用大地测量精确单点确定和扫描对物体进行表面确定

摘要

用大地测量精确单点确定和扫描对物体进行表面确定。一种用于和利用大地测量装置的、用于测量物体的方法，该方法具有以下步骤：获得至少针对一个物体区的表面信息项；针对物体区进行至少一个大地测量精确的单点确定，其中，大地测量精确地确定所述至少一个物体点的位置；以及基于至少一个物体点的所确定的位置来更新表面信息项。扫描以获得所述表面信息项的步骤利用测量辐射的渐进式对准变化对所述物体区进行与物体点无关的扫描来执行，并且具体地，按预定扫描点分辨率，确定针对用于位于所述物体区内的扫描点的距离测量所发射的所述测量辐射的相应距离和相应对准，并且具有生成点云的步骤，该点云表示所述表面信息项并且具有所述扫描点。

说明书

技术领域

本发明涉及用于和利用大地测量装置的测量物体的方法、大地测量装置、由大地 测量装置和GNSS接收单元组成的系统以及计算机程序产品。

背景技术

从古代起就已知用于测量目标点的许多大地测量装置。记录方向或角，而且通常 还记录从测量装置至该要测量目标点的距离，并且具体地，除了可能存在的参照点以 外，还将测量装置的绝对位置登记为空间标准数据。

这种大地测量装置的通常已知示例由经纬仪、视距仪以及全站仪（还被称为电子 视距仪或计算机视距仪）所代表。现有技术的大地测量装置例如在公布的申请EP1 686350中进行了描述。这种装置具有电感角测量功能，并且可能具有距离测量功能， 其准许确定针对选定目标的方向和距离。该角或距离变量在该装置的内部参照系中进 行确定，并且必须仍可选地链接至外部参照系以用于绝对位置确定。

在许多大地测量应用中，通过放置具体设计的目标物体来执行点的测量。这些目 标物体通常由具有用于限定测量路线或测量点的回射器（例如，360°棱镜）的测量杆 构成。对于这种测量任务的情况来说，为了控制测量过程并且为了建立或登记测量参 数，在目标点（具体地，在目标物体一侧的手持式数据获取装置）与中央测量装置之 间发送许多数据、指令、语言，以及另一些信息项。这种数据的示例为：目标物体的 标识（所使用棱镜的类型）、测量杆的倾斜、回射器在地上的高度、回射器常数或诸 如温度或空气压力的测量值。这些信息项或情况相关参数是必需的，以允许高精度瞄 准并测量由具有棱镜的测量杆所限定的测量点。

现代全站仪通常具有紧凑且集成的构造，其中，通常将同轴距离测量部件并且还 将计算机、控制单元，以及存储单元设置在一个装置中。根据全站仪的发展进程，瞄 准或照准装置的机动化，而且对于将回射器（例如，360°棱镜）用作目标物体的情况 来说，还可以集成用于自动目标搜索和跟踪的装置。作为人机接口，全站仪可以具有 电子显示控制单元（通常为具有电子数据存储装置的微处理器计算单元），其具有显 示屏和输入装置（例如，键盘）。按电子感测方式获取的测量数据被提供给显示控制 单元，使得可以查明目标点的位置，光学地显示，并通过显示控制单元存储。而且， 根据现有技术已知的全站仪可以具有用于建立针对外部外围组件的无线连接的无线 数据接口，例如，针对手持式数据获取装置，具体地，其可以被实现为数据记录器， 或现场计算机。

为指向或瞄准要测量的目标点，该类型的大地测量装置例如具有望远镜瞄准具 （例如，光学望远镜）作为瞄准装置。该望远镜瞄准具通常可环绕垂直竖轴并且环绕 与测量装置的基部相关的水平倾斜轴旋转，以使该望远镜瞄准具可以通过枢转和倾斜 来对准要测量的点。

该瞄准装置的光学系统或光学观察通道通常包含物镜组、图像反向系统、聚焦光 学器件、用于产生十字准线的十字线以及目镜，其例如按该顺序从物体侧设置。聚焦 透镜组的位置根据物体距离设置，以使得在按焦平面设置的十字线上获得清晰的物体 图像。这例如可以通过目镜观察或者基于同轴设置相机来登记。

例如，在EP1081459或EP1662278中，公开了该类型的大地测量装置的望远 镜瞄准具的构造。

因为目标物体（例如，通常被用于大地测量目的、具有诸如360°棱镜的目标标 记的测量杆）通常无法基于瞄准装置，用肉眼足够精确地瞄准，所以尽管当时通常设 置有30倍的光学放大，但常规测量装置还具有作为标准特征的、用作目标回射器的 棱镜的自动目标识别功能（ATR：“自动目标识别”）。为此，常规地讲，将另一分离 的ATR光源（例如，多模光纤输出部，其发射具有处于850nm区域的波长的光学辐 射）和敏感于该波长的特定ATR检测器（例如，CCD区表面传感器）附加地集成在 望远镜中。例如，在EP2141450中描述了一种具有用于自动瞄准回射目标的功能并 且具有自动目标识别功能的测量装置。

现代装置除了光学观察通道以外，还可以具有相机，其例如集成在望远镜瞄准具 中，并且同轴或平行对准，以获取图像，其中，具体地，所获取图像可以被显示为显 示控制单元的显示屏上和/或用于遥控的外围装置（例如，数据记录器）的显示屏上 的活动图像。该瞄准装置的光学装置可以具有手动对焦（例如，用于改变聚焦光学装 置的位置的调节螺钉），或者可以具有自动对焦，其中，焦点位置的改变例如通过伺 服电机来执行。例如，大地测量装置中的这种瞄准装置在EP2219011中进行了描述。 用于大地测量装置的望远镜瞄准具的自动对焦装置例如根据DE19710722、DE199 26706，或者DE19949580获知。

借助于这种图像获取单元，除了测量特定目标点以外，还可以获取测量场景的图 像。因此，可以在该图像中获取要测量的物体，并且可选地在测量装置的显示屏上向 用户显示。用于该物体的另一些信息项可以基于该图像获得。

例如，通过对应的图像处理，至少可以粗略地确定针对该物体的表面组成或该物 体的空间扩展。该物体的空间扩展或形状可以借助于基于该图像的边缘提取来确定。

为了更精确地确定这些物体特性，除了图像信息项以外，还可以考虑针对位于该 物体上的一个或更多个点的位置信息项。为此，利用该测量装置精确地瞄准并且测量 所述一个点或多个点。这样针对其位置确定的这些点与该图像信息一起被处理为所谓 的支持点，由此，例如可以对于在该图像中获取的物体部分的位置进行更精确的指定。

然而，具体地，在这种情况下，不利的是，仅可以根据所确定的支持点来执行针 对所成像物体部分的位置确定，并且仅可利用增加数量的支持点来实现良好精度。然 而，例如利用全站仪的这种点获取将意味着不相称的高耗时（与该物体的图像获取相 比）。另外，该物体部分的形状（例如，假设该物体具有弯曲表面）还要仅借助于图 像处理以有限精度来确定或近似化。

另外，对于从不同视角测量物体的任务的情况来说，产生了获取图像数据的精确 的链接问题（对应于测量装置的设置位置）。对于可以针对要链接的图像联合地获取 的支持点的情况来说，这种链接可以可靠且精确地局部执行，然而，作为与物体相对 的不同视角的结果，为此可联合确定的支持点通常无法从每一个设置范围瞄准。通常， 借助于图像的交叠边缘区域的另一图像处理将这些图像接合起来。

发明内容

因此，本发明的目的是，提供一种改进测量装置和改进测量方法，其允许更快速 且精确的物体确定，具体地，针对物体的表面确定。

本发明另一目的是，提供一种测量装置，利用该测量装置，可以从不同的视角获 取物体，其中，从不同的视角确定的物体数据可以更快速且精确地链接，以确定物体 特性。

这些目的通过实现独立权利要求书的特征化特征来实现。按另选或有利方式精炼 本发明的特征可以根据从属权利要求来推断。

本发明涉及一种用于和利用大地测量装置的、用于测量物体的方法。在所述方法 的范围中，获得至少针对一个物体区的、具体地针对所述物体的形状和/或空间扩展 的表面信息项，并且针对所述物体区内的物体点进行至少一个大地测量精确单点确 定，其中，大地测量精确地确定至少一个物体点的位置。

而且，根据本发明，执行扫描以获得所述表面信息项，根据测量辐射的渐进式对 准变化对所述物体区进行与物体点无关的扫描，并且具体地，按预定扫描点分辨率， 确定用于针对在所述物体区内的扫描点进行距离测量所发射的所述测量辐射的相应 距离和相应对准，并且生成点云，所述点云表示所述表面信息项并且具有所述扫描点。 另外，基于所述至少一个物体点的所确定的位置来更新所述表面信息项。

具体地，更新所述表面信息项按这样的方式来执行，即，由其获得的（更新的） 表面信息项具有（最优化）真实的物体参照，即，所生成的表面信息项至少更精确地 表示所述物体区（例如，有关所述物体区的位置、尺寸和/或形状）。因此，具体地， 通过这种更新来提供所述物体区或所述物体的逼真的表示。

具体地，通过确定所述测量轴的对准和针对相应扫描点的距离来确定所述扫描点 在物体坐标系（例如，以测量装置的内部参照系）中的位置。

而且，具体地，自动地（具体地，一执行扫描和单点测量就自动地），基于所述 至少一个物体点的所确定的位置来执行所述表面信息项的所述更新。

根据本发明的一种特定的实施方式，在所述单点确定的范围中，将测量辐射精确 地对准所述至少一个物体点，并且在将所述测量辐射（统一地）对准所述至少一个物 体点时，借助于所述测量辐射，具体地通过用于所述测量辐射的对准确定和借助于所 述测量辐射的距离测量，大地测量精确地确定所述至少一个物体点的位置。

根据本发明的另选的实施方式，借助于获取GNSS信号并且生成GNSS位置信 息来获得所述至少一个物体点的所述位置，具体地，其中，GNSS接收单元定位于针 对所述物体点已知的相对位置，并且由所述GNSS接收单元生成所述GNSS位置信 息。

根据本发明，因此，物体表面或该表面的至少一子区域可以利用预定的点至点分 辨率和例如每秒钟100至10000个测量点的扫描测量速率（并且，以与大地测量比例 相对应的测量范围），按平坦的方式来扫描，从而所述物体的单点还可以以高精度确 定，并且例如，可以在将所述测量辐射固定对准所述单点的情况下或者通过将具有 GNSS接收器的测量杆放置在该点处来测量。

根据所述扫描，针对要测量的物体获得点云，其中，首先以所述测量装置的所述 内部坐标系获知并确定所述云的位置、取向以及标度。对于其中所述测量装置已经以 外部坐标系校准或者在所述扫描之前（即，至少按该更高级系统确定所述装置的取向） 参照至外部坐标系的情况来说，所述点云可以直接以外部坐标系确定。

利用对应的实现的测量装置（具体地，全站仪）在同一设置点来执行所述扫描和 单点确定步骤，以使可以执行所述表面信息项的坐标修正更新。另外，具体地，设置 具有GNSS接收器（GPS、GLONASS，或Galileo）的测量杆，以获取GNSS信息项， 其定位在要测量的点上，并且使得可由其获得位置信息项，其中，该信息项可发送至 所述测量装置。

由此，具体地，根据本发明的用于物体测量的方法在对应测量装置上并且利用该 测量装置来执行，而不需要用于数据处理的后处理步骤。

因为所述单点还在被扫描的（角）范围（扫描范围）内进行测量，所以具体地， 通过扫描步骤获取的点云可以通过使用针对个体物体点的高精度确定位置来针对其 位置进行调整。

单一扫描点（即，所述点云的一个点）不必一定对应于单一测量点（即，在扫描 期间获取的、针对对准和距离的数值对）。相反地，例如可以通过基于多个测量点的 位置的平均化，根据多个测量点（具体地，其按所述测量装置的内部参照系中的位置） 来计算扫描点。例如在连续移动所述测量辐射和同时获取这时在该物体上对应地扫描 的表面上的测量值期间获取这些测量点。由此，对于每一个扫描点来说，还可以根据 针对多个测量点的多个距离和方向值来获得针对要测量的表面的方向和距离。由此， 可实现精度增加。

根据本发明的一个特定的实施方式，在更新所述表面信息项的范围中，确定针对 所述物体区的、具体地针对所述物体的表面和/或体积，其中，所述至少一个物体点 的所确定的位置与所述点云一起被处理，具体地，其中，对表面值或体积值进行计算。

而且，根据本发明，具体地，所述表面信息项指定所述物体的位置和/或至少部 分地指定所述物体的空间扩展。

关于这点，由此可以通过所述扫描和单点确定步骤更精确地确定所述物体的面积 和/或体积，例如，因为所述物体的个体表面部分可以通过考虑大地测量精确地确定 的物体点，而相对于其尺寸、位置和/或形状更精确地确定，并由此，可以更精确地 执行面积和体积计算。

根据本发明另一实施方式，以这样的方式来处理所述点云，即，基于所述扫描点 的位置将连贯区域近似化，其中，所述区域表示所述表面信息项，具体地，其中，所 述扫描点位于所述区域中。例如可以借助于均衡演算（具体地，通过回归）、所述扫 描点和/或单点的三角测量或者“最佳拟合”方法来执行所述连贯区域的这种获得。因 此，可以计算一区域（针对其在物体坐标系中的空间扩展和位置），其表示所确定的 扫描点并且可用于另一计算，例如，用于针对所述物体的表面确定。

另外，通过根据本发明的测量方法，可以进行物体（例如，结构（例如，堤壁、 桥））的精确监视。可以观察形状变化、体积变化、构造物质的移动或类似过程。根 据一种特定的实施方式，所述物体测量方法关于这点以时间偏移的方式执行多次，其 中，将针对所述物体的相应的当前生成的表面信息项与至少一个先前生成的表面信息 项进行比较，具体地，其中，相应地分别比较在表面和/或体积确定期间确定的表面 和/或体积特性。

所述物体监视由此例如基于针对该物体确定的表面或体积来执行。所述信息项在 所述物体的初始测量期间确定，并且与在所述物体的以后测量期间所计算的对应信息 项相比较。关于这点，所述测量可以按秒至月的时间间隔来执行。

而且，借助于扫描而获取的点云还可以与设计数据（例如，CAD数据，其指定 针对物体的预期形状和空间预期扩展）相比较,其中，基于此，可以针对由设计数据 和点云表示的物体来执行预期的实际比较。

针对物体的宽范围获取（即，例如从不同的方向或视角获取该物体，以使可以获 取该物体表面的多个子区域），根据本发明另一实施方式，执行针对所述物体的另一 物体区的另一表面信息项的至少一个另一获得，其中，基于通过扫描所述另一物体区 生成的另一点云来获得所述另一表面信息项。在这种情况下，具体地，基于另一测量 的物体点来更新针对所述另一物体区的一个另一表面信息项，具体地，其中，通过对 所述另一物体区的至少一个另一物体点的至少一个另一大地测量精确单点确定来确 定一个另一测量的物体点。

从不同的视角，具体地，在与所述物体有关地所述大地测量装置的不同的设置位 置，执行对所述物体区的扫描，并且具体地，对所述物体点的所述单点确定。

针对生成多个点云的步骤，具体地，所述（第一）点云和所述一个另一点云联合 地表示所述表面信息项，具体地，其中，基于所述点云并且基于所述至少一个物体点 并且基于所述至少一个另一物体点来执行对所述物体的所述表面信息项的更新。

通过从不同的视角获取针对一个物体或多个物体的所述多个点云（即，出于该目 的而使用的、根据所述测量装置（全站仪）的各个不同设置点的扫描和单点确定，或 者借助于在不同的位置设置的多个测量装置），由此，可以获取所述物体的区域或所 述物体，其不可利用来自单一设置位置的所述测量辐射来存取。扫描这些区域，并为 此提取相应的表面信息项，例如，相应的关联区域。

根据本发明，在一个特定的实施方式的范围中，以这种方式来执行对所述一个另 一点云，并且具体地，对所述至少一个另一物体点的参照，即，确定所述一个另一点 云在物体坐标系中的位置，具体地，其中，通过所述参照，在所述物体坐标系中联合 地提供所述（第一）点云和所述另一点云并且具体地，所述至少一个物体点和所述至 少一个另一物体点。

具体地，根据本发明，至少一个参照点向外部坐标系提供对所述物体坐标系的参 照以进行所述参照，其中，通过针对所述至少一个参照点的精确的单点确定来执行所 述参照，具体地，其中，在所述设置位置测量所述至少一个参照点，其中，获取针对 所述物体的所述点云中的一个点云。

有利的是，通过以更高级坐标系（例如，地球坐标系）参照所述表面信息项，根 据本发明，可以实现移动监视，因为所述物体按第一设置位置测量，并且出于该目的， 根据本发明，确定所述表面信息项，并且以更高级坐标系参照该表面信息项。所生成 点云由此以更高级的坐标系登记，并且在其中获知该云的取向（具体地，位置和标度）。

在稍后的时间点，可以在再次设置所述测量装置之后，再次扫描所述物体（而且， 可以按不同的设置点），并且，可以与所述第一测量类似地，将因而生成的点云以更 高级的坐标系登记。因为这两个点云接着在同一更高级坐标系获知，例如，其位置和 尺寸，所以借助于这些点云生成的所述表面信息项可以彼此比较，并由此可以执行对 所述物体的监视。

根据一种特定的实施方式，还直接在所述测量装置上并且利用该测量装置来执行 对所述点云的参照，以使不需要针对该步骤的附加的后处理。关于这一点，配备（即， 对应地设置）所述测量装置的所述控制单元，以执行用于所述参照的对应功能（以外 部坐标系登记点云）。

针对所述表面信息项的更新，根据本发明，在所述单点确定的范围中，具体地， 测量物体点，作为针对所述物体区的支持点，并且确定所述物体点的位置，其中，针 对所述物体区的限定来考虑所述支持点，具体地，针对在所述表面信息项的所述更新 的范围中对所述表面的限定。

在根据本发明的测量方法的范围中，根据一种特定的实施方式，根据所述表面信 息项生成至少针对所述一个物体区的物体模型，具体地，根据所述点云，并且根据所 述至少一个物体点的所确定的位置。这种模型例如可以借助于基于所获取的扫描点的 三角测量来准备或计算。

针对这种模型，例如，从点云提取的物体的表面区段（例如，借助于针对所述扫 描点的分布的区域的位置和尺寸的近似化）在考虑附加测量的单一物体点的情况下连 接起来，并且按基于计算机的方式由其生成所述物体的真实图像。

而且，根据本发明的一种特定的实施方式，根据满足限定的考虑标准，过滤所述 点云的所述扫描点，具体地，针对所述扫描点在预期的测量区域内的位置，其中，根 据对所述表面信息项的更新的过滤来考虑所述扫描点。

这样一种考虑标准例如可以根据几何形状给出，其中，仅处理所述点云的、位于 这种形状内的那些扫描点。关于这点，例如，具体地，可以通过在图像中限定多边形 来预先确定用于测量的相关区域，其中，获取要测量的所述物体，并且仅使用该多边 形内的扫描点并且被处理为表面信息项。由此，例如，对于道路的测量来说，可以精 确地考虑位于左侧与右侧路边之间的点。

与考虑当前提供的测量条件有关地，在所述物体测量方法的范围中，具体地，另 外，获取大气状态信息项，和/或限定几何测量信息项，具体地，气象数据和/或测量 轴误差。

具体地，关于这点，在确定针对相应的扫描点的所述距离期间和/或在确定针对 所述至少一个物体点的距离期间，处理所述大气状态信息项和/或所述几何测量信息 项，并且基于所述处理，执行针对相应的距离的确定的距离修正。另选地或附加地， 基于所述大气状态信息项和/或所述几何测量信息项，针对在所述扫描的范围中确定 的所述扫描点的位置对在所述扫描的范围中确定的所述扫描点进行调整，具体地，针 对所述点云在所述物体坐标系中的位置。

换句话说，在测量过程期间（单点确定或扫描），还可以获取这种状态信息项， 并且可以基于该信息项来执行测量修正。该修正例如可以借助于“查找表”来确定，通 过其，例如针对具体环境温度来限定关联的修正值。

根据本发明，具体地，所述方法通过并利用所述大地测量装置（全站仪、多测站， 或视距仪）来执行，其中，所述测量装置具有至少一种扫描功能，该扫描功能用于扫 描获取所述扫描点和生成所述点云，和单点确定功能，该单点确定功能用于针对至少 一个物体点的所述高精度位置确定。

具体地，所述大地测量装置按照根据下文描述的本发明的实施方式之一来实现。

针对借助于GNSS信号确定所述至少一个物体点的位置（单点确定），根据本发 明，具体地，所述方法通过由测量装置和GNSS接收单元组成的系统来执行，具体说 来，其中，针对下文描述的系统，按照根据本发明的实施方式来实现所述系统。

因此，本发明还涉及用于测量物体的大地测量装置，具体地是全站仪或多测站， 其具有基部，所述基部限定枢轴；结构，所述结构布置在所述基部上，并且能够绕所 述枢轴相对于所述基部枢转，其中，所述结构限定与所述枢轴大致正交的倾斜轴；瞄 准单元，具体地是望远镜瞄准具，其中，所述瞄准单元被设置成，使得所述瞄准单元 能够绕所述倾斜轴相对于所述结构枢转，并且所述瞄准单元具有发射单元，所述发射 单元具有用于生成并发射测量辐射的辐射源。另外，所述测量装置具有：距离测量功 能，所述距离测量功能用于测量到点的距离；角测量功能，所述角测量功能用于测量 所述测量辐射的对准；控制和处理单元，所述控制和处理单元用于数据处理并且用于 控制所述测量装置。而且，提供了单点确定功能，在由所述控制和处理单元控制下执 行所述单点确定功能时，大地测量精确地确定至少一个（确定的）物体区内的至少一 个物体点的位置。

根据本发明，所述大地测量装置另外具有扫描功能，所述扫描功能用于获得至少 针对所述物体区的表面信息项，其中，在由所述控制和处理单元控制下执行所述扫描 功能时：由所述测量辐射的渐进式对准变化来对所述物体区执行与物体点无关的扫 描；具体地，以预定的扫描点分辨率，确定用于对所述物体区内的扫描点进行距离测 量所发射的所述测量辐射的相应距离和相应对准；以及生成点云，所述点云表示所述 表面信息项并且具有所述扫描点。另外，提供了物体确定功能，在由所述控制和处理 单元控制下执行所述物体确定功能时，基于由所述单点确定功能所确定的所述至少一 个物体点的位置，至少针对所述一个物体区，具体地，针对所述物体，来更新所述表 面信息项。

根据本发明的测量装置的一种特定的实施方式，所述控制和处理单元按这样的方 式设置，即，可利用所述大地测量装置来执行根据本发明的用于测量物体的上述方法。

按照根据本发明的大地测量装置的一种特定的实施方式，在执行所述单点确定功 能时，执行所述测量辐射到所述物体区内的所述至少一个物体点上的高精度对准，并 且在将所述测量辐射对准所述至少一个物体点时，借助于所述测量辐射以大地测量精 确地确定所述至少一个物体点的位置，具体地，通过针对所述测量辐射的对准确定和 借助于所述测量辐射的所述距离测量。

为改进用户友好性，具体地，所述测量装置可以具有包含分析单元的遥控单元， 其中，所述物体确定功能可通过所述分析单元来执行，和/或其可以具有用于显示测 量信息的显示单元，具体地，其中，可以通过对点云的扫描点的至少部分显示来显示 扫描进度。

为获取另一些位置相关信息项，根据本发明的测量装置在特定的扩展阶段，具有 用于获取GNSS位置信息的GNSS模块（例如，GPS、GLONASS或Galileo），具体 地，其中，可以处理所述GNSS位置信息，以在外部坐标系中进行所述扫描点和/或 所述点云的位置修正，和/或在所述扫描点测量和/或参照点测量期间进行测量值的调 整。

具体地，可以按所述瞄准单元具有成像系统的这种方式来实现所述测量装置，该 成像系统具有包括聚焦组的成像光学装置，和用于生成并图形显示瞄准视场的图像的 像平面，具体地，其中，所述瞄准视场由所述成像系统限定，并且可以借助于根据所 述聚焦组的图像聚焦而按图像清晰的方式在所述像平面中提供所述瞄准视场的图像。

本发明另外涉及一种由根据本发明的上述大地测量装置和GNSS接收单元组成 的系统。在这种情况下，实现所述GNSS接收单元，以接收GNSS信号并根据该GNSS 信号生成GNSS位置信息，该GNSS接收单元可定位，因而其可与所述大地测量装 置有关地移动，并且按可实现为将所述GNSS位置信息发送至所述大地测量装置的方 式，具体地，其中，所述大地测量装置具有GNSS数据接收单元。在执行所述单点确 定功能时，根据本发明，基于借助于所述GNSS接收单元生成的GNSS位置信息， 来执行所述所述至少一个物体点的位置确定，其中，所述GNSS接收单元设置在与所 述物体点有关的已知相对位置。

本发明另外涉及一种具有存储在机器可读载体上的程序代码的计算机程序产品。 所述计算机程序产品被设置成，具体地，当所述程序在被实现为在根据本发明的测量 装置或系统的控制和处理单元的电子数据处理单元上或者在被实现为根据本发明的 测量装置的分析单元的电子数据处理单元上执行时，控制所述扫描和所述单点确定， 并且根据上述用于物体测量的方法来执行所述表面信息项的所述更新。

附图说明

下面，基于附图中示意性地示出的具体的示例性实施方式，完全作为实施例，对 根据本发明的方法和根据本发明的装置进行更详细的描述，其中，还将讨论本发明的 进一步优点。在图中：

图1示出了根据本发明的两个大地测量装置和由此从不同的视角获取物体；

图2a至2c分别示出了根据本发明的在扫描或参照范围内生成的针对物体的点 云；

图3a至3c分别示出了针对通过根据本发明的物体测量所测量的物体的重构；

图4a至4b示出了针对基于根据本发明的物体测量所生成的物体的模型；以及

图5示出了根据本发明的用于对物体进行体积确定的测量过程的流程图。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的两个大地测量装置1、11（全站仪或多测站）、要测量 的物体20以及回射器28。使用多个测量装置1、11，可以从不同的视角获取物体20 或者可以覆盖更大的测量区域。

“多测站”具有全站仪的典型功能，而且另外具有快速且高精度的扫描功能，其中， 瞄准装置的更快速且精确对准可以利用改进的（可更快速地启用和更快速地动作，性 能更高）控制电动机来实现。由此，可以通过连续地移动测量辐射3，以相对短的时 间扫描预定的测量区中的多个点，并且可以生成具有这些扫描点的对应点云。例如， 由此，可以在测量辐射（用于扫描物体20）的对准变化期间，每秒钟获取1000或10000 个或更多的测量点。作为与可由此实现的高测量速度和扫描点分辨率相结合的可实现 测量精度（在对应的大地测量精确单点测量的范围内的精度（对于测量持续时间而 言））的结果，这种扫描过程可以被称为真实扫描。在这种情况下，单一扫描点（即， 该点云中的一个点）不必一定对应于具体的测量点。相反地，例如可以通过基于多个 测量点的位置的平均化，而根据多个测量点来计算一个扫描点（具体地，其在测量装 置的内部坐标系中的位置）。由此，对于每一个扫描点来说，还可以根据针对多个测 量点的多个距离和方向值来获得针对要测量的表面的方向和距离。由此，可实现精度 增加。

从第一视角，以第一测量装置1的第一设置位置（=在第一设置点4处的定位装 置1）来扫描物体20，其中，以测量装置1的内部参照系生成对应的第一点云20a（参 照图2a）。在这种情况下，点云20a由扫描点41构成，其中，利用测量装置1在物 体20的表面21、22上获取扫描点41，并由此，表示针对物体20的两个物体区21、 22的表面信息项。该表面信息项在此指定至少物体20的或者物体区21、22的几何 形状。无法从设置位置4起瞄准或扫描物体20的另一表面23。

另外，在该第一设置位置执行对物体20的附加的单点24的精确的大地测量。为 此，将测量辐射3精确地对准相应的物体点24，并且以该对准，确定针对点24的距 离和（通过利用测量装置1的角测量）测量辐射3的对准。该单点测量（单点确定） 独立于物体20的扫描来执行。例如可以借助于回射器或者具有回射器的测量杆来执 行针对点24的这种单点测量，其中，该测量杆将其锥化至一点的底部定位在点24 上，并且瞄准在该杆上的回射器。接着，可以根据杆尖端对回射器的已知相对定位来 确定该点的位置。

另选的是，对于借助于测量辐射3进行的单点确定，根据本发明，可以通过处理 所接收的GNSS信号（例如，GPS、GLONASS，或Galileo信号）（在此未示出）来 确定单一物体点24（或多个这种点24）的位置。为此，例如，为接收该信号而对应 地实现的接收器定位在要测量的点处，并且根据在该位置接收的GNSS数据来确定该 接收器的位置。具体地，为此，使用一测量杆，该测量杆在第一端部侧上具有这种接 收器，并将锥化成一点的第二端部放置在该点上。杆尖端对接收器位置的相对位置在 这种情况下是已知的，并且允许计算该杆所直立于的点。另外，可以设置用于获取该 杆的倾斜的传感器，其中，可以由此确定的倾斜值可以在位置计算时加以考虑。

借助于这种GNSS单元所获取、预处理和/或生成的数据被发送至根据本发明的 测量装置，并且通过该测量装置进行进一步的处理，以对根据本发明的表面信息项执 行更新。

根据本发明，基于这两个测量（扫描测量和单点测量）来更新针对物体20的表 面信息项。为此，点云20a与单点24一起进行处理。

具体地，这根据从点云20a首先执行获得的表面信息项来实现，例如，作为由点 云20a表示的区段，可以基于点云来计算其形状和空间扩展。借助于另外以高精度测 量的单一物体点24，可以接着确定该区段的位置，或者可以对可以由扫描点获得的 该区段的位置进行调整，以使物体20的表面或者所扫描的物体区段的表面被精确地 确定（具体地是以大地测量精度）。因而，该区域的位置具体地以另外确定的单点24 的位置来近似化。

在这种情况下，通过以高精度确定的物体点24（或多个物体点24）来执行针对 该点云的更精确位置确定。该单点24可以被用于这种计算，例如，用于物体边界（例 如，物体的边缘）的精确限定或测量。另外，该物体表面的精确确定可以通过一个或 多个测量的单点24来实现，其中，例如，在物体20的临界区域（其例如仅可以以低 扫描点分辨率来获取）测量多个单点24。

例如，还可以根据对具有物体点24的点云20a的扫描点的计算（具体地，针对 其测量位置）而将针对物体区21、22的更精确的区域值确定为表面信息项。

利用第二测量装置11，从第二设置位置14（即，从第二视角）来扫描物体20。 在利用第二测量单元的扫描过程期间，获取物体20的区域23并且生成具有扫描点 41的对应点云20b（与图2b相比），其中，不再能够从第二装置11的第二视角利用 测量辐射3来瞄准两个区域21、22。

而且，在该设置位置14中，测量针对物体区23的单点25，其中，这些单点25 可以依次被考虑，以生成并更新另一表面信息项，其准许针对物体区23的、例如与 物体20的位置有关的精确的物体确定。

首先以指配给相应的测量装置1、11的两个不同的内部坐标系来提供两个点云 20a至20b。因此，两个点云20a至20b彼此不存在相对参照。

为了获取相互点云20c（参照图2c）（其以如实位置的方式表示物体20的两个区 域21、22并且还表示区域23），两个点云20a至20b的位置彼此相互参照。可以以 相互坐标系实现点云20a至20b的参照，因为第一测量装置1（作为参照点）在单点 测量的范围中被第二装置11以高精度瞄准，并且在这种情况下获取装置1、11之间 的距离和第二装置11的对准。另外，第二装置11因此被第一装置瞄准。由此，获知 了测量装置1、11的相对定位和对准（并由此，还获知了内部坐标系的定位和对准）， 并且这两个点云20a至20b可以被传送到相互坐标系中（例如，第一测量装置的坐标 系中，其在这种情况下要被视为外部坐标系），或者在其中进行相互参照。

根据所述参照，点云20a至20b可以彼此相关地链接，并且其扫描点可以按这样 的方式加以组合以形成总体点云20c，即，与仅通过点云20a至20b中的一个点云相 比，通过该组合点云20c更全面地表示物体20。

另外，两个测量装置1、11均可以具有GNSS接收器5、15，通过GNSS接收器 5、15，可以相应地接收卫星信号（例如，GPS信号、GLONASS信号，或Galileo信 号）的位置信息项。借助于该位置信息项，可以针对测量装置1、11中的每一个确定 地球坐标系中的绝对位置，其中，另外，装置的绝对对准（例如，东北对准）可以根 据装置1、11的、也可以确定（参见上述：相互瞄准，然而，测量方向的确定对于该 目的来说足够了）的对准来确定。利用这些信息项，可以按该外部坐标系（地球坐标 系）登记点云20a至20c。由此，可以在该系统中确定点云20a至20c的位置，而且 确定物体20的位置（位置和取向）。

另选的是，对于使用两个测量装置1、11，在每一种情况下可以将单一测量装置 相继设置在两个设置点4、14处，并且可以扫描物体20，并且由此生成点云20a至 20b。对于测量装置的每一个设置位置来说，根据本发明，例如通过回射器28的精确 的单一测量，与更高级坐标系有关地执行对各个准备的点云20a至20b的参照，该回 射器的位置6在该更高级坐标系中是已知的（对于各个已知的设置位置4、14的情况 来说）。因此，两个点云20a至20b可以按相互坐标系（具体地，物体坐标系）来进 行参照。

如果设置点4、14的位置未知，则可以执行在外部坐标系中的校准（单独地针对 每一个测量装置1、11），因为除了针对位置已知的一个目标28以外，另一些目标（未 示出）（其位置在外部坐标系中也是已知的）还可以借助于单点确定功能来进行测量 （至少针对与这些目标有关的方向）。

而且，可以在相互坐标系中生成点云并相互参照或登记，因为第一点云以第一设 置位置进行扫描，并且在该设置位置，利用单点确定功能在第二位置精确地测量回射 器。随后，将回射器和测量装置的设置位置互换，扫描另一点云，并且借助于单点测 量精确地测量该回射器，并由此确定测量装置针对回射器的相对位置。通过重复这些 步骤，即，在第三位置设置并精确地测量回射器，并且互换测量装置和回射器的位置 （在第三位置），以及另一这种“反向测量”，可以生成彼此参照的测量序列（“横越 （traverse）”）。由此可以提供和/或例如在测量装置的显示屏上以相互坐标系显示在 这种情况下生成的点云。通过与外部坐标系有关的附加参照（例如，与地球坐标有关）， 可以附加地计算该点云在该坐标系中的位置，即，在地球坐标系中确定该点云的绝对 位置（和由此表示的物体）。

利用该方法，如果仅使用一个测量装置，则可以从不同视角获取物体20，其中， 在这种情况下生成的点云（和由这些点云表示的物体表面部分）可以相互参照，并且 至少基于由该点云表示的物体数据，针对物体20（例如，整个连贯的表面）生成物 体信息项。

利用该方法，还可以执行地形区的跨越（bridging），其中，仅存在难以测量的参 照点或未知参照点。接着，在第一获知参照点处开始横越，并且借助于测量装置和与 该测量装置相关的回射器的位置的测量，来提供另一些跨越点。随后的测量可以链接 至这些人工设置的点。通过测量另一已知的最终点而结束这种横越。在这种情况下， 在跨越过程中人工设置的所有参照点可以基于该最终点的已知位置来针对其位置进 行更新。对应地，还可以对在横越范围中准备的点云的位置执行修正。

在准备彼此参照的多个测量期间（例如，在横越范围中），个体点云的在这种情 况下生成的测量值可以被用于测量值的相互调整。也就是说，如果已经通过扫描获得 了相互交叠的测量区，则可以在相应的点云借助于参照点测量而根据本发明进行相互 参照并且测量点被获知为同一坐标系中的坐标之后，通过与关联的测量值相比较（具 体地，平均化）来确定相应的多个测量点。

而且，如果使用多个多测站（全站仪），利用其，分别执行点云的测量和准备， 并且确定针对参照点的取向，则在更新或调整该参照点的坐标时，可以针对利用多测 站获取的所有点云来执行相应的坐标更新，使得以更新的形式在相互坐标系中提供这 些点云。

根据本发明直接在用于获取点云的测量装置1、11上执行点云的相应参照。为此， 装置1、11具有对应的参照功能。

图3a至3c分别示出了对在根据本发明的物体测量方法的范围内所测量的物体 20的至少局部的重构，其中，该重构是基于根据对于图1的陈述的扫描和单点测量 数据，并且物体区21-23分别被表示为区域21'-23'。

图3a示出了物体区21、22的重构。该模型是基于借助于扫描获取的点云20a以 及借助于单点确定以高精度单独测量的物体点24，并且被指配给物体区21、22。点 云20a已被根据所测量的单点24针对其位置和形状进行了调整，并且已经由其获得 了对应的表面区21'、22'。另外，物体20的对应边缘26和边界已经基于单点24被精 确地确定，由此，针对物体区21、22提供精确的表面信息项。

图3b示出了物体区23的重构。针对物体区23的这种模型是基于借助于扫描所 获取的点云20b以及借助于单点确定以高精度个体测量的物体点25，并且该模型被 指配给物体区23。

图3c示出了物体20的重构。例如可以基于借助于扫描获取的点云20a至20b以 及借助于单点测量以高精度个体测量的物体点24、25来准备物体20的该图像，并且 该图像被指配给物体区21至23。另选的是，可以针对物体20的子区域21、22、23， 从根据图3a至3b的两个局部的模型获得该模型。

点云或模型为此按这样的方式相互参照，即，在相互坐标系中提供点云（或相应 的物体区，分别地），即，在相互坐标系中确定其位置、取向和/或标度。

图4a示出了针对物体的“网状”模型，即，由线构成的模型，其彼此链接并且被 指配给该物体，使得由其获得的模型获取具有单个网的网络形式。针对物体上的具体 点，基于根据本发明的连续扫描和单点测量来获得该模型。

通过扫描该物体，该物体的各个表面区被以平坦方式获取并且合并为该模型中的 关联的模型化区段51，以使得通过连接各个区域51来提供针对该物体的整个模型。 对于每个表面区来说，生成这样的点云，即，该点云表示该区域以及可能的其它区域 并由此提供相应表面信息。

区段51根据相应的边界线52彼此划界。基于针对该物体上的单一的点的相应的 单点测量来确定这些边界线52，其中，各个边界线52的位置根据单点的位置来计算， 其例如限定了相应边界线52的起始点和结束点。具体地，对于边界线52的确定来说， 可以在该物体上测量任意点或特征点（例如，沿要测量的主体的边缘的点），并且考 虑用于该物体的（数学）重构。由此根据个体测量点的位置获得边界线52。

另外，在得到了该物体时，作为给定的测量要求的结果，典型地获得要非常精确 地确定的区域或点。对于这种区域或点来说，确定了具有固定位置的、假设是固定（无 变化）的节点53，边界线52针对其取向，或者边界线52和/或区域51的位置针对其 进行调整。具体地，执行多个单点测量和基于这些多个单点测量的平均化，以确定这 种节点53。例如，测量该物体的边缘或角，作为固定的节点53。

图4b示出了根据图4a的模型，其中，该模型的区域51被指配给测量装置的相 应设置位置，利用该模型来扫描物体区域。由方格图案表示的区域54包括从该装置 的第一设置位置的第一视角所获取的那些物体区。用水平线标记的区域55被从第二 视角获取（利用同一测量装置或附加的测量装置）。而且，垂直线状区56被从第三设 置位置对应地扫描。

在各个设置位置中，还以这样的方式测量并确定多个单点，即，可精确地限定针 对该模型的边界线52，以针对其位置精度最优化区域51的位置（其可以根据点云生 成）。对于边界线52的限定来说，关于这点，对可以指配给相应的边界线的至少一个 点（具体地，两个点）的测量就足够了。

另选地或附加地，例如，可以在一个区域51的中心测量单点，并且相关的区域 的位置可以基于由此确定的位置来进行调整。例如因两个或更多个这种区域的相交而 获得边界线。

为了准备该模型，对在相应的设置位置获取的点云执行相互参照，使得在相互坐 标系中提供针对该模型的点云，并且可以由其准备真实模型。

图5示出了根据本发明的用于对物体进行体积确定61的测量方法的流程图。

为此，首先，具有扫描和单点确定功能的全站仪被设置62在第一设置点，并且 粗略地对准要测量的物体，例如，建筑物。

随后，首先执行对物体表面63的扫描并接着执行对单一物体点64的单点确定， 或者以相反的顺序执行这些步骤。

对于物体区的扫描63来说，限定63a扫描区（对应于该物体上的要获取的区域）， 并接着通过在该扫描区内连续地移动测量辐射（例如，曲折移动）根据限定的区域来 执行扫描63b，并同时获得角和距离值。由此，生成针对该扫描区的第一点云。

对于单点测量64来说，该测量辐射（与扫描相对比）被精确地对准该物体的要 测量的单一物体点，并且按大地测量精度方式均匀地测量该点，确定64b测量辐射的 固定对准和该点的位置，因为距离值和水平角以及垂直角以该测量射束对准来确定。 在这种情况下针对建筑物边缘执行该单点测量，以便精确地确定它们。另选地或附加 地，可以借助于接收GNSS位置信号并且根据这些信号计算该点的位置来执行单点确 定64。为此，例如，具有对应的GNSS接收器的测量杆被放置在该点处并水平地对 准（例如，借助于水平），并且在该对准中，获得针对该接收器的位置和测量杆的尖 端（即，针对该点）。接着，可以将该位置发送至测量装置，以用于另一物体确定或 者用于更新表面信息项，并且在该测量装置中进一步处理。

通过利用精确测量的物体点，具体地，针对点云的位置和可以根据该点云获得的 物体区，更新用该点云表示的表面信息项。因此，得到65针对该物体的第一表面， 其位置根据由扫描生成的点云和另外测量的物体点，通过计算单点位置来更精确地确 定。

根据是否经由针对该物体所确定的第一表面可以进行体积计算或者可以以足够 的精度执行体积计算，可以将全站仪设置66在第二设置点，并且可以在该设置位置 重复地执行步骤63-65，其中，从第二视角测量该物体。在以该第二设置点进行了测 量之后，以这样的方式参照所生成的点云，即，在相互坐标系中提供它们，并且通过 将它们集合起来，可以执行该物体的扩展的重构（具有从不同视角获取的多个物体表 面）。

在最后的处理步骤67中，根据全部已执行的扫描和所测量的单点，计算针对该 物体的表面并且附加地计算针对该物体的体积。这可以执行，例如，因为根据每一个 点云来近似化区域并且借助于关联的单点对位置进行调整。接着，将这些区域连接起 来，以使得由个体区域获得表示该表面的连贯的区域，根据其形状和范围，可以得到 针对该物体的体积含量。

显见的是，这些例示图仅示意性地示出了可能的示例性实施方式。根据本发明， 不同方法彼此可以组合，并且与用于大地目标测量的方法和装置和与现有技术的测量 装置（具体地，全站仪或多测站）相组合。