DE19750207A1 - Vermessungssystem mit einer trägheitsgestützten Meßeinrichtung - Google Patents
Vermessungssystem mit einer trägheitsgestützten MeßeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Vermessungssystem nach dem
Oberbegriff von Anspruch 1 sowie Vermessungsverfahren nach dem
Oberbegriff von Anspruch 12 bzw. 19.
Ein gattungsgemäßes Vermessungssystem ist z. B. aus der
EP 0 481 307 A2 bekannt. Diese Druckschrift offenbart ein
Tachymeter mit einer GPS-(Global Positioning System)-Positions
meßeinheit, d. h. einer satellitengestützten
Positionsmeßeinheit, wobei sowohl die Visiereinrichtung, d. h.
das eigentliche Tachymeter, als auch der vom Tachymeter
anzuvisierende Reflektorstab mit einer satellitengestützten
Positionsmeßeinheit ausgestattet ist.
Die satellitengestützte Positionsmeßeinheit erfordert
allerdings freie Sichtlinien zu mindestens vier Satelliten.
Damit ist der Einsatz der satellitengestützten
Positionsmeßeinheit in Häuserschluchten, bei der Vermessung von
Hausecken, unter Bäumen, unter Brücken, in Geländeeinschnitten
und in Gebäuden eingeschränkt bzw. unmöglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein gattungsgemäßes
Vermessungssystem bereitzustellen, welches auch in schwierigen
Vermessungssituationen zuverlässige Vermessungsergebnisse
ermöglicht.
Diese Aufgabe wird bei einem Vermessungssystem mit einer
Visiereinrichtung dadurch gelöst, daß das Vermessungssystem
eine als trägheitsgestützte Meßeinrichtung ausgebildete
zusätzliche Positionsmeßeinheit umfaßt.
Eine trägheitsgestützte Meßeinrichtung kann
Beschleunigungsmesser und/oder Kreisel und vorzugsweise jeweils
drei Beschleunigungsmesser und drei Kreisel umfassen und kann
sowohl eine Information über die Orientierung im Raum als auch
eine dem Koordinatenunterschied zwischen Start- und Endpunkt
einer Verlagerung der trägheitsgestützten Meßeinrichtung
entsprechende Information liefern.
Durch die Erfindung können die von der Visiereinrichtung
erfaßten Positionswerte durch die trägheitsgestützte
Meßeinrichtung abgesichert und/oder ergänzt werden, ohne auf
eine freie Sichtverbindung zu mindestens vier Satelliten
angewiesen zu sein.
Wenn das Vermessungssystem einen von der Visiereinrichtung
anzuvisierenden, relativ zur Visiereinrichtung bewegbaren
Zielpunktträger umfaßt und die trägheitsgestützte
Meßeinrichtung an dem Zielpunktträger angeordnet ist, kann das
Vermessungssystem auch bei einer unterbrochenen Sichtverbindung
zwischen der Visiereinrichtung und dem Zielpunktträger die
Position des Zielpunktträgers bestimmen.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt die Visiereinrichtung
eine Zielpunktträgersucheinrichtung, welche den Zielpunktträger
mittels der Meßwerte automatisiert sucht, die von der am
Zielpunktträger angeordneten trägheitsgestützten Meßeinrichtung
geliefert werden. Dadurch kann das Anvisieren des
Zielpunktträgers in seiner Zeitdauer erheblich verringert
werden.
Bei einer weiteren Ausführungsform umfaßt der Zielpunktträger
eine Sendeeinheit, welche von der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung erfaßte Meßwerte zu einer Auswerteeinheit des
Vermessungssystems sendet. Damit können die von der
trägheitsgestützten Meßeinrichtung erfaßten Meßwerte zeitgleich
mit den von der Visiereinrichtung erfaßten Winkel- und
Entfernungswerten verarbeitet werden, wobei die bekannten
Driftprobleme von trägheitsgestützten Meßeinrichtungen durch
Abgleich mit den Meßwerten von der Visiereinrichtung
korrigierbar sind.
Es kann aber auch der Zielpunktträger einen Meßwertspeicher
umfassen, welcher von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung
erfaßte Meßwerte speichert. Bei dieser Variante werden die von
der Visiereinrichtung erfaßten und die trägheitsgestützt
erfaßten Meßwerte am Ende eines Vermessungsabschnitts
abgeglichen, wobei noch nicht einmal eine Funkverbindung
zwischen dem Zielpunktträger und der Visiereinrichtung möglich
sein muß.
Bei einer weiteren Gruppe von Ausführungsformen ist die
trägheitsgestützte Meßeinrichtung an der Visiereinrichtung
angeordnet. Dadurch können die z. B. bei einem Theodoliten oder
Tachymeter durch Teilkreismessungen erfaßten Orientierungsdaten
der Visiereinrichtung auch von der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung geliefert werden. Dabei ist es auch nicht
notwendigerweise erforderlich, daß der Zielpunkt an einem
Zielpunktträger angeordnet ist.
Bei diesen Ausführungsvarianten kann der Standpunkt der
Visiereinrichtung innerhalb eines Vermessungsabschnitts in
Hinblick auf eine bessere Einsehbarkeit des Zielpunkts
verlagert werden, wobei die Koordinaten- und Winkeldifferenz
zum vorhergehenden Standpunkt von der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung geliefert wird.
Wenn die Visiereinrichtung und die trägheitsgestützte
Meßeinrichtung in einer Freihandeinheit zusammengefaßt sind,
kann auf eine Abstützung des Vermessungssystems auf einem
massigen Stativ oder Pfeiler verzichtet werden. Somit ist durch
die Erfindung ein hochmobiles Vermessungssystem möglich,
welches z. B. wie ein Feldstecher handhabbar ist.
Wenn bei einem Vermessungssystem mit Zielpunktträger sowohl die
Visiereinrichtung als auch der Zielpunktträger eine
trägheitsgestützte Meßeinrichtung aufweisen, können die im
vorhergehenden angeführten Vorteile miteinander kombiniert
werden.
Es können die bewährten Vermessungssysteme noch verbessert
werden, wenn die Visiereinrichtung ein Meßfernrohr eines
Theodoliten oder eines Tachymeters ist und z. B. der
Zielpunktträger einen Reflektor umfaßt.
Gegenstand der Erfindung sind ferner die Vermessungsverfahren
nach den Ansprüchen 11 bis 18, welche durch die
erfindungsgemäßen Vermessungssysteme ermöglicht werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten
Figuren erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Vermessungssystems;
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer weiteren
Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Vermessungssystems und
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer typischen, mit
dem erfindungsgemäßen Vermessungssystem in einfacher
Weise lösbaren Vermessungsproblematik.
In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßes Vermessungssystem 1
schematisch dargestellt. Das Vermessungssystem 1 umfaßt eine
Visiereinrichtung 2 mit einem Fernrohr 3, mit dem ein Zielpunkt
5 anvisiert wird, um die Winkellage und die Entfernung des
Zielpunkts 5 in Bezug auf die Visiereinrichtung 2 messen zu
können. Der als Reflektor ausgebildete Zielpunkt 5 ist zusammen
mit einer trägheitsgestützten Meßeinrichtung 7 an einem
stabförmigen Zielpunktträger 9 angeordnet.
Das Meßfernrohr 3 ist um eine Vertikalachse drehbar und um
Horizontalachsen verschwenkbar kardanisch an einem Stativ 11
angeordnet und umfaßt eine die Entfernung zum Zielpunkt 5
messende Entfernungsmeßeinrichtung 13, wodurch bei bekanntem
Standpunkt des Meßfernrohrs 3 die Lage des Zielpunkts 5
bestimmt werden kann.
Über eine der trägheitsgestützten Meßeinrichtung 7 zugeordnete
Sendeantenne 15 und eine Empfangsantenne 17 einer
Auswerteeinheit 19 des Vermessungssystems 1 werden bei
Verlagerung des Zielpunkts 5 von der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung 7 gelieferte Meßwerte an die Auswerteeinheit 19
übertragen. Die Auswerteeinheit 19 ist über eine Datenleitung
21 auch mit der Visiereinrichtung 2 verbunden. Über die
Datenleitung 21 können von der Visiereinrichtung 2 erfaßte
Winkel- und/oder Entfernungsdaten an die Auswerteeinheit 19
übermittelt werden.
Die Visiereinrichtung 2 weist auch eine Zielpunktträgersuch
einrichtung 14 auf, welche die von der Auswerteeinheit 19
empfangenen Signale der trägheitsgestützten Meßeinrichtung 7
dazu benutzt, das Meßfernrohr 3 auf den Zielpunktträger 9
auszurichten.
Selbstverständlich könnte die Auswerteeinheit 19 auch direkt an
der Visiereinrichtung 2 oder am Zielpunkt 5 angeordnet sein,
wobei die letztere Alternative eine Funkverbindung zwischen der
Visiereinrichtung 2 und der Auswerteeinheit erfordert.
Der trägheitsgestützten Meßeinrichtung 7 sind ein
Meßwertspeicher 18 und eine Anzeigeeinheit 20 zugeordnet,
welche am Zielpunktträger 9 angeordnet sind. In dem
Meßwertspeicher 18 können die von der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung 7 gelieferten Meßwerte und ggf. weitere Daten,
z. B. vorbestimmte Positionen für eine Absteckung, abspeichert
werden, wobei diese Daten von der Anzeigeeinheit 20 der
Bedienperson des Zielpunktträgers 9 angezeigt werden.
Ferner weist die Auswerteeinheit 19 eine Anzeige- und
Bedienungseinrichtung 23 auf, über welche die
Vermessungsergebnisse angezeigt werden und das
Vermessungssystem 1 bedient werden kann.
In Fig. 2 ist ein weiteres, als Freihand-Theodolit oder
Freihand-Tachymeter ausgebildetes Vermessungssystem 25
dargestellt. Die Visiereinrichtung dieses Vermessungssystems 25
ist als Feldstecher 29 ausgebildet und umfaßt eine
trägheitsgestützte Meßeinrichtung 27, welches die Orientierung
des Feldstechers 29 gegenüber einer Anfangs- bzw. Nullrichtung
messen kann. Die Anfangs- bzw. Nullrichtung selbst wird z. B.
durch Anvisieren eines bekannten Fernpunkts festgelegt.
In seiner Ausführungsform als Freihand-Tachymeter ist das
Vermessungssystem 25 ferner mit einem elektronischen
Distanzmesser ausgestattet.
Das Vermessungssystem 25 kann reflektorlos betrieben werden,
d. h. es kann auch ohne Zielpunktträger im Einmannbetrieb
verwendet werden.
Dabei können von einem gegebenen Standpunkt des
Vermessungssystems 25 aus ein oder mehrere Zielpunkte vermessen
werden und anschließend kann das Vermessungssystem 25 zu einem
neuen Standpunkt verlagert werden, von dem aus andere oder auch
dieselben Zielpunkte vermessen werden.
Die trägheitsgestützte Meßeinrichtung 27 liefert dabei die
Orts- und Winkelkoordinaten der Visiereinrichtung 29 relativ zu
den Orts- und Winkelkoordinaten des Anfangsstandpunkts.
In Fig. 3 ist eine Vermessungssituation skizziert, bei der die
Positionskoordinaten bestimmter Ortspunkte mit Hilfe eines
erfindungsgemäßen Vermessungssystems, z. B. des
Vermessungssystems 1 von Fig. 1, vermessen bzw. aufgenommen
werden sollen.
Dabei ist mit 31 der Standpunkt der Visiereinrichtung
gekennzeichnet. 33 und 35 bezeichnen Hindernisse, z. B. Gebäude,
welche die Sicht versperren. Die Vermessung des Ortspunkts 37
erfolgt mit einem bei 37 angeordneten Zielpunktträger mittels
einer Winkel- und Entfernungsmessung zum Standpunkt 31 der
Visiereinrichtung. Wenn der mit trägheitsgestützter
Meßeinrichtung ausgestattete Zielpunktträger von dem Standpunkt
31 der Visiereinrichtung zu dem Ortspunkt 37 bewegt worden ist,
kann die trägheitsgestützte Meßeinrichtung eine weitere
Orts- und Winkelinformation liefern.
Anschließend wird der Zielpunktträger zu dem nächsten, zu
vermessenden bzw. aufzunehmenden Ortspunkt 39 gebracht. Die
Positionskoordinaten des Ortspunkts 39 können aufgrund der
Sichtverbindung zwischen der Visiereinrichtung und dem
Ortspunkt 39 sowohl tachymetrisch mit der Visiereinrichtung als
auch inertial mit der trägheitsgestützten Meßeinrichtung
bestimmt werden.
Am nächsten zu vermessenden Ortspunkt 41 ist die
Sichtverbindung zur Visiereinrichtung unterbrochen. Die
Ortskoordinaten dieses Ortspunkts 41 können aber immer noch mit
der trägheitsgestützten Meßeinrichtung bestimmt werden, ohne
die Visiereinrichtung, wie es früher erforderlich war, zu einem
neuen Standpunkt mit freier Sichtverbindung zum Ortspunkt 41
bringen zu müssen.
Im nächsten Meßpunkt 43 können die Positionskoordinaten
aufgrund der nun wieder bestehenden Sichtverbindung zur
Visiereinrichtung sowohl tachymetrisch als auch inertial und
dadurch mit erhöhter Genauigkeit und/oder Zuverlässigkeit
bestimmt werden.
Dagegen ist bei den darauffolgenden Meßpunkten 45, 47, 49, 51
und 53 eine Positionskoordinaten-Bestimmung nur dank der
trägheitsgestützten Meßeinrichtung möglich.
Erst im Meßpunkt 55 ist wieder eine freie Sichtverbindung von
der Visiereinrichtung zu dem Zielpunktträger vorhanden, wodurch
wieder ein Abgleich der inertialen Meßwerte mit den
tachymetrischen Meßwerten möglich ist.
Der beschriebene Meßvorgang ist sowohl mit simultaner
Übertragung der inertialen Meßwerte an eine am Standpunkt 31
der Visiereinrichtung angeordnete Auswerteeinheit möglich, als
auch mit Abspeicherung der inertialen Meßwerte in einen am
Zielpunktträger angeordneten Meßwertspeicher, dessen
gespeicherte Meßwerte erst am Ende des Vermessungsvorgangs,
d. h. dann, wenn der Zielpunktträger wieder am Standpunkt 31
ist, in die Auswerteeinheit eingegeben werden.
Anhand von Fig. 3 wird auch ein Vermessungsverfahren
verständlich, bei dem ein Gelände abgesteckt wird, d. h. im
Gelände koordinatenmäßig vorbekannte Ortspunkte gesucht und
markiert werden.
Dabei wird der Zielpunktträger zu den Ortspunkten 37, 39, 43
und 45 unter Steuerung der am Standpunkt 31 angeordneten
Visiereinrichtung und unter Steuerung der am Zielpunktträger
angeordneten trägheitsgestützten Meßeinrichtung gebracht. Das
Aufsuchen der abzusteckenden Ortspunkte 41, 45, 47, 49, 51 und
53 ohne Sichtverbindung zur Visiereinrichtung erfolgt nur mit
Hilfe der trägheitsgestützten Meßeinrichtung, wobei der
Zielpunktträger eine Anzeigeeinrichtung für die Bedienperson
des Zielpunktträgers aufweist, welche der Bedienperson die von
der trägheitsgestützten Meßeinrichtung gelieferten, aktuellen
Ortskoordinaten und die abzusteckenden Positionen anzeigt.
Claims (19)
1. Vermessungssystem (1; 25) mit einer Visiereinrichtung (2;
29) und einer zusätzlichen Positionsmeßeinheit (7; 27),
dadurch gekennzeichnet, daß
die Positionsmeßeinheit eine trägheitsgestützte
Meßeinrichtung (7; 27) ist.
2. Vermessungssystem (1) nach Anspruch 1, wobei das
Vermessungssystem (1) einen von der Visiereinrichtung (2)
anzuvisierenden, relativ zur Visiereinrichtung (3)
bewegbaren Zielpunktträger (9) umfaßt und die
trägheitsgestützte Meßeinrichtung (7) an dem
Zielpunktträger (9) angeordnet ist.
3. Vermessungssystem (1) nach Anspruch 2, wobei die
Visiereinrichtung (2) eine Zielpunktträgersucheinrichtung
(14) umfaßt, welche von der am Zielpunktträger (9)
angeordneten trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7)
gelieferte Meßwerte zur automatischen Suche des
Zielpunktträgers (9) heranzieht.
4. Vermessungssystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der
Zielpunktträger (9) eine Sendeeinheit (15) umfaßt, welche
zu einer Auswerteeinheit (19) des Vermessungssystems (1)
von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7) erfaßte
Meßwerte sendet.
5. Vermessungssystem (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei der
Zielpunktträger (9) einen Meßwertspeicher (18) umfaßt,
welcher von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7)
erfaßte Meßwerte speichert.
6. Vermessungssystem (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
wobei der Zielpunktträger (9) eine Anzeigeeinheit (20) zur
Anzeige der Meßwerte der trägheitsgestützten
Meßeinrichtung (7) und ggf. vorbestimmter Koordinatenwerte
aufweist.
7. Vermessungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei der Zielpunktträger (9) einen Reflektor (5) umfaßt.
8. Vermessungssystem (25) nach Anspruch 1, wobei die
trägheitsgestützte Meßeinrichtung (27) an der
Visiereinrichtung (29) angeordnet ist.
9. Vermessungssystem (25) nach Anspruch 8, wobei die
Visiereinrichtung (29) und die trägheitsgestützte
Meßeinrichtung (27) in einer Freihandeinheit (25)
zusammengefaßt sind.
10. Vermessungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 7 und
Anspruch 8 oder 9, wobei sowohl die Visiereinrichtung (29)
als auch der Zielpunktträger (9) eine trägheitsgestützte
Meßeinrichtung (27; 7) aufweisen.
11. Vermessungssystem (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
wobei die Visiereinrichtung (2) ein Meßfernrohr (3) eines
Theodoliten oder eines Tachymeters ist.
12. Vermessungsverfahren unter Verwendung eines
Vermessungssystems nach Anspruch 2, wobei ausgehend von
einer Anfangsposition (31 bzw. 37) des Zielpunktträgers
(9) der Zielpunktträger (9) zu weiteren, zu vermessenden
Positionen (39, 41, 43, 45, 47, 49, 51, 53, 55) bewegt
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7) gelieferte,
dem zurückgelegten Weg des Zielpunktträgers (9)
entsprechende Meßwerte zur Vermessung der Position des
Zielpunktträgers (9) verwendet werden.
13. Vermessungsverfahren nach Anspruch 12, wobei die Position
des Zielpunktträgers (9) tachymetrisch mittels der
Visiereinrichtung (2) und mittels der von der
trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7) gelieferten
Meßwerte vermessen wird.
14. Vermessungsverfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei bei
unterbrochener Sichtverbindung zwischen der
Visiereinrichtung (2) und dem Zielpunktträger (9) die
Position des Zielpunktträgers (9) ausschließlich mittels
der von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7)
gelieferten Meßwerte vermessen wird.
15. Vermessungsverfahren nach Anspruch 14, wobei bei
wiederhergestellter Sichtverbindung zwischen der
Visiereinrichtung (2) und dem Zielpunktträger (9) die
mittels der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7)
erhaltenen Vermessungsergebnisse mit den tachymetrisch
erhaltenen Vermessungsergebnissen abgeglichen werden.
16. Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
wobei die Meßwerte der trägheitsgestützten Meßeinrichtung
(7) von einer dem Zielpunktträger (9) zugeordneten
Sendeeinheit (15) an eine Auswerteeinheit (19) des
Vermessungssystems (1) gesendet werden.
17. Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15,
wobei die Meßwerte der trägheitsgestützten Meßeinrichtung
(7) von einem dem Zielpunktträger (9) zugeordneten
Meßwertspeicher (18) gespeichert werden.
18. Vermessungsverfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 17,
wobei die zu vermessenden Positionen (39, 41, 43, 45, 47,
49, 51, 53, 55) vorgeplant werden und die Verbringung des
Zielpunktträgers (9) von der Anfangsposition (31 bzw. 37)
zu den zu vermessenden Positionen (39, 41, 43, 45, 47, 49,
51, 53, 55) von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (7)
gesteuert wird.
19. Vermessungsverfahren unter Verwendung eines
Vermessungssystems (25) nach Anspruch 8, wobei ausgehend
von einem Anfangsstandpunkt (31) der Visiereinrichtung
(29) die Visiereinrichtung (29) zu weiteren Standpunkten
(43, 47) bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
von der trägheitsgestützten Meßeinrichtung (27)
gelieferte, dem zurückgelegten Weg der Visiereinrichtung
(27) entsprechende Meßwerte zur Vermessung verwendet
werden.
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