa krumme Linien nachgefahren werden, z.B. um die räumliche Lage von Rissen in Wänden zu vermessen und zu dokumentieren.
In vielen Situationen sind nicht alle zu vermessenden Raumpunkte von demselben ersten Bezugspunkt A aus sichtbar bzw. die Lage von zumindest einem Raumpunkt kann nicht abgeschätzt werden. Dann ist ein Wechsel des Standortes am zweiten Bezugspunkt B an einen neuen Standort eines neuen zweiten Bezugspunktes B' notwendig. Um die relative Standortänderung zu bestimmen, können drei bereits anvisierte Raumpunkte, z.B. der erste, zweite und dritte Raumpunkt P1 -P3 des Innenraums I von dem neuen Standort aus erneut anvisiert werden, wie beispielsweise anhand von Fig. 6 dargestellt. Anhand der Abstände zu den Raumpunkten P1-P3 zu den jeweiligen ersten und/oder zweiten Bezugspunkten A, B, A', B' kann die räumliche Änderung des Standortes bestimmt werden, sodass auch alle übrigen bereits vermessenen Raumpunkte auf die neuen Bezugspunkte A', B' bezogen werden können.
Denkbare Einsatzgebiete für das Verfahren zur Vermessung ist ein Aufmaß von Handwerkern und Planern, z.B. für Angebotserstellungen und Abrechnungen, zur Berechnung des Energiebedarfs von Gebäuden, zum Aufmaß von Archäologen, zum „Indoor-Positioning", zur Orientierung von Rettungskräften, z.B. bei einer Bergung, zur Steuerung von Robotern, wie z.B. Entschärfungs- und Dekontaminationsrobotern, für militärische Aufklärung und Zielerfassung, für Nachrichtendienstliche Aufklärungsarbeit, in der Höhlenforschung, z.B. zur Kartierung von Höhlen, in Computerspielen, zur (polizeilichen) Tatort- oder Unfalldokumentation, zur Fotodokumentation, zur Dokumentation von Stadträumen, für Computeranwendungen mit „Augmented Reality" und/oder zur Dokumentation von Eigenschaften und Veränderungen von Oberflächen (z.B. Risse oder Verfärbungen) oder an Geometrien (z.B. Verformungen, Baufortschritt, Verfall) an Gebäuden, z.B. für Bausachverständige und/oder zum Denkmalschutz.
Fig. 7 zeigt zur einfachen Anschaulichkeit ein Flussdiagramm 3 des Verfahrens zur Vermessung Abständen, Flächen (z.B. Grundrisse, Fassaden), Räumen, insbesondere Innenräumen und/oder Objekten wie Gebäuden, Denkmälern durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt P1-P9, wie es bereits in Zusammenhang mit der Vermessung des Innenraums der Fig. 3 bis 6 beschrieben wurde.
In einem ersten Schritt 30 wird zunächst die Länge LGi der ersten Geraden G1 , die sich zwischen dem ersten und dem zweiten Bezugspunkt A, B erstreckt, gemessen. Dies kann z.B. mittels eines Zollstocks, eines Maßbandes oder auf eine andere bekannte Art erfolgen. Auch ist es möglich, zunächst einen Raumpunkt bekannten Abstandes anzuvisieren und daraus die LGi der ersten Geraden G1 zu bestimmen. Auch ist es möglich, dass die Länge LGi der ersten Geraden G1 bereits bekannt ist.
Falls die beiden Bezugspunkte A, B durch die Augenhöhe und den Standpunkt des Benutzers 2 gebildet werden, so wie im Zusammenhang mit den vorangehenden Figuren beschrieben, kann es ausreichend sein, die Länge LGi der ersten Geraden G1 lediglich ein einziges Mal zu bestimmen und für alle nachfolgenden Vermessungen zu verwenden. Alternativ ist es jedoch auch möglich, die Länge LGi der ersten Geraden G1 für einzelne oder alle Vermessungen jeweils neu zu bestimmen, z.B. wenn dieselbe Vermessungsvorrichtung von unterschiedlichen Benutzern benutzt wird oder der Benutzer 2 während verschiedenen Vermessungen unterschiedlich hohe Schuhe trägt oder teils Schuhe trägt und teils barfu ß ist. Dabei kann jede einzelne Vermessung die Bestimmung der räumlichen Lage eines oder mehrerer Raumpunkte P1 -P9 umfassen. Die Vermessungsvorrichtung 1 kann eine Speichereinrichtung zur Speicherung der Länge LGi der ersten Geraden G1 umfassen, wobei die Augenhöhe eines oder mehrerer Benutzer gespeichert werden kann.
In einem nächsten Schritt 31 können gegebenenfalls Sensoren der Vermessungsvorrichtung 1 , insbesondere ein oder mehrere Beschleunigungssensoren, Gyroskope und/oder Kompasse, kalibriert werden, um in den nachfolgenden Schritten möglichst genaue Sensordaten erfassen zu können. In einem nächsten Schritt positioniert sich der Benutzer 2 an einem geeigneten Standpunkt, von dem aus er zumindest einen, insbesondere alle oder möglichst viele zu vermessende Raumpunkte sehen kann bzw. zumindest deren ungefähre Lage abschätzen kann. Diesen Standpunkt verlässt der Benutzer 2 für die nachfolgenden Schritte nicht, auch wenn er sich zum Anvisieren verschiedener Raumpunkte P1-P9 auf dem Standpunkt dreht. Durch den Standpunkt wird damit die räumliche Lage des ersten und des zweiten Bezugspunktes A, B festgelegt.
Gegebenenfalls kann in einem nächsten Schritt 33 eine Drift zumindest eines Gyroskops der Vermessungsvorrichtung 1 korrigiert werden. Hierzu können an sich bekannte geeignete mathematische Mittel angewandt werden.
Beispielsweise kann die Vermessungsvorrichtung 1 für einen Zeitraum von einer oder mehreren Sekunden in einen bezüglich den zu vermessenden Raumpunkten P1-P9 unbewegten Zustand versetzt werden, etwa mittels Ablegen der Vermessungsvorrichtung 1 auf einen unbeweglichen Untergrund. Die in diesem unbewegten Zustand gegebenenfalls noch von dem Gyroskop ausgegebene Drehrate kann dann als Drift von den in den folgenden Messungen gemessenen Drehraten (die zur Messung eines Relativwinkels führen) abgezogen werden.
In dem darauffolgenden Schritt 34 visiert der Benutzer 2 einen der zu vermessenden Raumpunkte P1 -P9 an, wobei er die optische Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 koaxial auf seiner direkten Sichtachse zu dem einen der Raumpunkte P1-P9 ausrichtet.
Ist einer der Raumpunkte P1 -P9 anvisiert (was automatisch oder durch eine Eingabe des Benutzers 2 erfolgen kann), werden in einem nächsten Schritt 35 Sensordaten von zumindest einem Sensor der Vermessungsvorrichtung 1 erfasst und in einer geeigneten Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 gespeichert. Dies kann Sensordaten von Kompass-, Gyroskop-, Beschleunigungssensoren und/oder weiterer Sensoren wie einen GPS-Standort usw. betreffen.
Gegebenenfalls können die erfassten Sensordaten in diesem Schritt 35 oder zu einem späteren Zeitpunkt auch verarbeitet werden, z.B. kann anhand der Sensordaten von drei im Wesentlichen orthogonal ausgerichteten Beschleunigungssensoren die Winkellage der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g bestimmt werden. Ferner können Horizontal- und Vertikalkomponenten von gemessenen Winkeln mathematisch voneinander getrennt werden. Die Horizontalkomponente kann insbesondere auf die Nordrichtung N bezogen werden. Soll die räumliche Lage eines oder mehrerer weiterer Raumpunkte P1-P9 bestimmt werden, kann für den nächsten der Raumpunkte P1-P9 mit Schritt 34 fortgefahren werden. Sobald in Schritt 36 entschieden wird, dass alle zu vermessenden Raumpunkte P1 -P9 anvisiert worden sind, kann eine Berechnung zur Aufbereitung der erfassten, ggf. vorverarbeiteten und gespeicherten Sensordaten in Schritt 37 durchgeführt werden.
Die Schritte 31 und 33 sind jeweils nicht zwingend erforderlich und müssen auch nicht zwingend an der in Fig. 7 gezeigten Stelle des Verfahrens durchgeführt werden. Falls einer oder beide der Schritte 31 und 33 durchgeführt werden, kann vorzugsweise ein möglichst geringer zeitlicher Abstand zur Durchführung des Schritts 34 vorgesehen sein. Besonders bevorzugt werden die Schritte 31 und 33 in der zeitlichen Abfolge vor Schritt 34 durchgeführt. Beide Schritte 31 und 33 können die Messgenauigkeit der Messung der räumlichen Lage von Raumpunkten P1-P9 erheblich verbessern.
Im Folgenden wird beispielhaft auf die Vermessung des Innenraumes I der Fig. 3 bis 6 Bezug genommen und angenommen, dass alle Raumpunkte P1-P9 bereits anvisiert wurden. Bei der Berechnung wird zunächst die Länge LG3 der dritten Geraden G3 zwischen dem zweiten Bezugspunkt B und dem ersten Raumpunkt P1 bestimmt, und zwar beispielsweise mit Hilfe der folgenden Formel (1 ) unter Verwendung des ersten Winkels a1 und der Länge LGi der ersten Geraden G1 :
LG3 = LG1 * tan(a1 ). (1 )
Ferner wird mit Hilfe z.B. der folgenden Formel (2) unter Verwendung des zweiten Winkels a2 und der Länge LG3 der dritten Geraden G3 die Länge LG5 der fünften Geraden G5 berechnet:
LG5 = LG3 * cot(a2). (2)
Die Summe der Längen LGi , LG5 der ersten und fünften Geraden G1 , G5 ergibt die Höhe des zweiten Raumpunktes P2 bezüglich des (lotrecht darunter liegenden) ersten Raumpunktes P1 .
Mittels z.B. der folgenden Formel (3) wird unter Verwendung des dritten Winkels a3 und der Länge LG5 der fünften Geraden G5 die Länge LG7 der siebten Geraden G7 berechnet, wobei der dritte Raumpunkt P3 auf derselben Höhe bezüglich der Bezugspunkte A, B liegt, wie der zweite Raumpunkt P2:
LG7 = LG5 * tan(a3). (3) Schließlich kann z.B. mittels der folgenden Formel (4) (Kosinussatz) die Länge LGS der achten Geraden G8 anhand der Längen LG3, LG7 der dritten und siebten Geraden G3, G7 und deren relativen Horizontalwinkels ß berechnet werden:
LG8 = [LG3 2 + LG72 - 2 * LG3 * LG7 * C0s(ß)]1/2. (4)
Anhand der Formeln (1 ) bis (4) und der entsprechenden Geradenlängen kann auch die räumliche Lage der übrigen zu vermessenden Raumpunkte berechnet werden. Dabei können sowohl die Abstände der einzelnen Raumpunkte P1-P9 zueinander berechnet werden, als auch die Winkel deren Verbindungsgeraden. Der Innenraum I der Fig. 3 bis 6 wurde beispielhaft quaderförmig dargestellt, selbstverständlich können auch Innenräume bzw. allgemein Objekte von gänzlich anderer Form vermessen werden.
Die Bestimmung der räumlichen Lage der Raumpunkte P1-P9 erfolgt zunächst in Bezug auf zumindest einen der beiden Bezugspunkte A, B und in Form von einem Abstand und zumindest zwei Winkeln. Damit kann einer der Bezugspunkte A, B als Koordinatenursprung in einem Kugelkoordinatensystem dienen, welches zur Beschreibung und Darstellung des Innenraums I bzw. allgemein eines zu vermessenen Objekts dient. Selbstverständlich kann auch eine Transformation auf ein beliebiges anderes Koordinatensystem erfolgen, z.B. ein dreidimensionales kartesisches Koordinatensystem. Auch kann eine Transformation auf einen beliebigen Koordinatenursprung erfolgen, so kann beispielsweise auch einer der Raumpunkte P1-P9 als Koordinatenursprung verwendet werden. Die räumliche Lage von Raumpunkten P1-P9 kann ferner auch in Vektorform angegeben werden; zur Berechnung von relativen räumlichen Lagen von Raumpunkten P1 -P9 kann dann Vektorrechnung angewandt werden.
Wenn nicht alle zu vermessenden Raumpunkte P1 -P9 von dem ersten Bezugspunkt A aus anvisierbar sind, kann der Benutzer während der Vermessung auch den Standort wechseln. Ein neues Paar von Bezugspunkten A', B' dient dann als Referenz für das Anvisieren weiterer Raumpunkte. Die relative Lage der ursprünglichen Bezugspunkte A, B und der neuen Bezugspunkte A', B' erfolgt dann durch erneutes anvisieren von zumindest drei bereits bezüglich der ursprünglichen Bezugspunkte A, B anvisierten Raumpunkte (z.B. der ersten, zweiten und dritten Raumpunkte P1 -P3 des Innenraums I), wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 6 beschrieben.
Diese Vorgehensweise kann auch ganz allgemein angewandt werden, wenn der aktuelle Standort des Benutzers 2 (sowohl in einem Innenraum als auch außerhalb von Gebäuden/Höhlen) in einer bekannten Karte ermittelt werden soll. Dies kann durch Anvisieren von zumindest drei bereits vermessener Raumpunkte erfolgen (wie der ersten drei Raumpunkte P1 -P3 in Fig. 3 bis 6). Auf diese Weise kann sich z.B. Rettungspersonal in einem Gebäude mit bekanntem Grundriss lokalisieren. Oder ein Städtereisender kann sich durch Anvisieren dreier markanter Punkte einer Straßenansicht orten, selbst wenn keine anderen Ortungsdienste, wie z.B. eine GPS-Navigation verfügbar sind, bzw. zusätzlich dazu. Insbesondere kann so auch z.B. ein Architekt die Vermessungsvorrichtung 1 bei der Begutachtung eines Baufortschritts oder eines Mangels mit sich führen, wobei in einer dafür vorgesehenen Speichereinrichtung der Vermessungsvorrichtung 1 (oder einer damit verbundenen oder verbindbaren Vorrichtung) ein Plan, Grundriss und/oder eine dreidimensionale Karte des Bauobjekts gespeichert ist, und seinen aktuellen Standort durch Anvisieren dreier Raumpunkte von bekannter räumlicher Lage bestimmen. Von diesem Standort aus kann er daraufhin die räumliche Lage z.B. von Veränderungen oder Mängeln erfassen und diesen Informationen zuordnen. Die Informationen können in Form von Fotos, Videos, Sprachsequenzen, Text, Zahlen usw. vorliegen und insbesondere mit der Vermessungsvorrichtung 1 erfassbar sein.
Somit kann das Verfahren zur Vermessung nicht nur verwendet werden, um Kartierungen zu erstellen, sondern auch, um einen Standort in bereits vorhandenen Kartierungen zu ermitteln und/oder bereits bestehende Kartierungen zu erweitern, indem nach einer Standortbestimmung weitere, neue Raumpunkte anvisiert werden.
Die Reihenfolge, in der die anhand von Fig. 7 erläuterten Schritte 30 bis 37 durchgeführt werden, kann teilweise auch gänzlich anders vorgenommen werden als vorstehend beschrieben. So ist insbesondere nicht notwendig, die Raumpunkte P1 -P9 in einer bestimmten Reihenfolge anzuvisieren. Es muss lediglich angegeben werden, welcher (zumindest einer) der anvisierten Raumpunkte P1 -P9 auf Höhe des zweiten Bezugspunktes B liegt. Die Berechnung aus Schritt 37 kann einzeln für jeden Raumpunkt P1-P9 zwischen den Schritten 35 und 36 erfolgen. Alternativ kann die Berechnung aus Schritt 37 auch zeitlich versetzt nach dem Anvisieren der Raumpunkte P1 -P9 für alle Raumpunkte P1-P9 erfolgen. Die Ermittlung der Länge LGi der ersten Geraden G1 aus Schritt 30 kann zu einem beliebigen Zeitpunkt vor der Berechnung aus Schritt 37 erfolgen.
Durch Bestimmen der räumlichen Lage von drei Raumpunkten P1 -P3, die zusammen eine Ebene aufspannen, kann, wie bereits beschrieben, lediglich anhand der Winkel bezüglich der Lotrichtung g und der Nordrichtung N eines in dieser Ebene liegenden Raumpunktes P9 bezüglich eines der Bezugspunkte A, B die räumliche Lage dieses Raumpunktes P9 bestimmt werden. So können auch sehr verwinkelte Innenräume bzw. allgemein Objekte vermessen werden, indem mehrere Ebenen auf diese Weise bestimmt werden. Somit ist es nicht zwingend notwendig, dass der Boden und die Decke des Innenraums I, also die erste Ebene E1 und die zweite Ebene E2 aus Fig. 3, waagrecht sind.
Nicht lotrechte seitliche Ebenen (z.B. Wände) können z.B. über Schnittpunkte mit angrenzenden Ebenen erfasst werden.
Das beschriebene Verfahren zur Vermessung kann sowohl zur Vermessung konkaver als auch konvexer Formen verwendet werden, sowohl für eine Innen- als auch für eine Außen- Vermessung, wobei charakteristische waagrechte Polygonzüge vermessen werden. Hierbei und auch zur Vermessung von amorphen Formen ohne eindeutige oder charakteristische Raumpunkte können in an sich bekannter Weise Messmarken aufgebracht oder aufprojiziert werden.
Ferner ist das beschriebene Verfahren auch dazu geeignet, Raumpunkte von bekannter oder vorbestimmter räumlicher Lage aufzufinden. Hierzu können zunächst zumindest drei Raumpunkte anvisiert werden, wie beispielsweise im Zusammenhang mit Fig. 6 erläutert, wodurch die räumliche Lage der ersten und zweiten Bezugspunkte A, B bestimmt werden kann. Daraufhin können z.B. mittels der Anzeigeeinrichtung 12 der Vermessungsvorrichtung weitere Raumpunkte angezeigt und auf diese Weise aufgefunden werden. Hierbei kann es sich z.B. um geplante Befestigungspunkte handeln, welche nicht zwingend zuvor vermessen worden sein müssen, sondern auch z.B. in eine Karte eingetragen worden sein können. Es kann dabei z.B. eine die räumliche Lage mehrerer Raumpunkte umfassende Karte (welche entweder mittels der Vermessungsvorrichtung 1 selbst oder auf eine andere Weise erfasst wurden) an die Vermessungsvorrichtung 1 bereitgestellt werden.
Fig. 8 zeigt eine andere Ausführung einer Vermessungsvorrichtung 1 ' in Form einer Computerbrille mit Sensoren. Auf einem oder beiden Brillengläsern der Computerbrille 1 ' kann zumindest ein Kamerabild einer an der Computerbrille vorgesehenen Kameraeinrichtung angezeigt werden. Das Verfahren zur Vermessung erfolgt wie vorstehend beschrieben, jedoch kann der Benutzer einen Raumpunkt P1 bereits lediglich durch eine Bewegung seines Kopfes anvisieren, wobei die Sensoren entsprechend der im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 2B beschriebenen Vermessungsvorrichtung 1 zur Winkelmessung dienen und dafür entsprechende Sensorelemente umfassen können.
Mit einem nicht aufrechten Stand des Benutzers, einer ungenauen Bestimmung seiner Augenhöhe und einer versehentlichen Änderung des Standpunktes des Benutzers können Messungenauigkeiten einhergehen. Fig. 9 zeigt eine Möglichkeit, wie die Vermessungsvorrichtung 1 gemäß Fig. 1 bis 2B auf einem Stativ 4 angebracht verwendet werden kann, um derartige Messungenauigkeiten zu verringern. Das Stativ 4 wird lotrecht auf einem als zweiten Bezugspunkt B dienenden Standpunkt aufgestellt. Lotrecht über dem zweiten Bezugspunkt B liegt der erste Bezugspunkt A, welcher in diesem Fall allerdings nicht durch die Augen eines Benutzers gebildet wird sondern als gedachter Hilfspunkt über dem zweiten Bezugspunkt B vorliegt. Mit Hilfe einer Einsteilvorrichtung 40 wird die Vermessungsvorrichtung 1 um die Achse der ersten Geraden G1 zwischen den beiden Bezugspunkten A, B sowie um eine zweite, dazu rechtwinklige Achse verschwenkt, um Raumpunkte, wie den ersten Raumpunkt P1 anzuvisieren. Die Länge LGI der ersten Geraden ändert sich dabei je nach der Neigung der Vermessungsvorrichtung 1 und kann entsprechend aus dem Neigungswinkel errechnet werden.
Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass sich der erste Bezugspunkt A innerhalb der Vermessungsvorrichtung befindet.
Zur Erhöhung der Genauigkeit des Verfahrens zur Vermessung können die erfassten Sensordaten mittels mathematischer Methoden (z.B. durch Glätten, Kaiman-Filterung, usw.) verbessert werden. Besonders steile oder flache Winkel der optischen Achse 10 der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich der Lotrichtung g (in Folge von in Verhältnis zur Länge LGI der ersten Geraden G1 wesentlich kürzeren oder längeren Abständen des zweiten Bezugspunktes B zum zu vermessenden Raumpunkt P1 ) können zu erhöhten Vermessungsfehlern führen. In einem solchen Fall kann die Vermessungsgenauigkeit verbessert werden, wenn der Benutzer einen anderen Standort einnimmt. Hierzu können dem Benutzer 2 durch geeignete Mittel der Vermessungsvorrichtung 1 entsprechende Hinweise angezeigt werden.
Ferner kann auch eine Winkellage der Vermessungsvorrichtung 1 bezüglich einer Drehachse, die eine Richtungskomponente aufweist, die linear unabhängig von den Drehachsen der Winkel bezüglich der Lotrichtung g und der Nordrichtung N ist, erfassen und mittels dieser Winkellage eventuell verbundene Messungenauigkeiten durch entsprechende Korrekturen reduzieren.
Des Weiteren können die durch eine Vermessung erhaltenen Messdaten mit anderen bereits bestehenden Messdaten und/oder Kartierungen verbunden werden. Dabei kann auch der Standort des Benutzers verwendet werden. Hierzu können z.B. GPS-Positionsdaten mit geeigneten Mitteln erfasst und mit den Messdaten verknüpft werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt (P1 -P9), mit den folgenden Schritten:
Ermitteln der Länge (LGi) einer ersten Geraden (G1 ) und
Bestimmen der räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes (P1 ) bezüglich eines ersten Bezugspunktes (A, B) mittels zumindest der Länge (LGi ) der ersten Geraden (G1 ) und eines ersten Winkels (a1 ) zwischen der ersten Geraden (G1 ) und einer zweiten Geraden (G1 -G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A, B) und dem ersten Raumpunkt (P1 ) erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Gerade (G1 ) im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und einem zweiten Bezugspunkt (B) erstreckt und dass der erste Raumpunkt (P1 ) mit einer Vermessungsvorrichtung (1 ) anvisiert wird, wobei bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1-P9): eine optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) derart im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden (G1-G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1 -P9) erstreckt, angeordnet wird, dass der erste Bezugspunkt (A) außerhalb der Vermessungsvorrichtung (1 ) liegt und diese von dem Bezugspunkt (A) beabstandet ist, und eine Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bezüglich der Lotrichtung (g) gemessen wird, wobei der erste Winkel (a1 ) anhand der Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bestimmt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Bezugspunkte (A, B) derart anzuordnen sind, dass sie zumindest zusammen mit dem ersten Raumpunkt (P1 ) ein rechtwinkliges Dreieck (D1 ) bilden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bezugspunkt (B) derart anzuordnen ist, dass er zumindest mit dem ersten Raumpunkt (P1 ) in derselben waagrechten Ebene (E1 ) liegt.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bezugspunkt (A) durch die räumliche Lage eines Auges oder des Mittelpunkts zwischen den Augen eines Benutzers des Verfahrens definiert wird, wobei die Länge (LGi ) der ersten Geraden (G1 ) im Wesentlichen der Augenhöhe des aufrecht stehenden Benutzers vom Boden entspricht.
5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bezugspunkt (B) im Wesentlichen dem Standpunkt eines aufrecht stehenden Benutzers des Verfahrens entspricht.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage zumindest eines lotrecht bezüglich eines ersten Raumpunktes (P1 ) angeordneten weiteren Raumpunktes (P2) mittels zumindest der räumlichen Lage des ersten Raumpunktes (P1 ) bezüglich eines der beiden Bezugspunkte (A, B) und eines zweiten Winkels (a2) zwischen einer Geraden (G4) zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem weiteren Raumpunkt (P2) und der Lotrichtung (g) unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt wird, wobei der zweite Winkel (a2) durch Anvisieren des weiteren Raumpunktes (P2) bestimmt wird.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1-P9) ferner ein absoluter Horizontalwinkel (ß1-ß3) der Geraden (G1-G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1 -P9) erstreckt, gemessen wird, indem der Winkel der Horizontalkomponente der im Wesentlichen koaxial darauf angeordneten optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bezüglich der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes (N) gemessen wird.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu zwei Geraden (G3, G7') durch jeweils zumindest einen zu vermessenden Raumpunkt (P1 , P4) ferner ein relativer Horizontalwinkel (ß) als Winkel zwischen den Horizontalkomponenten jener Geraden (G3, G7'), gemessen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage eines in einer Ebene (E3) durch zumindest drei bereits vermessene Raumpunkte (P1 - P3) liegenden Raumpunktes (P9) bestimmt wird, indem der Schnittpunkt der Geraden (G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem Raumpunkt (P9) erstreckt, mit der Ebene (E3), unter Verwendung eines Winkels (a3) bezüglich der Lotrechten und/oder eines Horizontalwinkels (ß3) jener Geraden (G9) bestimmt wird, wobei die genannten Winkel (a3, ß3) durch Anvisieren des Raumpunktes (P9) bestimmt werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage zumindest eines waagrecht bezüglich eines Raumpunktes (P1 ) angeordneten weiteren Raumpunktes (P4) durch Anvisieren beider Raumpunkte (P1 , P4) und Bestimmen des relativen Horizontalwinkels (ß) der Geraden (G3, G7') zwischen jeweils einem der beiden Raumpunkte (P1 , P4) und dem einen der beiden Bezugspunkte (A, B) unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion bestimmt wird.
1 1 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bezüglich der Lotrichtung (g), ein absoluter Horizontalwinkel (ß1 -ß3) und/oder ein relativer Horizontalwinkel (ß) mittels zumindest einem Kompass, Gyroskop und/oder Beschleunigungssensor gemessen wird.
12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
- Anordnen der Vermessungsvorrichtung (1 ) in einer Kalibrierungsposition und Bestimmen zumindest eines Kalibrierungswinkels zwischen der optischen Achse (10) der in der Kalibrierungsposition angeordneten Vermessungsvorrichtung (1 ) und der Lotrichtung (g) und/oder der nordweisenden Horizontalkomponente des Erdmagnetfeldes (N);
- Anvisieren eines zu vermessenden Raumpunktes (P1-P9), wobei die Vermessungsvorrichtung (1 ) in einer Messposition angeordnet wird, und Bestimmen zumindest eines Relativwinkels zwischen der Anordnung der optischen Achse (10) in der Kalibrierungsposition und in der Messposition;
Berechnen der Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) in der Messposition bezüglich der Lotrichtung (g), des absoluten Horizontalwinkels (ß1 -ß3) und/oder des relativen Horizontalwinkels (ß) anhand des Kalibrierungswinkels und des Relativwinkels.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Kalibrierungswinkel durch einen Benutzer vorgegeben und/oder mittels zumindest eines Beschleunigungssensors gemessen wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Relativwinkel mittels zumindest eines Gyroskops gemessen wird.
15. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich eines ersten oder zweiten Bezugspunktes (A, B) bekannte räumliche Lagen mehrerer Raumpunkte (P1-P9) auf zumindest einen dritten Bezugspunkt (Α', Β') bezogen werden, indem die räumliche Lage von zumindest drei der mehreren Raumpunkte (P1 -P9) bezüglich des dritten Bezugspunktes (Α', Β') bestimmt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine bezüglich eines ersten oder zweiten Bezugspunktes (A, B) bekannte räumliche Lage zumindest eines Raumpunktes (P1 -P9) auf zumindest einen dritten Bezugspunkt (Α', Β') bezogen wird, indem die räumliche Lage des dritten Bezugspunktes (Α', Β') bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes (A, B) bestimmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage des dritten Bezugspunktes (Α', Β') bezüglich des ersten und/oder zweiten Bezugspunktes (A, B) durch Messung einer Lageänderung der Vermessungsvorrichtung (1 ) bestimmt wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Lageänderung der Vermessungsvorrichtung (1 ) mit Hilfe einer Bildanalyse von zumindest zwei mit einer Kameraeinrichtung (1 1 ) der Vermessungsvorrichtung (1 ) erfassten Kamerabildern, mit Hilfe zumindest eines Beschleunigungssensors und/oder mit Hilfe zumindest eines Gyroskops gemessen wird.
19. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumpunkte (P1 -P9) Eckpunkte von zumindest einem räumlichen Objekt, insbesondere Eckpunkte eines Innenraums darstellen.
20. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einem Raumpunkt (P1 -P9) zumindest eine zusätzliche Information zugeordnet wird.
21 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Vermessungsvorrichtung (1 ) ein mobiles Gerät, insbesondere ein Mobiltelefon, ein Smartphone, eine Computerbrille, ein Tablet-PC oder ein sonstiges handhaltbares oder am Körper tragbares elektronisches Gerät dient.
22. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vermessungsvorrichtung (1 ) eine Anzeigeeinrichtung (12) und eine die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) umfassende Kameraeinrichtung (1 1 ) umfasst, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung (1 1 ) erfasstes Kamerabild (1 10) durch die Anzeigeeinrichtung (12) darstellbar ist.
23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass zum Anvisieren eines Raumpunktes (P1 -P9) ein mittels der Anzeigeeinrichtung (12) der Vermessungsvorrichtung (1 ) dargestelltes Abbild des Raumpunktes (P1 -P9) durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung (1 ) in einen vorgegebenen Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) gebracht wird.
24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Aufsatz (5) mit einer Zieleinrichtung (50) vorgesehen ist, der lösbar mit der Vermessungsvorrichtung (1 ) verbunden wird, sodass ein Zielbereich (500) der Zieleinrichtung (50) bezüglich der der Anzeigeeinrichtung (12) senkrecht über dem vorgegebenen Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) und beabstandet dazu angeordnet ist, sodass der Zielbereich (500) der Zieleinrichtung (50) und der vorgegebene Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) zusammen eine Visiereinrichtung ausbilden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufsatz (5) als Saugnapf ausgebildet ist und/oder mittels einer Klebeverbindung mit der Vermessungsvorrichtung (1 ) verbunden wird.
26. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verringerung eines möglichen Parallaxenfehlers bei der Anordnung der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) auf einer Geraden (G1-G9) Mittel (5; 5'; 13) zur koaxialen Ausrichtung vorgesehen sind, wobei die Mittel (5; 5'; 13) anzeigen, ob die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) koaxial auf der Geraden (G1-G9) angeordnet ist oder nicht.
27. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spiegel (5') vorgesehen ist, der derart an der Vermessungsvorrichtung (1 ) angeordnet wird, dass eine reflektierende Oberfläche des Spiegels (5') im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse (10) ausgerichtet ist und ein Benutzer während einer Durchführung des Verfahrens sein Spiegelbild im Spiegel (5') oder in einem vorgegebenen Bereich des Spiegels (5') sehen kann, wenn die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) koaxial auf der Geraden (G1-G9) angeordnet ist.
28. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
Bestimmen eines Fehlwinkels zwischen der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) und der Geraden (G1 -G9) durch Bildanalyse zumindest eines von einer dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung (1 ) zugewandten Kameraeinrichtung (13) erfassten Kamerabildes;
Korrigieren des mittels Anvisieren bestimmten Winkels (α1-α3, ß1-ß3) in Abhängigkeit des Fehlwinkels.
29. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung (1 ) zugewandte Kameraeinrichtung (13) vorgesehen ist, wobei zumindest ein von der Kameraeinrichtung (13) erfasstes Kamerabild verwendet wird, um einem Benutzer eine koaxiale Ausrichtung der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) auf einer Geraden zwischen dem ersten Bezugspunkt und einem Raumpunkt (P1-P9) zu erleichtern und/oder einen möglichen Parallaxenfehler zu korrigieren.
30. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine dem Benutzer während einer bestimmungsgemäßen Benutzung der Vermessungsvorrichtung (1 ) zugewandte Kameraeinrichtung (13) vorgesehen ist, wobei zumindest ein von der Kameraeinrichtung (13) erfasstes Kamerabild während und/oder nach dem Anvisieren eines Raumpunktes (P1-P9) auf einer Anzeigeeinrichtung (12) der Vermessungsvorrichtung (1 ) oder in einem vorgegebenen Bereich der Anzeigeeinrichtung (12) angezeigt wird, wenn die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bei dem Anvisieren koaxial auf der Geraden (G1-G9) angeordnet ist.
31 . Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Halterung vorgesehen ist, mittels der die Vermessungsvorrichtung (1 ) während des Anvisierens eines Raumpunktes (P1-P9) am Kopf eines Benutzers befestigt wird.
32. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Fernbedienung, wobei die Vermessungsvorrichtung (1 ) mit Hilfe der Fernbedienung steuerbar ist.
33. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu vermessenden Raumpunkte (P1-P9) in einer beliebigen Reihenfolge anvisiert werden.
34. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell einer Strecke, einer Fläche, eines Objekts oder eines Innenraumes anhand der vermessenen räumlichen Lage mindestens eines Raumpunktes erstellt wird.
35. Verfahren zur Vermessung durch Bestimmung einer räumlichen Lage von zumindest einem Raumpunkt (P1 -P9), mit den folgenden Schritten:
Ermitteln der Länge (LGi ) einer ersten Geraden (G1 ) und
Bestimmen der räumlichen Lage zumindest eines ersten Raumpunktes (P1 ) bezüglich eines ersten Bezugspunktes (A, B) mittels zumindest der Länge (LGi ) der ersten Geraden (G1 ) und eines ersten Winkels (a1 ) zwischen der ersten Geraden (G1 ) und einer zweiten Geraden (G1 -G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A, B) und dem ersten Raumpunkt (P1 ) erstreckt, unter Verwendung mindestens einer trigonometrischen Funktion, dadurch gekennzeichnet, dass sich die erste Gerade (G1 ) im Wesentlichen lotrecht zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und einem zweiten Bezugspunkt (B) erstreckt und dass eine Vermessungsvorrichtung (1 ) auf den ersten Raumpunkt (P1 ) ausgerichtet wird, wobei bei dem Ausrichten: eine optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) im Wesentlichen koaxial auf einer Geraden (G1-G9), die sich zwischen dem ersten Bezugspunkt (A) und dem zu vermessenden Raumpunkt (P1 -P9) erstreckt, angeordnet wird und eine Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bezüglich der Lotrichtung (g) gemessen wird, wobei der erste Winkel (a1 ) anhand der Winkellage (a) der optischen Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) bestimmt wird, und dass die Vermessungsvorrichtung (1 ) eine Anzeigeeinrichtung (12) und eine die optische Achse (10) der Vermessungsvorrichtung (1 ) umfassende Kameraeinrichtung (1 1 ) umfasst, wobei mindestens ein mit der Kameraeinrichtung (1 1 ) erfasstes Kamerabild (1 10) durch die Anzeigeeinrichtung (12) darstellbar ist und zum Ausrichten der Vermessungsvorrichtung (1 ) ein Abbild des Raumpunktes (P1 -P9) in einem Kamerabild (1 10) durch Verändern der räumlichen Lage der Vermessungsvorrichtung (1 ) in einen vorgegebenen Bereich (140) der Anzeigeeinrichtung (12) gebracht wird.
36. Verfahren mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird.
37. Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 35, wenn das Programm in einer programmierbaren Einrichtung ausgeführt wird.
38. Mobiles Gerät, ausgebildet und vorgesehen zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 35.
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