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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Servicesystem für photographische
Vermessungen, das für
Messungen im Bauwesen und auf anderen Gebieten anwendbar ist.
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STAND DER TECHNIK
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Für Vermessungen
im Bauwesen und auf anderen Gebieten wurden bisher auf diesem Gebiet
im allgemeinen Luftbildvermessungen und TS-Vermessungen verwendet.
Bei der Luftbildvermessung wird die unter Vermessung stehende Fläche von
einem Flugzeug aus so photographiert, dass die Photographien ausgewertet
oder einer graphischen Verarbeitung unterworfen werden können, um
die Ergebnisse einer Photovermessung zu erhalten, und in der TS-Vermessung
wird das unter Vermessung stehende Land mittels TS (totale Station:
Vermessungsausstattung mit kombinierten Funktionen von Messwinkeln
(z.B. einem Fernrohrumschlag) und von Entfernungen (z.B. einem optischen
Entfernungsmesser)) vermessen. In jüngsten Jahren waren Vermessungen
unter Verwendung von GPS-Geräten
oder elektronischen Bezugspunkten verfügbar.
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Ein
Problem mit der vorstehend genannten TS-Vermessung ist es jedoch,
dass ein zugelassener Vermesser oder eine Person mit einem hohen
Erfahrungsgrad zu dem zu vermessenden Bereich gehen muss. Ein Problem
mit einer Vermessungsausstattung, wie z.B. TS, ist es, dass sie
im allgemeinen teuer und oft sehr schwer zu handhaben ist. Zum Handhaben
solcher TS-Ausstattung wird ein zugelassener Vermesser oder eine
Person mit einem hohen Erfahrungsgrad benötigt.
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Probleme
mit der Luftbildvermessung sind, dass hoch entwickelte Kameras verwendet
werden müssen,
eine Luftbildaufnahme stark von den Wetterbedingungen abhängig ist
und bereits für
1 Bildvermessungsflug hohe Kosten erforderlich sind.
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Bei
konventionellen Vermessungen werden Vermessungsvorgänge deshalb
einer Vermessungsfirma übertragen,
die ein Expertenwissen aufweist, um eine Reihe von Arbeiten aus
der Vermessung eines Bereichs, einschließlich einer graphischen Verarbeitung
des zu vermessenden Lands, durchzuführen.
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Für eine bestimmte
Vermessung muss die Vermessungsfirma eine Reihe von Verwaltungsarbeiten durchführen, wie
z.B. Planung, Versuchsaufbau, Hingehen zum zu vermessenden Bereich,
Bereichsuntersuchungen, Punkteauswahl, Bestimmung von Stationen,
Beobachtungen, Rückkehr
zum Büro,
Berechnungen, Datensammeln usw.
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Aus
diesem Grund sind die Vermessungskosten, die eine Vermessungsfirma
einem Klienten berechnet, sehr hoch. Da, wie vorstehend erwähnt, viel
Verwaltungsarbeit für
Vermessungszwecke erforderlich ist, wird eine Anzahl von Tagen benötigt, bis
der Klient die Ergebnisse der photographischen Vermessung verwenden
kann, nachdem die Firma den Auftrag erhalten hat.
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Die
Kosten für
eine Vermessungsausstattung, die Zahl von Vermessungsarbeitern,
die auf die zu vermessenden Landstriche gehen sollen, die Vermessungsarbeiten
usw. sind für
eine Vermessungsfirma eine schwere Belastung. Andererseits erhitzt
sich der Wettstreit zwischen Vermessungsfirmen, und viel Geschäftskosten
werden benötigt,
um Aufträge
für Vermessungsarbeiten
zu erhalten. Bei konventionellen Vermessungsmethoden ist es außerdem notwendig,
Stationen an dem zu vermessenden Bereich oder Land zu lokalisieren. Dies
wirkt sich oft schädlich
auf die nachfolgenden Arbeiten aus oder zwingt Vermessungsarbeiter
dazu, gefährliche
Gebiete zu betreten.
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Zusätzlich müssen, wenn
eine bestimmte Vermessungsgenauigkeit nicht erhalten wird, weil
die Vermessungsarbeit nicht eindeutig ist, die Gebietsbeurteilung
nicht eindeutig ist, usw., fast die gesamten Vermessungsarbeiten
nochmals vorgenommen werden.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Im
Hinblick auf solche wie vorstehend genannten Probleme ist es eine
Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung, ein Servicesystem für photographische
Vermessungen bereitzustellen, in der die Hardware und die Methodologie
sowohl für
einen Klienten als auch für
eine Vermessungsfirma einfacher als je zuvor erreicht werden können, um
Vermessungsergebnisse in kürzerer
Zeit und trotzdem mit viel geringeren Kosten zu erhalten, nämlich die
Ergebnisse dreidimensionaler Vektor- und Positionsanalysen. Ausführungsformen
des erfindungsgemäßen Servicesystems
für photographische
Vermessungen sind in den 1 bis 3 dargestellt.
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Nach
einem ersten in 1 dargestellten erfindungsgemäßen Aspekt
wird ein Servicesystem für
photographische Vermessungen bereitgestellt, das umfasst: Ein Bildinformationsempfangsmittel 12 zum
Empfang von Bildinformation von einem Kundenterminal 8 über ein
Telekommunikationsnetz 10, wobei die Bildinformation erhalten
wird durch Photographien von einem unter Vermessung stehenden Bereich 4,
der eine Vielzahl von Stationen 2-1, 2-2, ... 2-n aufweist,
aus einer Vielzahl von Punkten unter Verwendung einer Digitalkamera 6 bei
einer fixierten Brennweite,
ein Analysen-Verarbeitungsmittel 14,
das eine Rechenverarbeitung verwendet, um eine dreidimensionale
Vektorrelation jeder Station aus der empfangenen Bildinformation
auf der Basis einer Differenz in der Parallaxe zwischen beiden Bildern
benachbarter Photographierpunkte zu berechnen, und
ein Analysenergebnis-Übertragungsmittel 16 zur Übertragung
von Information über
die berechnete dreidimensionale Vektorrelation jeder Station zum
Kundenterminal 8 über
das Telekommunikationsnetz 10. Gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Aspekt
wird ein Servicesystem für
photographische Vermessungen bereitgestellt, umfassend: Ein Bildinformationsempfangsmittel 12 zum
Empfang von Bildinformation, erhalten aus Photographien eines unter
Vermessung stehenden Bereichs 4 mit einer Vielzahl von
Stationen 2-1, 2-2, ... 2-n aus einer
Vielzahl von Punkten unter Verwendung einer Digitalkamera 6 bei
einer fixierten Brennweite und Längeninformation
im unter Vermessung stehenden Bereich 4 von einem Kundenterminal 8 über das
Telekommunikationsnetz 10,
ein Analysen-Verarbeitungsmittel 14,
das Rechenverarbeitung durchführt,
um eine dreidimensionale Position jeder Station aus der empfangenen
Bildinformation und der empfangenen Längeninformation in dem unter
Vermessung stehenden Bereich 4 auf der Basis einer Differenz
in der Parallaxe zwischen beiden Bildern benachbarter photographischer
Punkte zu berechnen, und
ein Analysenergebnis-Übertragungsmittel 16 zur Übertragung
von Information über
die berechnete dreidimensionale Position jeder Station an das Kundenterminal 8 über das
Telekommunikationsnetz 10.
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Das
Servicesystem für
photographische Vermessungen nach dem ersten oder zweiten Aspekt
umfasst außerdem
ein graphisches Verarbeitungsmittel 18 zur Durchführung einer
graphischen Verarbeitung auf der Basis von die dreidimensionale
Vektorrelation oder Position jeder Station betreffender Information,
berechnet durch das Analysen-Verarbeitungsmittel 14. In
diesem System ist das Analysenergebnis-Übertragungsmittel 16 betriebsfähig, um
zusätzlich
zu der die berechnete dreidimensionale Vektorrelation oder Position
jeder Station betreffenden Information, erhalten aus dem graphischen
Verarbeitungsmittel, über
das Telekommunikationsnetz 10 an das Kundenterminal 8 zu übertragen.
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Das
Servicesystem für
photographische Vermessungen nach einem der ersten bis dritten erfindungsgemäßen Aspekte
umfasst außerdem:
Ein
Voranschlagskonditions-Eingabemittel 24 zum Erhalt eines
Eintrags von mindestens einer Information, die die Zahl der Photographien
und die Gesamtzahl der Stationen, die Konditionen für die photographische
Vermessung sind, und eine Ausgabeform photographischer Vermessungsergebnisse
von einem Terminal 20 für eine
Person oder einen Kunden mit Zugang zu einer mit Browser allgemein
zugänglichen
Website des Internets 22 zu empfangen,
ein Voranschlagsanzeigemittel 26 zum
Berechnen eines Voranschlags für
eine photographische Vermessung auf der Basis der eingegebenen Konditionen,
und um diesen Voranschlag auf einem mit Browser zugänglichen Bildschirm
des Terminals 20 für
die Zugriffsperson anzuzeigen,
ein Auftragsaufnahmemittel 28 zum
Empfangen eines Informationseintrags zur Identifizierung der Zugriffsperson
auf einem Schirm, einschließlich
ihrer oder seiner E-mail-Adresse, und von Information zur Bestätigung eines
Auftrags und zum Empfang eines Auftrags unter den eingegebenen Bedingungen
nach Eintrag dieser Information durch das Terminal 20 für die Person
via Internet 22, und
Mittel 30 zur Instruktion,
wie zu photographieren ist, wobei, wenn der Auftrag erhalten worden
ist, eine Textdatei, die die Information darüber enthält, wie die Vermessungsphotographien
unter den eingegebenen Bedingungen durchzuführen sind, an das Terminal 20 auf
der Seite der Zugriffsperson via Internet 22 über E-Mail gesendet
wird.
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Das
Servicesystem für
photographische Vermessungen nach einem der ersten bis vierten Aspekte
der Erfindung umfasst, zusätzlich
zum Analysen-Verarbeitungsmittel 14 oder dem Analysen-Verarbeitungsmittel 14 und
dem graphischen Verarbeitungsmittel 18,
ein Analysator-Datenbank 32,
worin E-Mail-Adressen von Analysatoren mit der notwendigen Analysier-Sachkenntnis und
Information betreffend ihre Analysierfähigkeit registriert sind,
ein
Analysator-Abfragemittel 34, um die Photographierkonditionen
für ein
durch das Bildinformationsmittel 12 empfangenes Bild und
die in der Datenbank 32 registrierten Analysefähigkeiten
zu vergleichen, um den besten Analysator aus dieser Datenbank 32 zu
ermitteln,
ein Analysenergebnis-Übertragungsmittel 34,
um die durch das Bildinformationsempfangsmittel 12 empfangene
Bildinformation mittels E-Mail an das Terminal 34 für den so
ermittelten Analysator via Internet 22 zu senden, und
ein
Analysenergebnis-Empfangsmittel 40, um zusätzlich zur
Information über
die dreidimensionale Vektorrelation und/oder Position jeder Station,
berechnet durch das Analysen-Verarbeitungsmittel 14 auf
der so ermittelten Analysatorseite, einer graphischen Verarbeitung
durch das graphische Verarbeitungsmittel 18 unterworfene
graphische Information vom Terminal 36 auf der so ermittelten
Analysatorseite via Internet 22 zu empfangen.
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Nach
dem ersten erfindungsgemäßen Aspekt
empfängt
das System eine durch Photographien des unter Vermessung stehenden
Bereichs 4 mit einer Vielzahl von Stationen 2-1, 2-2,
... 2-n aus einer Vielzahl von Punkten unter Verwendung
der Digitalkamera 6 mit fixierter Brennweite erhaltene
Bildinformation usw. vom Kundenterminal 8 über das
Telekommunikationsnetz 10. Dann verwendet das System eine
Rechenverarbeitung zum Berechnen der dreidimensionalen Position
usw. jeder Station im Bereich 4 aus der empfangenen Bildinformation
usw., und um, auf Wunsch des Kunden, die Information der so berechneten
dreidimensionalen Position zu verwenden, um den Bereich 4 einer
graphischen Verarbeitung zu unterwerfen. Schließlich werden diese Ergebnisse über das
Telekommunikationsnetz 10 an das Kundenterminal übertragen.
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Gemäß diesem
Servicesystem für
photographische Vermessungen ist es für den Kunden möglich, ein Endergebnis
der Photogrammetrie durch einfache Anordnungen in kurzer Zeit und
doch mit niedrigen Kosten zu erhalten. Was zu diesem Zweck auf der
Seite des Kunden durchgeführt
werden sollte, ist nur das Machen von Photographien des zu vermessenden
Bereichs unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Digitalkamera usw.,
und sie an die Servicefirma für
photographische Vermessungen mittels E-Mail usw. über das
Internet zu senden. Dann kann die Servicefirma für photographische Vermessungen
ihren eigenen analysierenden Computer verwenden, um die photographischen
Daten zu analysieren, und dabei das Endresultat der Photogrammetrie
oder die Ergebnisse der Analyse des zu vermessenden Bereichs in
Form numerischer Daten oder dreidimensionaler CAD-Ansichten oder
dergleichen erhalten. Schließlich
sendet die Servicefirma für
photographische Vermessungen diese Daten oder Ansichten an den Kunden über E-Mail
oder auf andere Weise via Internet 22.
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Wenn
eine Servicefirma für
photographische Vermessungen oder desgleichen das erfindungsgemäße System
annimmt, ist es dann nicht erforderlich, kostspielige Vermessungsausrüstung zu
kaufen, zusätzliche Vermesser
zu beschäftigen
und Extrakosten für
das Entsenden von Vermessungsarbeitern an den zu vermessenden Bereich
zu zahlen. Für
die Servicefirma für
die Vermessung ist es deshalb möglich,
das Resultat der Vermessung an den Kunden mit wesentlich geringerer
Verwaltungsarbeit zu senden, in kürzeren Zeiten und trotzdem
mit geringeren Kosten, und es ist so möglich, eine wirksame Wiederholungsgeschäftstätigkeit
nur durch ein Analysenservice auszuweiten.
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Alternativ
kann das erfindungsgemäße System
so ausgestaltet sein, dass die Bedingungen der photographischen
Vermessung von einer Person eingegeben werden, die Zugang zu einer
mit Browser allgemein zugänglichen
Website der Firma im Internet 22 von einem Terminal 20 der
Person hat. Auf der Basis dieser Bedingungen berechnet das System
einen Voranschlag für
die Kosten für
die photographische Vermessung und zeigt den Kostenvoranschlag am
Bildschirm des Kundenterminals 20 an. Das System ermöglicht es
außerdem
einem Kunden, der einen Auftrag senden will, Information zur Identifizierung
des Kunden und Information zur Bestätigung des Auftrags im System
vom Kundenterminal einzugeben, wodurch der Auftrag unter den eingegebenen
Bedingungen erhalten wird. Schließlich sendet das System mittels
E-Mail eine Textdatei, die Information darüber enthält, wie die Vermessungsphotographien
unter den eingegebenen Bedingungen durchzuführen sind, an das Terminal 20 auf
der Seite der Zugriffsperson via Internet 22.
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Für den Kunden
ist es somit möglich,
ihr oder sein Internet-Terminal, wie z.B. einen Personalcomputer zu
verwenden, wodurch der Kunde leicht einen Kostenvoranschlag für das Servicesystem
für photographische Vermessungen
erhalten kann und einen Auftrag senden kann. Dafür, wie die Photographien unter
den Auftragsbedingungen zu erhalten sind, kann der Kunde auch spezifische
Instruktionen mittels E-Mail oder dergleichen erhalten.
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Für die Servicefirma
für photographische
Vermessungen ist es auch möglich,
einen Kostenvoranschlag zu machen, einen Auftrag zu erhalten und
Anweisungen über
die Vermessung an den Kunden über
die Website des Internets zu liefern, und so ist es möglich, Betriebspersonal
zu entbehren und Fixkosten zu verringern. Aus diesem Grund kann
ein technisches Team von Vermessern Energie auf die Entwicklung
eines Systems der nächsten
Generation richten.
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Ebenfalls
alternativ kann das erfindungsgemäße System so ausgestaltet sein,
dass ein Vergleich durchgeführt
wird für
Daten in der Analysator-Datenbank 32, worin Daten über Analysatoren
gespeichert sind, die die notwendigen Anlagen und Erfahrung für Analysen
besitzen, und Daten über
die Photographierbedingungen, um den besten Analysator herauszufinden.
Das System schickt dann die empfangene Bildinformation via E-Mail
an den ermittelten Analysator über
das Internet 22, damit die Information an der Stelle des
Analysators analysiert werden kann. Schließlich empfängt das System die Ergebnisse
mittels E-Mail oder dergleichen im Internet 22 und übermittelt
sie an den Kunden. Analytische Arbeiten können somit an einen geeigneten Analysator
vergeben werden, wodurch Analysefähigkeiten und für die Aufträge geeignete
Analysatoren sichergestellt werden können.
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KURZE BESCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine veranschaulichende Darstellung einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 ist
eine veranschaulichende Darstellung einer anderen Ausführungsform
der Erfindung.
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3 ist
eine veranschaulichende Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung.
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4 ist
eine Konzeptdarstellung des erfindungsgemäßen Servicesystems für die photographische Vermessung.
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5 veranschaulicht
ein Beispiel auf dem Bildschirm einer Kostenschätzungs-Website.
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6 veranschaulicht
ein Beispiel auf dem Bildschirm einer Auftrags-Website.
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7 ist
ein Fließdiagramm
eines photographischen Verfahrens.
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8 veranschaulicht
das erste Beispiel eines Analysenschirmbilds.
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9 veranschaulicht
das zweite Beispiel eines Analysenschirmbilds.
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10 veranschaulicht
das dritte Beispiel eines Analysenschirmbilds.
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11 veranschaulicht
das vierte Beispiel eines Analysenschirmbilds.
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12 veranschaulicht das fünfte Beispiel
eines Analysenschirmbilds.
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13 veranschaulicht
das sechste Beispiel eines Analysenschirmbilds.
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14 ist
das erste Fließschema
eines analytischen Verfahrens.
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15 ist
das zweite Fließschema
des analytischen Verfahrens.
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16 veranschaulicht,
wie Photographien auszuwerten sind.
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17 veranschaulicht die Bestimmung photographischer
Koordinaten.
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18 veranschaulicht,
wie Stationen und die erhaltenen Bilder zu lokalisieren sind.
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AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
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Es
wird nun eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Servicesystems
für die
photographische Vermessung erläutert.
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4 ist
eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Servicesystems
für die
photographische Vermessung.
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Nach
diesem System empfängt
eine Servicefirma für
die photographische Vermessung 46 auf einer bereits im
Internet verfügbaren
Website von einem Kunden 48 einen Auftrag für eine Photovermessung
und empfängt
dann eine Vielzahl von bei verschiedenen Positionen erhaltenen digitalen
photographischen Bildern in Form einer der E-Mail anliegenden Kartei
via Internet. Hauptkomponenten des vorliegenden Systems werden innerhalb
der Site der Servicefirma für
die photographische Vermessung 46 aufgebaut, wodurch eine
Vielzahl von via Internet empfangenen photographischen Bildern unter
Verwendung eines Analysecomputers, wie z.B. eines Personalcomputers,
analysiert werden. Die Analyse wird durchgeführt, um die dreidimensionalen Koordinaten
des zu vermessenden Bereichs auf der Basis eines Unterschieds in
der Parallaxe zwischen einer Vielzahl photographischer Bilder zu
berechnen. In diesem Analysensystem werden die entsprechenden Stationen
durch Bildverarbeitung aus einer Vielzahl von mittels der Digitalkamera
erhaltenen photographischen Bilddaten ausgesondert, so dass die
Photographien durch den Rechenprozess ausgewertet oder analysiert werden.
Obwohl es für
die Servicefirma für
die photographische Vermessung 46 möglich ist, eine Bildverarbeitung
und Analyse durch innerhäusliche
Analysiercomputer zu bewirken, ist es einzusehen, dass die zu analysierenden
Daten, die Ergebnisse der Analysen usw. in Form einer E-Mail an
einen Analysator 50 via Internet gesendet werden können, um
die Datenverarbeitung, graphische Verarbeitung, Bildverarbeitung
der analytischen Ergebnisse und die analytische Verarbeitung abzugeben.
Dann werden die durch Analysecomputer bewirkten Ergebnisse der Bildverarbeitung
und Rechnerverarbeitung, d.h., die die dreidimensionalen Koordinaten
jeder Station auf dem zu vermessenden Bereich anzeigende Tabelle,
Daten, wie z.B. CAD-Darstellungen des zu vermessenden Bereichs,
vom innerhäuslichen
Internet-Terminal zum Kundenterminal 48 gesendet. Mit anderen
Worten werden die Ergebnisse der photographischen Vermessung an
den Kunden geliefert. Der Kunde, der vom Servicesystem für die photographische
Vermessung dieser Ausführungsform
Gebrauch macht, kann deshalb auf beschleunigte Weise und mit geringen
Kosten die Messungen des Ausmaßes
der Verschiebungen auf dem zu vermessenden Bereich durchführen, variierende
normale Flächen
verfolgen, eine topographische Karte des zu vermessenden Bereichs
herstellen usw.
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Es
werden nun Einzelheiten des Systems gemäß dieser Ausführungsform
erläutert.
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Ein
Kunde, der Ergebnisse einer Analyse des zu vermessenden Bereichs
zu erhalten wünscht,
z.B. eine Baufirma, verwendet ein innerhäusliches PC-Terminal oder dergleichen,
um einen Zugang zu einer mit Browser bereits zugänglichen Website der Servicefirma
für die
Photovermessung im Internet zu erhalten. Dann gibt der Kunde die
Bedingungen für
die Photovermessung auf der Website ein, um Kostenvoranschlagsinformation
zu erhalten, damit der Kunde auf dieser Basis einen Auftrag an die
Servicefirma senden kann.
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Spezifischer
ausgedrückt
erhält
der Kunde, wie in 5 gezeigt, Zutritt zu einer
Kostenvoranschlags-Website 42 der
Servicefirma für
die Photovermessung, auf der der Kunde die erforderliche Auswahl hinsichtlich
der Zahl der Photographien, der Zahl der Stationen (Punkte unter
Vermessung), der Ausgabeformate, des gewünschten Lieferdatums, zur Art
der Sendung oder des Empfangs der Daten usw., machen und eingeben
kann. Ein HTML-Programm der Kostenvoranschlags-Website 42 wird
makroprogrammiert oder auf andere Weise programmiert, damit auf
der Basis der ausgewählten
und durch das Kundenterminal eingegebenen Bedingungen ein Kostenvoranschlag
automatisch berechnet werden kann, und die Ergebnisse dieser Berechnung
auf der Website 42 in Form der "veranschlagten Summe" angezeigt werden. Wenn der Kunde es wünscht, einen
Auftrag gemäß dem veranlagten
Angebot oder dergleichen zu übersenden,
wählt der
Kunde das Feld "nächste Seite" auf der untersten
Zeile der Kostenvoranschlags-Website 42.
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Dies
ermöglicht
dem Kundenterminal einen Zugang zu einer Auftragsempfangs-Website 44 der
Servicefirma für
die photographische Vermessung, wie in 6 gezeigt.
Dann gibt der Kunde auf der Auftragsempfangs-Website 44 Information
betreffend die Zahlweise (wobei die Bank, Kontonummer und die zu
hinterlegende Menge angezeigt werden), die notwendigen Papiere und
die Anschrift des Kunden, den Namen der Kontaktperson und die E-Mail-Adresse
usw. ein. Nach Überprüfung des
Inhalts der eingegebenen Information klickt der Kunde das Feld "Übertragung" an. Dann wird die vom Kundenterminal
eingegebene Information an einem Server der Servicefirma für die Photovermessung
via Internet empfangen, damit der Auftrag automatisch durch ein
Auftragskontroll-Computersystem empfangen werden kann. Nach Vervollständigung
der Auftragsannahme auf der Seite der Servicefirma für die Photovermessung
verwendet die Servicefirma für
die Photovermessung die eingegebene E-Mail-Adresse des Kunden, um
dem Kunden Mitteilung betreffenden Bestätigung des Auftragseingangs,
eine E-Mail-Adresse, an die digitale photographische Bilder zu senden
sind, Instruktionen, wie die digitalen Photographien zu erhalten
sind, und was beim Photographieren zu beachten ist, usw. zu geben.
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Gemäß der durch
E-Mail an den Kunden gesendeten Instruktionen, wie die Photographien
zu machen sind und was bei der Photographie zu beachten ist, geht
der Kunde zu einem Bereich, der das zu vermessende Land einschließt, und
macht die digitale Photographien dieses Bereichs. Wie in 7 dargestellt,
lokalisiert der Kunde zuerst Stationen (die zu vermessenden Punkte)
auf dem unter Vermessung stehenden Bereich (Stufe 100).
Wenn in diesem Fall Landmarken an den Stationen zur Verfügung stehen,
können
die Stationen dann automatisch in Verbindung mit der späteren Bildverarbeitung
ausgesondert werden. Alternativ können die Stationen zum Zeitpunkt
der Analyse ohne Bezugnahme auf spezielle Ziele manuell ausgesucht
werden. Wenn die dreidimensionalen Koordinaten jeder Station des
zu vermessen den Bereichs erforderlich sind, ist es bevorzugt, eine
Photographie der Station zusammen mit einem Objekt bekannter Länge zu machen,
wodurch eine Längeninformation
erhalten wird. Für
das Objekt bekannter Länge
kann z.B. ein Stab, ein Vermessungsmaß oder eine Vermessungsmarke
spezifischer Form und bekannter Länge verwendet werden. Wenn
keine dreidimensionalen Koordinaten für den zu vermessenden Bereich
benötigt
werden, oder wenn die räumliche Orientierungsrelation
(Vektor) jeder Station benötigt
wird, besteht keine Notwendigkeit zur Verwendung solcher Marken.
Der Kunde verwendet dann eine kommerziell erhältliche Digitalkamera, um Digitalphotographien
von dem unter Vermessung stehenden Bereich an verschiedenen Positionen
zu machen, wobei der Brennpunkt der Linse auf unendlich eingestellt
ist (Stufe 102). Nach Vervollständigung des Photographierens
in diesem Bereich verwendet der Kunde eine USB- oder CF-Karte, um
die in den digitalen Photographien enthaltenen Daten in einen Internet-Terminal-Personalcomputer
einzuspeichern (Stufe 104). Wenn erforderlich, können die
im Personalcomputer gespeicherten Bilddaten komprimiert werden (Stufe 106).
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Als
nächstes
verwendet der Kunde die vorstehend genannte E-Mail-Adresse, die
dem Kunden bereits vermittelt wurde, und an die die digitalen Photographien
zu senden sind, um eine E-Mail an diese Adresse zusammen mit einer
Bilddatendatei, die die in dem Personalcomputer gespeicherten digitalen
Photographien einschließt,
an diese Adresse zu senden (Stufe 108). Die E-Mail kann
zusätzlich
eine Längeninformation
und andere Informationen, die für
die gewünschte
Analyse erforderlich sind, in ihrem Text oder in Form einer anliegenden
Datei enthalten.
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Nach
Empfang der E-Mail zusammen mit den zu analysierenden digitalen
Photographien via Internet verwendet die Servicefirma für die photographische
Vermessung einen Analysecomputer, um eine Analyse der dreidimensionalen
Position auf dem zu vermessenden Bereich usw. durchzuführen. Die
Analyse der dreidimensionalen Position jeder Station wird nun erläutert.
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In
den 8 bis 13 werden beispielhafte Analyse-Schirmbilder
auf dem Analysecomputer dargestellt. Als erstes ruft der Operator
eine System-Software für
eine photographische Vermessung, die in dem Analysecomputer installiert
ist, auf, um die photographische Bilddatei für die zu vermessenden geographischen
Merkmale in das System zu laden (siehe 9, geographische
Merkmale 54), die vom Kunden gesendet wurde, gemäß einem
auf dem Menüschirm
ausgewählten
Befehl (siehe 8, Menü-Schirmbild 52). Für jedes
photographische Bild führt
der Operator eine Bildverarbeitung oder manuelle Verarbeitung durch,
um über
jede Station auf dem zu vermessenden Bereich Daten auszubilden (siehe 10,
Schirmbild 56, auf dem die Analyseneingabedaten angegeben
sind), und führt
eine Rechenverarbeitung durch, um die dreidimensionale Koordinateninformation
für jede
Station in Form numerischer Daten zu erhalten (siehe 11,
Schirmbild 58, das die analytischen Ergebnisse anzeigt).
Gemäß dem Auftrag
des Kunden verwendet der Operator die numerischen Daten zur Herstellung
einer dreidimensionalen oder stereoskopischen Koordinatenansicht
oder CAD-Ansicht durch Rechenverarbeitung (graphische Verarbeitung)
(siehe 12, Schirmbild 60 mit
dem darauf angezeigten analytischen Ergebnissen, und 13,
Schirmbild 62 mit den darauf angezeigten Ergebnissen der
photographischen Vermessung).
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Wie
in 14 dargestellt, wird die Datei, die eine Vielzahl
von bereits vom Kunden gesendeten photographischen Bildern enthält, vom
Operator auf Seite des Computerterminals im Analysecomputer gelesen und
geöffnet
(Stufe 110).
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Dann
gibt der Operator in den Computer verschiedene Bedingungen ein,
wie z.B. unbekannte, nämlich die
Zahl der Bilder, die Zahl der Stationen, die Zahl der Bezugspunkte,
die Zahl der Längeninformation,
die Zahl der Wiederholungsberechnungen usw., damit der Computer
eine Vielzahl von Bedingungen für
die Rechenverarbeitung bilden kann (Stufe 112).
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Als
nächstes
gibt der Operator in den Computer einen Bezugspunkt in einem dreidimensionalen
Raum ein, in dem der unter Vermessung stehende Bereich vorhanden
ist, nämlich
die Koordinaten des Bezugspunkts (Stufe 114). Dieser Bezugspunkt
kann z.B. zweckmäßig bestimmt
werden, indem man es dem Kunden erlaubt, eine spezifische Station
anzuzeigen.
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Dann
gibt der Operator in den Computer eine Objektdistanz (Anfangswert)
und die Brennweite der Kamera (Anfangswert) ein (Stufe 116).
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Dann
führt der
Operator eine Bildverarbeitung, manuelle Arbeitsvorgänge oder
dergleichen durch, um eine zweidimensionale Koordinatenposition
auf jedem photographischen Bild im Hinblick auf den Bezugspunkt in
jedem der vorstehend genannten Vielzahl von photographischen Bildern
zu erhalten (Stufe 118).
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Der
Operator gibt die photographische Position (Anfangswert) und den
photographischen Winkel (Anfangswert) in den Computer ein (Stufe 120),
und gibt danach die dreidimensionalen Koordinaten jeder Station (Anfangswert)
ein (Stufe 122). Die vorstehenden Arbeitsvorgänge (Stufe 114 bis
Stufe 122) werden somit so durchgeführt, dass durch Rechnerverarbeitung
ein Vergleich für
die Station auf jedem Bild durchgeführt werden kann (Stufe 124).
Dies ermöglicht
wieder, dass die Station auf dem unter Vermessung stehenden Bereich durch
Bildverarbeitung usw. aus jedem photographischen Bild ausgewählt wird
und ein Vergleich mit assoziierten Stationen zwischen den photographischen
Bildern durch Rechenverarbeitung durchgeführt wird, wodurch die dreidimensionale
Positionsinformation über
jede Station, nämlich
der Koordinatenwert jeder Station auf der Basis irgendeines Punktes
und Richtung in dem unter Vermessung stehenden Raum berechnet werden
kann. Um z.B. eine CAD-Ansicht herzustellen, wird die Richtung (Richtungsvektor)
einer durch drei oder mehrere benachbarte Stationen definierten
Fläche
berechnet.
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Dann
wird das photographische Bild für
die Station pro Bild durch Bildverarbeitung oder dergleichen erhalten
(Stufe 126). Danach wird die Längeninformation innerhalb des
unter Vermessung stehenden Raums durch den Operator in den Computer
eingegeben (Stufe 128). Die Zahl der die zu berechnende
Fläche
definierenden Stationen wird schließlich in den Computer eingegeben
(Stufe 130).
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Durch
die voranstehende Reihe von Arbeitsvorgängen (Stufe 114 bis
Stufe 130) wird die Richtung (Richtungsvektor) der durch
drei oder mehr benachbarte Stationen definierten Fläche berechnet,
wodurch z.B. CAD-Ansichten hergestellt werden können.
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Durch
den für
die vorstehende Reihe von Verfahrensvorgängen und Verarbeitungen eingegebenen Ausdruck "Anfangswert" wird ein anfänglicher
Wert für
sich wiederholende Analysenberechnungen verstanden, und deshalb
kann dieser Anfangswert ein grober Wert sein. Die vorstehend genannte
Reihe von Verfahrensvorgängen
macht es möglich,
die Verfahrensvorgänge
zur Durchführung
eines Vergleichs für
eine Station pro Bild und den Erhalt photographischer Koordinaten
zu automatisieren, was bis jetzt durch einen Operator manuell durchgeführt wurde.
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Was
die durch den Operator für
die vorstehend genannten Reihen von Verfahrensvorgängen und
Verarbeitungen eingegebenen Punkte betrifft, ist es akzeptierbar,
dem Kunden zu erlauben, eine Textdatei oder dergleichen herzustellen,
wo Eingabewerte in der bestimmten Reihenfolge angegeben sind und
die photographischen Bilder zusammen damit an die Servicefirma für photographische
Vermessungen zu senden, damit sie in den innerhäuslichen Computer eingegeben
werden können.
Die durch den Kunden gemäß dem Kostenvoranschlag
oder Auftragsschirmbild der Servicefirma für photographische Vermessung
eingegebenen analytischen Bedingungen können auch in Form von Dateidaten
gespeichert werden, damit sie zu einem künftigen Zeitpunkt verwendet
werden können.
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In
der vorliegenden Erfindung kann der letztere Teil der vorstehend
genannten Reihe von Verfahrensvorgängen und Verarbeitungen, nämlich die
Stufe 122 für
die Eingabe der dreidimensionalen Koordinaten jeder Station, bis
zur Stufe 130 gemäß einem
in 15 dargestellten Verfahren durchgeführt werden.
Spezifischer ausgedrückt
werden die photographischen Koordinaten einer Station auf einem
bestimmten Bild durch Bildverarbeitung (Stufe 132) erhalten,
die dreidimensionalen Koordinaten (Anfangswert) der Station durch Rechnerverarbeitung
berechnet (Stufe 134), um einen Stationsvergleich pro Bild
durchzuführen
(Stufe 136), und die zweidimensionale Koordinatenposition
auf der Photographie jeder Station in anderen Bildern wird durch
Bildverarbeitung oder dergleichen erhalten (Stufe 138).
Dann wird die Längeninformation
innerhalb des unter Vermessung stehenden Raums durch den Operator
eingegeben (Stufe 140), gefolgt von einer Eingabe der Zahl
an Stationen, die die zu berechnende Fläche definierten (Stufe 142).
Mit einem solchen Verfahren können
auch ähnliche
analytische Ergebnisse wie im Verfahren der 14 erhalten
werden.
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Die
analytischen Prinzipien der vorliegenden erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden nun erläutert.
In dem System gemäß dieser
Ausführungsform
wird die Rechner- und Kalkulationsverarbeitung für die Bildverarbeitung, die
analytische Verarbeitung usw. auf einem Analysen-Personalcomputer
und einer Analysen-Anwendungssoftware durchgeführt.
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16 veranschaulicht,
wie die Photographien auszuwerten sind. Um die dreidimensionale
Position einer Station auf ein in einem Modellraum oder Objekt aus
einer Vielzahl von Photographien abzuleiten, ist es erforderlich,
kollineare Bedingungen im Hinblick auf Punkte im Modellraum und
Punkte auf einem Bild zu formulieren. In diesem Fall sollten als
Unbekannte die Positionskoordinaten und die Richtung einer Kamera,
die Brennweite der Kamera, die Hauptpunktverschiebung der Kamera,
die Distortionen der Kamera usw. berücksicht werden. Für die Auswertung
von Vermessungsphotographien können
unter Verwendung einer Kamera mit fixierter Brennweite aufgenommene
Photographien alle als das gleiche interne Bewertungselement aufweisend
betrachtet werden.
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Wenn
eine für
eine konventionelle photographische Vermessung verwendete Vermessungskamera
in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, werden die folgenden
kollinearen Bedingungen von den Projektionsverhältnissen von den dreidimensionalen
Koordinaten (X, Y, Z) eines unter Vermessung stehenden Raums (Xi,
Yi) der zweidimensionalen Koordinaten auf einem photographischen
Bild (i) abgeleitet. Ci bedeutet hier die Brennweite der Kamera,
und sechs Bewertungselemente (X0i, Y0i, Z0i, ωi, ϕi, κi) bedeuten
die Koordinaten und die Neigung des Kameraprojektionszentrums.
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Wenn
auf der anderen Seite eine Nicht-Vermessungskamera, wie eine kommerziell
erhältliche
Digitalkamera, verwendet wird, muss die Tatsache, dass die nicht-lineare
Distortion einer Photographie in einem entsprechenden photographischen
Bild (Photogramm) enthalten ist, in Betracht gezogen werden. Die
Koordinaten (x, y) eines photographischen Bilds P werden wie unten
aus einem Vermessungskoordinatensystem (xc, yc), einem photographischen
Koordinatensystem (xh, yh) und einer Linsendistortion (Δx, Δy) repräsentiert.
k1, k2, k3, p1 und p2 sind hier Koeffizienten im Hinblick auf die
Linsendistortion, und acht Bewertungselemente (ci, Hhi, Yhi, k1i,
k2i, k3i, p1i und p2i) sind Koeffizienten im Hinblick auf die Brennweite
der Kamera, die Hauptpunktverschiebungen der Kamera und die Linsendistortion.
xij = xcij – xhi – Δxij yij = ycij – yhi – Δyij Δxij
= xij(k1irij2 + k2irij4 +
k3irij6) + p1i(rij2 +
2xij2) + 2p2ixijyij Δyij = yij(k1irij2 + k2irij4 + k3irij6) + 2p1ixijyij + 2pi(rij2 +
2yij2) rij2 = xij2 + yij2 -
In
der analytischen Verarbeitung gemäß dem System der erfindungsgemäßen Ausführungsform
werden die Bedingungen zur Verwendung der vorstehend genannten Nicht-Vermessungskamera
so formuliert, dass die Kameralinse analytisch auf Distortionen
usw. korrigiert werden kann. Aus diesem Grund ist es für den Kunden
nicht erforderlich, zum Zweck der Aufnahme von Digitalphotographien
eine ganz bestimmte Kamera zu verwenden; kommerziell erhältliche
Digitalkameras können
verwendet werden, was zu einer gewissen Verringerung der Ausstattungskosten
führt.
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In
konventionellen Systemen für
eine photographische Vermessung wurden kostspielige Analysatoren,
wie z.B. Zeichnungs-bildende Analysatoren, verwendet, um es einem
Fachmann zu ermöglichen,
manuelle Vergleichsarbeitsvorgänge
für die
pro Photographie zu analysierenden Punkte durchzuführen. Mit
dem System gemäß dieser
Ausführungsform
wird jedoch ein Personalcomputer verwendet, um digitale photographische
Daten einer Bildverarbeitung zu unterwerfen, wobei die zu analysierende
Station pro Photographie ausgesondert wird, wodurch ein Vergleich
für entsprechende
Stationen zwischen den jeweiligen Photographien automatisch durchgeführt werden
kann. Mit anderen Worten wird ein Bildanalysesystem verwendet, um
einen Vergleich der Stationen in den Photographien auf dem Personalcomputer
durchzuführen.
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In
dieser Ausführungsform
wird darauf hingewiesen, dass durch ein Lokalisieren von Stationen
für die photographische
Vermessung und in dem unter Vermessung stehenden Bereich eine Bildverarbeitung
für eine Analysenverarbeitung
durchgeführt
werden kann, um die entsprechenden Stationen in automatischer Weise auszusondern.
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Spezifischer
ausgedrückt
werden die Stationen mittels Bildverarbeitung aus den Farbdichten
auf dem photographischen Bild bestimmt, um die Relation zwischen
Schwellenwerten und Pixelkoordinaten oder den Koordinaten (baryzentrische
Koordinaten) der Stationen zu bestimmen, wie in 17 gezeigt.
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Für den Kunden
oder die Vermessungsfirma ist es jedoch akzeptierbar, Eisenbetonträger oder
die Merkmale einer Struktur als Stationen auf dem photographischen
Bild zu bestimmen, wodurch die Stationen durch Bild- oder manuelle
Verarbeitung markiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die
hier verwendeten Stationen für
eine photographische Vermessung bereitgestellt werden können durch
Fixieren reflektierender Bretter oder Blöcke mittels Ankern, Stiften
und dergleichen.
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Beispielhafte
Stationspositionen und für
eine photographische Vermessung erhaltene Photographien sind in 18 gezeigt
und angegeben. Die Markierungen "·" stehen für die Positionen
von Stationen, der rechteckige Rahmen repräsentiert den Bereich, worin
jedes photographische Bild (Photogramm) erhalten wird, und "·–·" bezeichnet Information bekannter Länge.
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Es
ist hier festzustellen, dass das Servicesystem für photographische Vermessung
nach dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform
zur Computerisierung eines Tunnels anwendbar ist. Mit anderen Worten kann
das System für
eine photographische Vermessung verwendet werden, um Verschiebungen
im internen Raum zum Zeitpunkt einer Exkavation zu messen. Spezifischer
ausgedrückt
wird das System dieser Ausführungsform
verwendet, um Verschiebungen im internen Raum zum Zeitpunkt der
Exkavation für
Umkehranalysen zu messen, wodurch es möglich wird, Distortionen im
Boden in der Nachbarschaft des Tunnels, die Spannungen von Sprühbeton und
den ausgebildeten axialen Druck von Felsschraubenbolzen zu kalkulieren.
Um Verschiebungen im internen Raum von Tunnels zu messen und die
auszuhebende Querschnittsfläche
usw. unter Verwendung dieses Systems zu kalkulieren, kann eine Vielzahl
von bei verschiedenen Winkeln und Positionen im Tunnel während der
Exkavation erhaltenen photographischen Bildern verwendet werden.
In diesem Fall werden jedoch Blitzlichtaufnahmen von Stationen mit
darauf angebrachten reflektierenden Stellen genommen, um die dreidimensionalen
Koordinaten jeder Station zu berechnen.
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Es
wird festgestellt, dass die vorstehend genannten Reihen von Bild-
oder analytischen Verarbeitungsstufen entweder durch einen an der
Stelle der Servicefirma für
photographische Vermessung, die einen Auftrag für Analysearbeitsvorgänge erhalten
hat, installierten Analysecomputer oder einen an der Stelle einer
Analysen-Servicefirma, der die zu analysierenden Daten von der Firma
für die
photographische Vermessung übergeben
wurden, installierten Analysecomputer durchgeführt werden können.
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Die
Ergebnisse der durch den Analysecomputer durchgeführten Bildverarbeitung
und Rechenverarbeitung, d.h., die Tabelle, die die dreidimensionalen
Koordinaten für
jede Station im vermessenen Bereich, wie z.B. einem in 18 dargestellten,
die CAD-Daten auf dem vermessenen Bereich usw. zeigt, werden schließlich vom
Internet-Terminal auf der Seite der Firma für photographische Vermessung
an das Ter minal auf der Seite des Kunden durch E-Mail gesendet.
Auf diese Weise werden die Ergebnisse der photographischen Vermessung
an den Kunden geliefert.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Servicesystem
für photographische
Vermessungen ist es für
den Kunden möglich,
das Endresultat der photographischen Vermessung über eine einfache administrative
Arbeit in kurzer Zeit und trotzdem mit niedrigen Kosten zu erhalten.
Was dafür
von Seiten des Kunden durchgeführt werden
sollte, ist nur das Machen von Bildern des zu vermessenden Bereichs
unter Verwendung einer kommerziell erhältlichen Digitalkamera usw.,
und sie der Servicefirma für
photographische Vermessung mittels E-Mail usw. im Internet zu senden.
Dann kann die Servicefirma für
photographische Vermessung seinen eigenen Analysecomputer verwenden,
um die photographischen Daten zu analysieren, wodurch das Endresultat der
photographischen Vermessung oder die Ergebnisse der Analyse des
vermessenen Bereichs in Form numerischer Daten oder dreidimensionaler
CAD-Ansichten oder dergleichen erhalten werden. Schließlich liefert die
Servicefirma für
photographische Vermessung solche Daten oder Ansichten an den Kunden
mittels E-Mail oder auf andere Weise via Internet.