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Dokumentenidentifikation DE10125710B4 10.02.2005
Titel Zielobjekt für ein fotogrammetrisches, analytisches Meßsystem
Anmelder Pentax Corp., Tokio/Tokyo, JP
Erfinder Sakai, Teruo, Tokio/Tokyo, JP;
Kaneko, Atsumi, Tokio/Tokyo, JP
Vertreter Schaumburg, Thoenes, Thurn, Landskron, 81679 München
DE-Anmeldedatum 25.05.2001
DE-Aktenzeichen 10125710
Offenlegungstag 29.11.2001
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 10.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.02.2005
IPC-Hauptklasse G01C 15/06
IPC-Nebenklasse G01C 11/00   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Zielobjekt für ein fotogrammetrisches, analytisches Messsystem, in dem eine Vermessungskarte auf Grundlage eines Satzes von aus verschiedenen Aufnahmepositionen fotografierten Bildern gefertigt wird.

Eine Fotogrammetrie oder Bildmessung wird beispielsweise am Ort eines Verkehrsunfalls vorgenommen. Der Unfallort wird mit einer Kamera von mindestens zwei verschiedenen Standorten aus fotografiert. Auf Grundlage eines Satzes der von den verschiedenen Standorten aus fotografierten Bilder wird eine Vermessungskarte des Unfallorts hergestellt. An einem Fotogrammetrieort, beispielsweise vorstehend genanntem Unfallort, wird dabei ein Zielobjekt platziert, um die Positionsdaten der Kamera zu berechnen, die den Standorten entsprechen, an denen die Bilder aufgenommen werden. Das Zielobjekt enthält drei Standardpunktelemente (Anzeigeelemente). Die drei Standardpunktelemente bestehen aus einem Material hoher Luminanz oder Leuchtdichte. Der Anteil des auftreffenden Lichtes, der von diesem Material reflektiert wird, ist so erhöht, was die Erkennung der Standardpunktelemente in den fotografierten Bildern erleichtert.

Der Fotogrammetrieort wird zusammen mit dem Zielobjekt mit einer Kamera in verschiedenen Positionen und unter verschiedenen Winkeln fotografiert. Die so aufgenommenen Bilder werden in eine Vielzahl digitaler Bilddaten gewandelt, die in einem Speicher eines Rechnersystems gespeichert werden. Aus der Vielzahl der digitalen Bilddaten wird dann ein Paar Datensätze ausgewählt und auf einem an das Rechnersystem angeschlossenen Sichtgerät, z.B. einem Monitor dargestellt.

In einem der beiden Datensätze wird ein vorgegebener Messpunkt und in dem anderen Datensatz ein entsprechender Messpunkt ausgewählt. Diese Auswahl erfolgt über einen Positionsanzeiger oder Cursor, indem ein als "Maus" bezeichnetes Handeingabegerät betätigt wird. Diese Operation wird so oft wiederholt, bis mehrere Messpunktpaare ausgewählt sind. Anschließend wird auf Grundlage von Positionsdaten der Standardpunkte und der angezeigten Messpunkte eine Reihe von vorbestimmten Operationen durchgeführt, mit denen eine Vermessungskarte des Fotogrammetrieorts erzeugt wird.

Neben den Positionsdaten und den Standardpunktelementen sind für die vorstehend genannten Operationen Daten erforderlich, welche die Positionierung des Zielobjekts berücksichtigen. Das für das oben beschriebene fotogrammetrische, analytische Messsystem bestimmte Zielobjekt ist deshalb mit Sensoren, z.B. einem Neigungssensor, einem Azimutsensor etc. ausgestattet. Die von diesen Sensoren stammenden Informationen werden genutzt, um die die Position des Zielobjekts berücksichtigenden Daten zu erzeugen. Die auf die Position des Zielobjekts bezogenen Daten werden während des Fotografierens über eine in dem Zielobjekt vorgesehene Antenne auf die Kamera übertragen. Nachdem die Kamera die Daten empfangen hat, werden diese mit den aufgenommenen Bilddaten in einem Speicher eines in der Kamera enthaltenen Prozessors gespeichert.

Für gewöhnlich ist bei der Aufnahme des Fotogrammetrieorts ein vorbestimmter Abstand zwischen Zielobjekt und Kameraposition vorhanden. Das Zielobjekt ist dabei auf einer Straßenoberfläche des Fotogrammetrieorts und die Kamera in einer vorbestimmten Höhe über der Straßenoberfläche angeordnet. Um eine hochempfindliche Übertragung von der Antenne an die Kamera zu gewährleisten, kann eine Stabantenne eingesetzt werden.

Da jedoch die Stabantenne weiter hervorsteht als andere Komponenten des Zielobjekts, besteht die Gefahr, dass man beim Tragen des Zielobjekts an die Stabantenne anstößt, oder dass der Stabantenne beim Absetzen des Zielobjekts auf der Straße versehentlich ein Fußtritt gegeben wird. Es besteht also das Problem, dass die Stabantenne leicht bricht. Aufgrund der Anordnung der Standardpunktelemente, der Stabantenne und der Kamera zueinander besteht überdies die Gefahr, dass die Standardpunktelemente von der Stabantenne verdeckt sind, so dass die Standardpunktelemente möglicherweise nicht fotografiert werden. Ist dies der Fall, so können keine genauen Positionsdaten der Standardpunktelemente erhalten werden und die oben erläuterte Anfertigung einer Vermessungskarte ist nicht möglich.

Ein Messsystem mit einem Zielobjekt vorstehend beschriebener Art ist in JP 2000-111342 A beschrieben.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für ein fotogrammetrisches, analytisches Messsystem bestehendes Zielobjekt anzugeben, das eine Antenne hat, die zuverlässig Daten an eine Kamera überträgt, ohne Anzeigeelemente des Zielobjekts zu stören.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch den Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die von den Sensoren erfassten Daten werden von der Rahmenantenne ausgesendet. Die Größe des überstehenden Teils, in dem die Antenne vorgesehen ist, kann so geändert werden, dass das Überstehen gegenüber anderen Komponenten des Zielobjekts verringert ist. Das erste Anzeigeelement ist in dem fotografierten Bild nicht durch die Antenne gestört, indem der überstehende Teil auf dem Kasten so angeordnet wird, dass der erste und der zweite Abstand die im Anspruch 1 angegebene Beziehung erfüllen.

Da der überstehende Teil in seiner Größe verringert ist, besteht nicht die Gefahr, dass er beim Tragen oder beim Absetzen des Zielobjekts an einem Fotogrammetrieort durch einen Schlag oder einen Tritt unbeabsichtigt bricht.

Da gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Gesamtlänge des zu der Rahmenantenne gewickelten Drahtes etwa die Hälfte der Wellenlänge einer von der Rahmenantenne ausgesendeten Funkwelle beträgt, der Innendurchmesser der Leiterwicklung in einem Bereich zwischen etwa 25 mm bis 50 mm liegt und der in Längsrichtung gemessene Abstand zwischen der vorbestimmten Ebene und der Rahmenantenne auf einen Wert größer oder gleich etwa 8 mm eingestellt ist, erhält man eine vorbestimmte Kommunikationsentfernung der Antenne derart, dass die für die fotogrammetrische, analytische Messung verwendeten Daten zuverlässig von dem Zielobjekt an eine externe Vorrichtung, z.B. eine Kamera übertragen werden können.

Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der Figuren näher erläutert. Darin zeigen:

1 eine perspektivische Darstellung zur Erläuterung, wie das für das fotogrammetrische, analytische Messsystem bestimmte Zielobjekt, ein Objekt und eine Kamera zueinander angeordnet sind,

2 ein in einer ersten Aufnahmeposition nach 1 aufgenommenes Bild,

3 ein in einer zweiten Aufnahmeposition nach 1 aufgenommenes Bild,

4 eine Darstellung zur Erläuterung, wie eine Standardskala und das erste und das zweite Bild nach 2 bzw. 3 zueinander angeordnet sind,

5 ein Flussdiagramm einer Routine zum Erzeugen einer fotogrammetrischen Karte auf Grundlage der in den 2 und 3 gezeigten Bilder,

6 eine Darstellung dreidimensionaler Koordinaten, basierend auf einer Ebene, in der die Standardskala liegt,

7 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Zielobjekts in der Draufsicht,

8 eine vergrößerte Seitenansicht des Zielobjekts, von der Seite eines ersten Stabs aus betrachtet,

9 eine vergrößerte Draufsicht auf einen Steuerungskasten und andere diesen umgebende Komponenten,

10 eine teilweise in Längsrichtung geschnittene Darstellung des Steuerungskastens,

11 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines in dem Steuerungskasten vorgesehenen Rahmens, in dem eine Batteriehalterung vorgesehen ist,

12 eine perspektivische Darstellung eines Teils des Rahmens, in dem Neigungssensoren vorgesehen sind,

13 eine vergrößerte, geschnittene Ansicht einer Antennenhaltereinheit und weiterer um diese herum angeordneter Komponenten des Zielobjekts gemäß erstem Ausführungsbeispiels,

14 eine Tabelle mit experimentellen Ergebnissen hinsichtlich des Zusammenhangs zwischen den Parametern einer Rahmenantenne,

15 eine vergrößerte, geschnittene Ansicht einer Antennenhaltereinheit eines Zielobjekts gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

16 eine vergrößerte, geschnittene Ansicht einer Antennenhaltereinheit eines Zielobjekts gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

1 zeigt schematisch ein fotogrammetrisches Messsystem, bei dem ein Zielobjekt verwendet wird, das ein Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. In 1 befindet sich ein Würfelobjekt 102 an einem fotogrammetrisch zu vermessenden Ort. Neben dem Würfelobjekt 102 ist ein Zielobjekt 10 angeordnet. Das Zielobjekt 10 und das Würfelobjekt 102 werden mit einer Kamera 100 aus zwei verschiedenen Richtungen fotografiert. Wie in 1 gezeigt, fotografiert dabei die Kamera 100 das Zielobjekt 10 und das Würfelobjekt 102 zunächst aus einer mit durchgezogenen Linien dargestellten ersten Aufnahmeposition und dann aus einer mit gestrichelten Linien angedeuteten zweiten Aufnahmeposition M2. In der ersten Aufnahmeposition M1 ist die optische Achse der Kamera 100 mit O1 und in der zweiten Aufnahmeposition M2 mit O2 bezeichnet.

Die beiden Aufnahmepositionen M1 und M2 können jeweils als hinterer Hauptpunkt einer Aufnahmeoptik der Kamera 100 festgelegt werden.

Das Zielobjekt 10 enthält zwei Stäbe, die eine L-Form bilden. So sind die beiden Stäbe derart miteinander verbunden, dass ein Ende des einen Stabs mit einem Ende des anderen Stabs verbunden ist.

Auf dem Zielobjekt 10 sind drei Standardpunktelemente P1, P2, P3 und drei Hilfspunktelemente angebracht. In den aufgenommenen Bildern definieren die Standardpunktelemente P1, P2 und P3 Standardpunkte und die Hilfspunktelemente Hilfspunkte.

Die Standardpunktelemente P1, P2 und P3 sind an den drei Scheiteln einer durch das Zielobjekt 10 festgelegten Dreiecksform angeordnet. Die durch die Standardpunkte P1, P2 und P3 definierte Ebene bildet eine Standardebene. Ein Abstand zwischen dem Standardpunktelement P1 und dem Standardpunktelement P2 der vorbestimmten Länge L dient als Standardmesslänge. Der Abstand zwischen den Standardpunktelementen P1 und P3 ist gleich dem Abstand der Standardpunktelemente P1 und P2. Der Winkel zwischen der Seite, die zwischen den Standardpunkten P1 und P2 verläuft, und der Seite, die zwischen den Standardpunkten P1 und P3 verläuft, beträgt 90°.

2 zeigt ein erstes Bild, das von der Kamera 100 in der ersten Aufnahmeposition M1 aufgenommen worden ist. Wie aus 2 hervorgeht, ist auf dem ersten Bild ein rechtwinkliges Koordinatensystem x1-y1 festgelegt, dessen Ursprung c1 in der Mitte des aufgenommenen ersten Bildes liegt. In diesem Koordinatensystem werden die Standardpunkte P1, P2 und P3 durch die Koordinaten p11(px11, py11), p12(px12, py12) bzw. p13(px13, py13) dargestellt.

3 zeigt ein zweites Bild, das mit der Kamera 100 in der zweiten Aufnahmeposition M2 aufgenommen worden ist. Wie aus 3 hervorgeht, ist auf dem zweiten Bild ein rechtwinkliges Koordinatensystem x2-y2 festgelegt, dessen Ursprung c2 in der Mitte des aufgenommenen zweiten Bildes liegt. In diesem Koordinatensystem werden die Standardpunktelemente P1, P2 und P3 durch die Koordinaten p21(px21, py21), p22(px22, py22) bzw. p23(px23, py23) dargestellt.

Wie in den 2 und 3 gezeigt, wird jede Koordinate der Standardpunktelemente P1, P2 und P3 dargestellt durch pij(pxij, pyij). Die Variable i gibt dabei die Nummer des Bildes an. Ist i auf 1 gesetzt, so gibt dies das erste Bild nach 2 an. Ist dagegen i auf 2 gesetzt, so gibt dies das zweite Bild nach 3 an. Die Variable j bezeichnet die Nummer des Standardpunktelementes. In diesem Ausführungsbeispiel variiert die Variable j zwischen 1, 2 und 3.

4 zeigt, wie das Zielobjekt 10, die Kamera 100 sowie das erste und das zweite Bild dreidimensional zueinander angeordnet sind. Das Zielobjekt 10 wird dabei auf Grundlage des ersten und des zweiten Bildes, die sich in der ersten Aufnahmeposition M1 bzw. der zweiten Aufnahmeposition M2 befinden, relativ reproduziert. Jedoch ist auch die Größe des Zielobjekts 10 relativ. Die durch die Standardpunktelemente P1 und P2 definierte Seite ist deshalb mit L' bezeichnet. Die durch die Standardpunktelemente P1, P2 und P3 festgelegte Standardebene ist in 4 durch den schraffierten Bereich dargestellt.

Um die dreidimensionalen Koordinaten des Würfelobjekts 102 zu berechnen, ist es erforderlich, ein dreidimensionales Koordinatensystem X-Y-Z, wie in 4 gezeigt, zu erzeugen. Die auf dem ersten und zweiten Bild aufgezeichneten Standardpunktelemente P1, P2 und P3 müssen in ihrer Position bezüglich dieses dreidimensionalen Koordinatensystems festgelegt werden. Das dreidimensionale Koordinatensystem X-Y-Z ist ein rechtshändiges Koordinatensystem.

Wie in 4 gezeigt, befindet sich der Ursprung des dreidimensionalen Koordinatensystems X-Y-Z in der ersten Aufnahmeposition M1. Die erste Aufnahmeposition M1 wird also durch die Ursprungskoordinaten (0, 0, 0) des dreidimensionalen Koordinatensystems X-Y-Z dargestellt. Weiterhin fällt die Z-Achse des dreidimensionalen Koordinatensystems X-Y-Z mit der optischen Achse O1 der in der ersten Aufnahmeposition M1 angeordneten Kamera 100 zusammen, dargestellt durch Winkelkoordinaten (0, 0, 0).

Die zweite Aufnahmeposition M2 wird dargestellt durch Koordinaten (X0, Y0, Z0). Die Koordinaten (X0, Y0, Z0) geben die Größe der Änderung von der ersten Aufnahmeposition M1 zur zweiten Aufnahmeposition M2 an. Die optische Achse O2 der in der zweiten Aufnahmeposition M2 angeordneten Kamera 100 wird durch Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) dargestellt. Die optische Achse O2 der Kamera 100 definiert also Winkel &agr;, &bgr; und &ggr; gegenüber der X-Achse, der Y-Achse bzw. der Z-Achse des dreidimensionalen Koordinatensystems X-Y-Z.

Die Standardpunktelemente P1, P2 und P3 des Zielobjekts 10 werden durch dreidimensionale Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) (j = 1, 2, 3) festgelegt. Wie in 4 gezeigt, sind jedes der Standardpunktelemente [P1(PX1, PY1, PZ1), P2(PX2, PY2, PZ2) und P3(PX3, PY3, PZ3)], der Bildpunkt [p11(px11, py11), p12(px12, py12), p13(px13, py13)] des zugehörigen, auf dem ersten Bild aufgezeichneten Referenzpunktes und der hintere Hauptpunkt M1 der Kamera 100 jeweils in einer Linie auf einer geradlinigen Achse angeordnet. Entsprechend sind jeder der Referenzpunkte [P1(PX1, PY1, PZ1), P2(PX2, PY2, PZ2) und P3(PX3, PY3, PZ3)], der Bildpunkt [p21(px21, py21), p22(px22, py22), p23(px223, py23)] des zugehörigen, auf dem zweiten Bild aufgezeichneten Referenzpunktes und der hintere Hauptpunkt M2 der Kamera 100 jeweils in einer Linie auf einer geradlinigen Achse angeordnet.

Die dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) erhält man folglich aus folgenden kolinearen Gleichungen:

worin: a11 = cos&bgr; · sin&ggr; a12 = –cos&bgr; · sin&ggr; a13 = sin&bgr; a21 = cos&agr; · sin&ggr; + sin&agr; · sin&bgr; · cos&ggr; a22 = cos&agr; · cos&bgr; – sin&agr; · sin&bgr; · sin&ggr; a23 = –sin&agr; · cos&bgr; a31 = sin&agr; · sin&ggr; + cos&agr; · sin&bgr; · cos&ggr; a32 = sin&agr; · cos&ggr; + cos&agr; · sin&bgr; · sin&ggr; a33 = cos&agr; · cos&bgr;

In diesen Gleichungen bezeichnet C eine Hauptbrennweite der Kamera 100, die definiert ist als Abstand zwischen dem hinteren Hauptpunkt M1 und dem Aufnahmezentrum c1 des ersten Bildes bzw. als Abstand zwischen dem hinteren Hauptpunkt M2 und dem Aufnahmezentrum c2 des zweiten Bildes.

5 zeigt ein Flussdiagramm einer fotogrammetrischen Messroutine, die in einem Computer ausgeführt wird. In dieser Routine wird eine Vermessungskarte auf Grundlage der beiden, in den 2 und 3 dargestellten Bilder entwickelt. In dieser Routine wird ein Satz Bildnummern entsprechend dem ersten und dem zweiten Bild von einem Benutzer ausgewählt. Auf dem Bildschirm eines mit dem Computer verbundenen Monitors werden das erste und das zweite Bild dargestellt.

In Schritt S101 werden als auf die dreidimensionalen Koordinaten (X0, Y0, Z0) der zweiten Aufnahmeposition M2 bezogene Daten geeignete Anfangswerte (außer Null) über ein Eingabegerät, z.B. eine Tastatur, in den Computer eingegeben. Entsprechend werden als Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) geeignete Anfangswerte (außer Null) in den Computer eingegeben.

In Schritt S102 werden die jeweiligen Referenzpunkte pij(pxij, pyij) nacheinander in den beiden auf dem Monitor dargestellten Bildern mit einem über eine Maus betätigten Cursor bestimmt. Die beiden Koordinatensätze p11(px11, py11) und p21(px21, px21), die beiden Koordinatensätze p12(px12, py12)) und p22(px22, py22) sowie die beiden Koordinatensätze p13(px13, py13) und p23(px23, py23) werden temporär in einem Speicher des Computers gespeichert.

Nach Bestimmen der Punkte pij(pxij, pyij) in Schritt S102 fährt der Steuerablauf mit Schritt S103 fort, in dem ein Zähler k auf 1 gesetzt wird. Dann wird in Schritt S104 ein geeigneter Punkt Q1(k=1) des Würfelobjektes 102 ausgewählt (vgl. 1), und es werden in dem ersten und dem zweiten Bild des Monitors dargestellte Bildpunkte qik (vgl. 2 und 3) des ausgewählten Punkts Q1 mit dem über die Maus betätigten Cursor bestimmt. Die beiden Koordinatensätze q11(qx11, qy11) und q21(qx21, qy21) des Bildpunkts Q1 werden temporär in dem Speicher des Computers gespeichert.

Die Anordnung des geeignet ausgewählten Punkts Q1(k=1), der Bildpunkte qik und der beiden Aufnahmepositionen M1, M2 zueinander ist ähnlich der Anordnung des Standardpunktelementes Pj, der Referenzpunkte pij in dem ersten und dem zweiten Bild und den beiden Aufnahmepositionen M1, M2 zueinander. Der Punkt Q1(k=1), die Bildpunkte qik und die beiden Aufnahmepositionen M1, M2 sind nämlich in einer geraden Linie angeordnet. Folglich können die dreidimensionalen Koordinaten Qj(QXj, QYj, QZj) durch die vorstehend genannten kolinearen Gleichungen bestimmt werden.

In Schritt S105 werden die kolinearen Gleichungen auf Grundlage der in dem Speicher gespeicherten Koordinatendaten gelöst, so dass die dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) der Standardpunktelemente P1, P2 und P3, die dreidimensionalen Koordinaten Q1(QX1, QY1, QZ1) des Objektpunkts Q1, die dreidimensionalen Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) sowie die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) näherungsweise abgeschätzt werden. Durch Wiederholen der auf den kolinearen Gleichungen basierenden näherungsweisen Berechnung, werden die Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) und die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) ausreichend approximiert.

Die dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) der Standardpunktelemente Pj werden also auf Grundlage der zweidimensionalen Koordinaten p1j(px1j, py1j) in dem ersten Bild und der zweidimensionalen Koordinaten p2j(px2j, py2j) in dem zweiten Bild berechnet. Entsprechend werden die dreidimensionalen Koordinaten Q1(QX1, QY1, QZ1) des Objektpunkts Q1 auf Grundlage der zweidimensionalen Koordinaten q1k(qx1k, qy1k) des Objektpunkts Q1 in dem ersten Bild und der zweidimensionalen Koordinaten q2k(qx2k, qy2k) des Objektpunkts Q1 in dem zweiten Bild berechnet. So werden die dreidimensionalen Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) und die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) approximativ abgeschätzt.

In Schritt S106 wird ein Kompensationsmultiplikator oder -faktor m berechnet. Der Kompensationsfaktor dient dazu, eine auf die dreidimensionalen Koordinaten bezogene relative Länge in eine tatsächliche Länge umzusetzen. Der Kompensationsfaktor m wird wie folgt berechnet: m = L/L'

Wie in 1 gezeigt, ist L die tatsächliche Länge zwischen den Standardpunktelementen P1, P2 und P3, während L' die relative Länge ist, die man aus den ermittelten dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) erhält. Der Zusammenhang zwischen tatsächlicher Länge L und relativer Länge L' ist durch folgende Gleichung gegeben: L = L' × m (m: Kompensationsfaktor)

In Schritt S107 wird unter Verwendung des Kompensationsfaktors m eine Skalierung zwischen den ermittelten dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) und Q1(QX1, QY1, QZ1) vorgenommen, um zwischen ihnen einen genauen räumlichen Zusammenhang zu erhalten.

Dann wird in Schritt S108 das dreidimensionale Koordinatensystem X-Y-Z in ein dreidimensionales Koordinatensystem X'-Y'-Z' transformiert, das in 6 gezeigt ist. Wie aus 6 hervorgeht, befindet sich der Ursprung des dreidimensionalen Koordinatensystems X'-Y'-Z' an dem Standardpunktelement P1. Die X'-Achse des dreidimensionalen Koordinatensystems X'-Y'-Z' ist durch eine die beiden Standardpunktelemente P1 und P2 verbindende gerade Linie festgelegt. Die X'-Achse und die Z'-Achse des Koordinatensystems legen eine Ebene Ps fest, die den schraffiert dargestellten, dreieckigen Referenzbereich enthält, der durch die Referenzpunkte P1, P2 und P3 festgelegt ist. In dem in 6 gezeigten Beispiel fällt der Ursprung des Koordinatensystems X'-Y'-Z' mit dem Referenzpunkt P1 zusammen. Der Ursprung kann sich jedoch an einer beliebigen Stelle in der Ebene Ps befinden.

In Schritt S109 wird die X'-Z'-Ebene Ps, in der die Referenzpunkte P1, P2 und P3 sowie die Objektpunkte Q1 und Q2 aufgezeichnet werden, als Vermessungskarte auf dem Monitor dargestellt. Es kann auch die X'-Y'-Ebene oder die Y'-Z'-Ebene als Vermessungskarte dargestellt werden. Außerdem kann basierend auf dem dreidimensionalen X'-Y'-Z'-Koordinatensystem auch eine stereoskopische, perspektivische Ansicht als Vermessungskarte dargestellt werden.

In Schritt S110 wird dann ermittelt, ob ein weiterer Satz von Punkten q2k und q2k bezüglich des Würfelobjekts 102 bestimmt werden soll oder nicht. Soll ein weiterer Satz von Punkten q1k und q2k bestimmt werden, so wird mit Schritt S111 fortgefahren, in dem der Zähler k um 1 erhöht wird. Der Steuerablauf kehrt dann zu Schritt S104 zurück. In Schritt S104 wird ein geeigneter Punkt Q2(k=2) des Würfelobjekts 102 ausgewählt, und es werden zwei Koordinatensätze q12(qx12, qy12) und q22(qx22, qy22) des Bildpunkts Q2 temporär in dem Speicher des Computers gespeichert.

In Schritt S105 werden die oben genannten kolinearen Gleichungen auf Grundlage der in dem Speicher gespeicherten Koordinatendaten, d.h. der zweidimensionalen Koordinaten p1j(px1j, py1j), p2j(px2j, py2j), und der zweidimensionalen Koordinaten q1k(qx1k, qy1k), q2k(qx2k, qy2k) gelöst. Die dreidimensionalen Koordinaten Pj(PXj, PYj, PZj) der Standardpunktelemente P1, P2 und P3, die dreidimensionalen Koordinaten Qk(QXk, QYk, QZk) der Objektpunkte Q1 und Q2, die dreidimensionalen Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) sowie die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) werden so approximativ geschätzt. Durch Wiederholen der auf den kolinearen Gleichungen beruhenden näherungsweisen Berechnung werden so die Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) und die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) ausreichend approximiert.

Mit Zunahme geeignet ausgewählter Punkte des Würfelobjekts 102 nimmt die Genauigkeit zu, mit der die dreidimensionalen Koordinatendaten (X0, Y0, Z0) und die Winkelkoordinaten (&agr;, &bgr;, &ggr;) abgeschätzt werden. In der oben erläuterten approximativen Berechnung sind mindestens fünf Sätze zweidimensionaler Koordinatendaten einschließlich der zweidimensionalen Koordinatendaten der Standardpunktelemente P1, P2, P3 erforderlich.

7 zeigt eine Draufsicht des Zielobjekts 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel. 7 zeigt das Zielobjekt 10 in einer Betriebsstellung, wie es an einem fotogrammetrisch zu vermessenden Ort eingesetzt wird. Aus Gründen der klareren Darstellung sind Teile des Zielobjekts 10 in 7 weggelassen. Das Zielobjekt 10 enthält einen ersten Stab 12 und einen zweiten Stab 14. Wie aus 7 hervorgeht, hat das Zielobjekt 10 in der Betriebsstellung eine L-Form. Die beiden Stäbe 12, 14 bestehen aus Metall. Sie haben jeweils die Form eines quadratischen, hohlen Prismas. Auf die gesamte Außenfläche jedes der beiden Stäbe 12, 14 ist eine nicht-reflektierende Schicht aufgebracht. Die beiden Stäbe 12, 14 haben jeweils eine Breite der Abmessung LW.

Ein Steuerungskasten 20 hat die Form eines Parallelepipeds und besteht aus Metall. Die nicht-reflektierende Schicht ist auf die gesamte Außenfläche des Steuerungskastens 20 aufgebracht. Eine Seitenfläche 20R des Steuerungskastens 20 ist so an einer Seitenfläche 12R des ersten Stabs 12 angebracht, dass der Steuerkasten 20 an dem ersten Stab 12 befestigt ist. Eine Seitenfläche 20S des Steuerungskastens 20 ist an die Seitenfläche 20R gekoppelt und senkrecht zu dieser. Befindet sich das Zielobjekt 10 in Betriebsstellung, so ist die Seitenfläche 20S in Kontakt mit einer Seitenfläche 14S des zweiten Stabs 14 nahe dessen einem Ende.

Eine Seitenfläche 20T des Steuerungskastens 20 ist parallel zur Seitenfläche 20R. An einem Teil nahe der Ecke des Steuerungskastens 20, an der die Seitenfläche 20S und 20T im rechten Winkel aufeinanderstoßen, ist der zweite Stab 14 über eine Gelenkeinheit 30 drehbar an dem Steuerungskasten 20 montiert. Der zweite Stab 14 kann um eine Achse geschwenkt werden, die senkrecht zu einer Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 verläuft. Die Gelenkeinheit 30 enthält ein Drehelement 31. Dessen Längsrichtung verläuft senkrecht zu einer Deckfläche 12U des ersten Stabs 12 und zu einer Deckfläche 14U des zweiten Stabs 14. Das Drehelement 31 befindet sich zwischen den beiden Enden des zweiten Stabs 14 in der Nähe eines der beiden Enden.

In dem Steuerungskasten 20 sind Batterien und Sensoren montiert, z.B. ein Neigungssensor, ein Azimutsensor etc. Weiterhin ist an der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 eine Antennenhaltereinheit 21 angeordnet. Eine Rahmen- oder Loopantenne, die aus den eben genannten Sensoren stammende Signale an eine Kamera überträgt, ist in der Antennenhaltereinheit 21 montiert. Der Steuerungskasten 20 und die Antennenhaltereinheit 21 werden weiter unten im Detail erläutert.

Wie in 7 gezeigt, sind an der Deckfläche des Zielobjekts 10, also an den Deckflächen 12U, 14U der Stäbe 12, 14 drei Standardpunktelemente 41, 44 und 46 sowie drei Hilfspunktelemente 42, 43 und 45 montiert. Das Standardpunktelement 41 und die Hilfspunktelemente 42, 43 befinden sich auf der Deckfläche 12U des ersten Stabs 12. Dagegen befinden sich die Standardpunktelemente 44, 46 und das Hilfspunktelement 45 auf der Deckfläche 14U des zweiten Stabs 14. Auf der Deckfläche 14U ist das Standardpunktelement 44 zwischen einem Teil nahe dem Drehelement 31 und dem Ende des zweiten Stabs 14 angeordnet, das sich nahe dem ersten Stab 12 befindet. Die Standardpunktelemente 41, 44, 46 und die Hilfspunktelemente 42, 43, 45 sind jeweils als kreisförmige Platte ausgebildet. Ihre Durchmesser sind identisch und kleiner als die Breite LW der beiden Stäbe 12, 14.

Auf den Standardpunktelementen 41, 44, 46 und den Hilfspunktelementen 42, 43, 45 ist eine reflektierende Schicht aufgebracht. Die Standardpunktelemente 41, 44, 46 und die Hilfspunktelemente 42, 43, 45 sind von nicht-reflektierenden Elementen 51, 54, 56, 52, 53 bzw. 55 umgeben. Die nicht-reflektierenden Elemente sind schwarz gefärbte, kreisförmige Platten.

Befindet sich das Zielobjekt, wie in 7 gezeigt, an dem Fotogrammetrieort in der Betriebsstellung, so sind die Hilfspunktelemente 42 und 43 so angeordnet, dass ihre Mittelpunkte auf einer ersten geraden, zur Längsachse des ersten Stabs 12 parallelen Linie angeordnet sind, die den Mittelpunkt des Standardpunktelementes 43 und den des Standardpunktelementes 54 miteinander verbindet. Entsprechend ist das Hilfspunktelement 45 so angeordnet, dass sein Mittelpunkt auf einer zweiten geraden, zur Längsachse des zweiten Stabs 14 parallelen Linie liegt, die den Mittelpunkt des Standardpunktelementes 44 und den des Standardpunktelementes 46 miteinander verbindet. So sind auf der durch die Standardpunktelemente 41 und 44 festgelegten ersten geraden Linie zwei Hilfspunkte (42 und 43) angeordnet, während auf der durch die Standardpunkteelemente 44 und 46 festgelegten zweiten geraden Linie ein Hilfspunkt (45) vorhanden ist.

Der Abstand zwischen dem Standardpunktelement 41 und dem Hilfspunktelement 42, der Abstand zwischen den Hilfspunktelementen 42 und 43 und der Abstand zwischen dem Hilfspunktelement 43 und dem Standardpunktelement 44 sind gleich. Entsprechend sind der Abstand zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Hilfspunktelement 45 und der Abstand zwischen dem Hilfspunktelement 45 und dem Standardpunktelement 46 gleich.

Die Standardpunktelemente 41, 44, 46 und die Hilfspunktelemente 42, 43, 45 legen eine Standardebene der fotogrammetrischen, analytischen Messung fest. Außerdem legen die Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks, deren Scheitel die Standardpunktelemente 41, 44, 46 sind, Standardmesslängen fest. So sind die Länge der die Standardpunktelemente 41 und 44 miteinander verbindenden geraden Linie, die Länge der die Standardpunktelemente 44 und 46 miteinander verbindenden geraden Linie sowie die Länge der die Standardpunktelemente 46 und 41 miteinander verbindenden geraden Linie vorbestimmt. Die Längen der vorstehend genannten geraden Linien dienen als Standardmesslängen für die fotogrammetrische, analytische Messung.

Die Betriebsstellung nach 7 wird durch eine Arretiereinheit 60 fixiert. Ferner ist an der Seitenfläche 14T des zweiten Stabs 14 ein Griffmechanismus 70 vorgesehen. Der Griffmechanismus 70 befindet sich zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Hilfspunktelement 45. Ist der zweite Stab 14 aus der Arretiereinheit 60 freigegeben, so wird er schwenkbar. Das Zielobjekt 10 kann dann so zusammengeklappt werden, dass die beiden Stäbe 12 und 14 parallel sind. Der Benutzer kann das zusammengeklappte Zielobjekt 10 einfach tragen, indem er den Griffmechanismus 70 hält.

8 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Teils des Zielobjekts 10, an dem der Steuerungskasten 20 angeordnet ist. Dieser Teil ist in einer Blickrichtung dargestellt, in der man auf die zur Seitenfläche 12 parallele Seitenfläche blickt. 9 ist eine vergrößerte Draufsicht auf den Teil, an dem der Steuerungskasten 20 angeordnet ist. Eine in 8 dargestellte Ebene SP ist die Standardebene, die durch das Standardpunktelement 44, die anderen Standardpunktelemente 41, 46 und die Hilfspunktelemente 42, 43, 45 (vgl. 7) festgelegt ist. Die in 9 dargestellte Länge K1 gibt die Länge einer zu der Ebene SP parallelen geraden Linie an, die das Standardpunktelement 44 und die Antennenhaltereinheit 21 miteinander verbindet. K2 (vgl. 8) gibt den Abstand zwischen der Ebene SP und der Deckfläche der Antennenhaltereinheit 21 senkrecht zu der Ebene SP an. Die Antennenhaltereinheit 21 ist so angeordnet, dass für den Zusammenhang zwischen K1 und K2 folgende Ungleichung gilt: K2 / K1 < tan8°(2)

Wie aus 9 hervorgeht, stimmt der Abstand K1 mit einem Abstand überein, den man erhält, wenn man in der Standardebene SP eine gerade Linie zieht, die den dem Standardpunktelement 44 am nächsten angeordneten Punkt auf dem Außenumfang der Deckfläche der Antennenhaltereinheit 21 mit dem der Antennenhaltereinheit 21 am nächsten gelegenen Punkt auf dem Außenumfang des Standardpunktelementes 44 verbindet.

Wie weiterhin in 9 gezeigt, ist das Standardpunktelement 44 nahe dem Ende des zweiten Stabs 14 angeordnet, das nahe dem Teil ist, der mit dem ersten Stab 12 verbunden ist. Das Hilfspunktelement 43 ist auf dem ersten Stab 12 an einem dem Standardpunktelement 44 benachbarten Teil angeordnet, wenn sich das Zielobjekt 10 in der Betriebsstellung befindet. Das Standardpunktelement 44 und das Hilfspunktelement 43 sind in Längsrichtung des ersten Stabs 12 nahe den Enden des Steuerungskastens 20 angeordnet.

Im Folgenden wird erläutert, wie das Standardpunktelement 44, das Hilfspunktelement 43 und die Antennenhaltereinheit 21 zueinander angeordnet sind. Die in folgender Erläuterung verwendeten geraden Linien und Punkte liegen alle in der gleichen, zur Standardebene SP parallelen Ebene.

Eine erste gerade Linie verbindet das Hilfspunktelement 43 mit dem Standardpunktelement 44. Eine zweite gerade Linie verläuft senkrecht zu einer Achse C10 der Antennenhaltereinheit 21 und der ersten geraden Linie. W1 bezeichnet den Abstand zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Schnittpunkt zwischen erster und zweiter gerader Linie. W2 bezeichnet den Abstand zwischen diesem Schnittpunkt und dem Hilfspunktelement 43. Die Abstände W1 und W2 sind identisch. Die zweite gerade Linie ist eine Halbierungslinie SL eines Abstandes W3 zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Hilfspunktelement 43. Die Achse C10 schneidet die Halbierungslinie SL. Auf der Halbierungslinie SL befindet sich die Achse C10 nahe der Seitenfläche 20T, welche die von dem ersten Stab 12 am weitesten entfernt angeordnete Seite darstellt.

Die vorstehend erläuterte Anordnung der Antennenhaltereinheit 21 hat folgende Wirkung. Befindet sich die Kamera in einer Höhe von etwa 1,4 m oberhalb der Oberfläche, auf der das Zielobjekt 10 angeordnet ist, und in einem Abstand von etwa 10 m von dem Standardpunktelement 44, so verdeckt die Antennenhaltereinheit 21 nicht das Standardpunktelement 44. Auf diese Weise kann stets eine brauchbare Aufnahme gemacht werden.

Für gewöhnlich wird in der fotogrammetrischen, analytischen Messung keine Aufnahme des Fotogrammetrieorts an einer Stelle gemacht, die sich tiefer als 1,4 m über der Oberfläche, auf der das Zielobjekt 10 steht, oder weiter als 10 m von dem Zielobjekt 10 entfernt befindet. Indem die Antennenhaltereinheit 21 auf dem Steuerungskasten 20 so angeordnet ist, dass die oben genannte Ungleichung erfüllt ist und die Achse C10 auf der Halbierungslinie SL liegt, kann an nahezu allen Aufnahmepositionen in der fotogrammetrischen, analytischen Messung verhindert werden, dass das Standardpunktelement 44 von der Antennenhaltereinheit 21 verdeckt wird.

10 zeigt eine vergrößerte Schnittansicht etwa längs der in 7 dargestellten Linie I-I' in Blickrichtung der Pfeile. In dem Steuerungskasten 20 befindet sich ein Rahmen 201, durch den eine Steuerkarte und Sensoren an geeigneten Stellen angeordnet sind, wie weiter unten erläutert wird. Der Rahmen 201 wird hergestellt, indem ein Blech in eine vorbestimmte Form geschnitten wird und einige Teile des so geformten Blechs umgebogen werden. Eine Basis 201A des Rahmens 201 befindet sich in Kontakt mit der Innenfläche eines Bodens 20B des Steuerungskastens 20.

Mehrere Batterien 203 sind in einem Batteriehalter 202 gehalten. In dem Batteriehalter 202 sind die Batterien längs einer Richtung angeordnet, die senkrecht zur Zeichenebene der 10 verläuft. In 10 ist lediglich eine der Batterien 203 dargestellt. Die Batterien versorgen die weiter unten beschriebenen elektronischen Komponenten mit elektrischer Energie. Wie in 11 gezeigt, wird der Rahmen 201 an der Grenze zwischen der Basis 201A und einer Halteebene 201B so geknickt, dass sich die Halteebene 201B in dem Steuerungskasten 20 in einer vorbestimmten Höhe befindet. Die Halteebene 201B hat drei umgebogene Abschnitte 211, 212 und 213. Der Batteriehalter 202 ist auf der Halteebene 201B über in 11 weggelassene Schrauben befestigt und zwischen den umgebogenen Abschnitten 211, 212 und 213 gehalten.

Am Boden 20B des Steuerungskastens 20 ist eine dem Batteriehalter 202 entsprechende Öffnung ausgebildet. Ein Ende eines Batteriedeckels 215 ist an einem für den Batteriedeckel bestimmten Halteelement 216 eingehakt. Der Batteriedeckel 215 kann um das Halteelement 216 geschwenkt werden, an dem das Ende des Batteriedeckels 215 eingehakt ist. An dem anderen Ende des Batteriedeckels 215 ist eine Befestigungsschraube 217 vorgesehen. Der die Öffnung 214 abdeckende Batteriedeckel wird an dem Steuerungskasten 20 befestigt, indem die Befestigungsschraube 217 in ein Befestigungselement 218 geschraubt wird.

Auf der Steuerkarte 220 sind einige Schaltungskomponenten und ein Oszillator 221 vorgesehen, dessen Frequenz 310 MHz beträgt. Eine Hülse 222 ist auf der Basis 201A des Rahmens 201 und eine Hülse 223 auf der Halteebene 201B vorgesehen. Die Steuerkarte 220 ist über Befestigungsschrauben 224, 225 an den Hülsen 222, 223 so befestigt, dass sie sich in einer vorbestimmten Höhe befindet. Eine Rahmen- oder Loopantenne 230 ist an den Oszillator 221 angeschlossen.

Ein Azimutsensor 240 zum Erfassen des Azimuts des Zielobjekts ist an einer Sensorkarte 241 vorgesehen. Die Sensorkarte 241 ist über Hülsen 242, 243, die an der Basis 201A des Rahmens 201 vorgesehen sind, unterhalb der Steuerkarte 220 angeordnet.

Ein Neigungssensor 250 erfasst den Neigungswinkel des Zielobjekts 10 um eine zur Längsrichtung des ersten Stabs (vgl. 7) parallele Achse. Ein Neigungssensor 260 erfasst den Neigungswinkel des Zielobjekts 10 um eine zur Längsrichtung des zweiten Stabs 14 (vgl. 7) parallele Achse. Der Neigungssensor 250 ist auf einer Sensorkarte 251 und der Neigungssensor 260 auf einer Sensorkarte 261 vorgesehen.

Wie in 12 gezeigt, sind Abschnitte 201C und 201D senkrecht zur Basis 201A umgebogen. Die Sensorkarte 251 ist über Schrauben an den umgebogenen Abschnitten 201C und 201D befestigt. Weiterhin sind Abschnitte 201E und 201F senkrecht zur Basis 201A umgebogen. Die Sensorkarte 261 ist über Schrauben an den umgebogenen Abschnitten 201E und 201F befestigt.

Das Ende des Steuerungskastens 20 auf der Seite des zweiten Stabs 14 und das andere Ende des Steuerungskastens 20 auf der Seite des Hilfspunktelementes 43 (vgl. 7) sind jeweils offen. Der offene Teil auf der Seite des zweiten Stabs 14 ist von einem Abdeckteil 201G abgedeckt, der senkrecht zur Basis 201A gebogen ist. Entsprechend ist der offene Teil auf der Seite des Hilfspunktelementes 43 von einem Abdeckteil 201H abgedeckt, der senkrecht zur Basis 201A umgebogen ist. An den Abdeckteilen 201G, 201H sind mit O-Ringen 271 bzw. 272 Dichtungslagen 273 bzw. 274 angebracht. Dadurch wird verhindert, dass Staub und Wasser von den beiden Enden des Steuerungskastens 20 aus in das Innere des Steuerungskastens 20 gelangt.

Ein Befestigungsteil 201J des Rahmens 201 verbindet die Halteebene 201B und den Abdeckteil 201G miteinander. Der Befestigungsteils 201J ist über eine durch eine Rippe 275 und eine wasserundurchlässige Dichtung 276 gehende Schraube 278 an dem Steuerungskasten 20 befestigt. Der Abdeckteil 201G hat einen Befestigungsteil 201K, der zum Inneren des Steuerkastens 20 hin umgebogen ist. Der Befestigungsteil 201K ist über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 279 gehende Schraube 280 an dem Steuerungskasten 20 befestigt.

Der Abdeckteil 201H hat einen Befestigungsteil 201L, der zum Inneren des Steuerkastens 20 hin umgebogen ist. Der Befestigungsteil 201L befindet sich in Kontakt mit der Innenfläche der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20. Der Befestigungsteil 201L ist über eine durch eine Rippe 281 und eine wasserundurchlässige Dichtung 282 gehende Schraube 283 an dem Steuerungskasten 20 befestigt. Ein dem Befestigungsteil 201L entsprechender Teil der Basis 201A ist über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 284 gehende Schraube 285 an dem Steuerungskasten 20 befestigt.

Ein Stromschalter 290 und eine Schaltertaste 291 sind an dem Abdeckteil 201G vorgesehen. Der Stromschalter 290 befindet sich an der Innenseite des Abdeckteils 201G, während die Schaltertaste 291 an der Außenseite des Abdeckteils 201G angeordnet ist. Wird die Schaltertaste 291 gedrückt, so wird der Stromschalter 290 eingeschaltet, wodurch die Batterien 203 damit beginnen, der Steuerkarte 220, dem Azimutsensor 240, dem Neigungssensor 250, 260 etc. elektrische Energie zuzuführen.

13 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Antennenhaltereinheit 21 und der diese umgebenden Komponenten. Ein Antennenhalter 300 der Antennenhaltereinheit 21 besteht aus einem Kunstharz und hat einen im Wesentlichen zylindrischen Aufbau mit einem Abschnitt 301 großen Durchmessers und einem Abschnitt 302 kleinen Durchmessers. Der Abschnitt 302 und der Abschnitt 301 sind einstückig und koaxial zueinander ausgebildet. Der Abschnitt 301 ist über eine Schraube 303 an der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 befestigt. Im Inneren des Antennenhalters 300 ist ein Durchgangsloch 300A ausgebildet. An der am Abschnitt 301 angeordneten Öffnung des Durchgangslochs 300A ist ein Vorsprung 301A ausgebildet. Der Außendurchmesser des Vorsprungs 301A stimmt mit dem Durchmesser einer Öffnung 20P überein, die an der Deckfläche 20U ausgebildet ist.

Nahe der Öffnung des Durchgangslochs 300A, die sich an dem Abschnitt 302A befindet, ist ein ringförmiger Schlitz 302A ausgebildet. Der Schlitz 302A ist koaxial zu dem mit dem kleinen Durchmesser versehenen Abschnitt 302. In dem Schlitz 302A ist ein Leiter, z.B. ein Draht so zu einer Schleife geformt, dass er eine Rahmen- oder Loopantenne 230 bildet. In dem ersten Ausführungsbeispiel fällt also eine Mittelachse C11 der Rahmenantenne 230 mit den Mittelachsen der Öffnung 20P und des Antennenhalters 300 zusammen. Die Mittelachse C10 (vgl. 12) der Antennenhaltereinheit 21 und die Mittelachse C11 der Rahmenantenne 230 sind also koaxial zueinander angeordnet.

Wie oben erläutert, ist die Rahmenantenne 230 an den Oszillator 221 angeschlossen, dessen Frequenz 310 MHz beträgt. Die Wellenlänge einer von der Rahmenantenne 230 abgestrahlten Funkwelle ist demnach durch folgende Formel (3) festgelegt: &lgr; = C/V(3) worin &lgr;: Wellenlänge (Einheit: m)

C: Geschwindigkeit der Funkwelle (Einheit: m/s)

V: Frequenz (Einheit: Hz)

Die Geschwindigkeit der Funkwelle beträgt 3 × 108 m/s. Die von der Rahmenantenne 230 abgestrahlte Wellenlänge &lgr; beträgt deshalb etwa 0,96 m. Die Gesamtlänge der Rahmenantenne 230 beträgt etwa 0,48 m, so die Hälfte der Wellenlänge &lgr; der ausgesendeten Funkwelle, so dass sich die Rahmenantenne 230 in Resonanz befindet.

In der in 14 dargestellten Tabelle sind die Ergebnisse eines Experimentes angegeben, mit dem die Leistung von Rahmenantennen bewertet wurde. In diesem Experiment wurden Parameter einiger Rahmenantennen auf unterschiedliche Werte eingestellt, und es wurden vorbestimmte Daten von den Rahmenantennen an eine externe Vorrichtung gesendet. Die Parameter waren der Schleifendurchmesser, die Gesamtlänge und die Leiterspulenhöhe. Wie aus der Tabelle nach 14 hervorgeht, sind die in dem Experiment für die Schleifenantennen erhaltenen Ergebnisse in Form von Kommunikationsentfernungen angegeben, für die eine Datenübertragung möglich ist. Die Leiterspulenhöhe gibt den Abstand zwischen der Leiterwicklung und der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 längs einer Richtung senkrecht zur Deckfläche 20U an.

Ist die Gesamtlänge des Leiters, d.h. des Drahtes auf etwa 0,48 m (0,47 bis 0,50 m) und die Leiterspulenhöhe auf 8,0 bis 9,5 mm eingestellt, so wird die Kommunikationsentfernung mit Anstieg des Schleifendurchmessers für gewöhnlich kürzer (vgl. Posten 4, 7, 9, 15 und 18). Wie beispielsweise der Posten 4 zeigt, hat die Rahmenantenne bei einem Schleifendurchmesser von 25 mm, einer Gesamtlänge von 0,48 m und einer Leiterspulenhöhe von 9,5 mm eine Kommunikationsentfernung von 8,5 m bis 10,0 m. Dagegen hat die Rahmenantenne bei einem Schleifendurchmesser von 50 mm, einer Gesamtlänge von 0,47 m und einer Leiterspulenhöhe von 8,0 mm eine Kommunikationsentfernung von 5,0 m, wie der Posten 18 zeigt.

Ist der Schleifendurchmesser auf 40 mm und die Gesamtlänge auf 0,47 m eingestellt, so nimmt die Kommunikationsentfernung mit größer werdender Leiterspulenhöhe zu (vgl. Posten 14 bis 16). So hat die Schleifenantenne beispielsweise bei einem Schleifendurchmesser von 40 mm, einer Gesamtlänge von 0,47 m und einer Leiterspulenhöhe von 4,0 mm eine Kommunikationsentfernung von 2,5 m bis 3,5 m, wie der Posten 14 zeigt. Dagegen zeigt der Posten 16, dass die Antenne unter ähnlichen Bedingungen bezüglich Schleifendurchmesser und Gesamtlänge wie in Posten 14 eine Kommunikationsentfernung von 5,0 bis 6,0 m hat, wenn die Leiterspulenhöhe auf 10,0 mm eingestellt ist.

Wie oben erläutert, wird die Kommunikationsentfernung mit abnehmendem Schleifendurchmesser und zunehmender Leiterspulenhöhe für gewöhnlich größer. In der fotogrammetrischen, analytischen Messung ist es empirisch bekannt, dass man für die Messung geeignete Bilddaten dann erhält, wenn die Aufnahme innerhalb eines Radius von etwa 5 bis 10 m von dem an dem Fotogrammetrieort angeordneten Zielobjekt aus vorgenommen wird. Aus den Ergebnissen des vorstehend erläuterten Experimentes ergibt sich also, dass bei Einstellung des Schleifendurchmessers von etwa 25 bis 50 mm und der Leiterspulenhöhe auf etwa 8,0 bis 9,5 mm eine zufriedenstellende Leistung der Rahmenantenne gegeben ist, wenn die Aufnahme an dem Fotogrammetrieort vorgenommen wird.

Auf Grundlage der Ergebnisse des Experimentes ist in dem ersten Ausführungsbeispiel der Schlitz 302A so ausgebildet, dass die in 13 gezeigte, von der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 aus gemessene Höhe H1 der Rahmenantenne 230 etwa 9,5 mm und der Innendurchmesser D1 der Leiterwicklung etwa 25 mm beträgt, was näherungsweise 1/40 der Wellenlänge &lgr; ist.

Wie in 13 gezeigt, ist eine aus Kunstharz bestehende Antennenabdeckung 304 vorgesehen, die als eine geformte Platte ausgebildet ist. Die Antennenabdeckung 304 ist so angeordnet, dass eine Öffnung der Antennenabdeckung 304 dem Antennenhalter 300 zugewandt ist. Die Endfläche der Antennenabdeckung, die sich auf der Seite der Öffnung befindet, ist in Kontakt mit der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20. Eine wasserundurchlässige Dichtung 305 ist zwischen der Endfläche der Antennenabdeckung 304 und der Deckfläche 20U vorgesehen. An der Außenfläche des Bodens der Antennenabdeckung 304 ist eine Vertiefung 304A ausgebildet. Der Boden der Antennenabdeckung 304 befindet sich dabei auf der der Öffnung entgegengesetzten Seite. Die Antennenabdeckung 304 ist über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 306 gehende Schraube 307 an der Vertiefung an dem Antennenhalter 300 befestigt.

An einer Innenwand der Antennenabdeckung 304 ist eine Stufe 308 derart ausgebildet, dass die Antennenabdeckung 304 über die beiden Abschnitte 301, 302 an dem Antennenhalter 300 anliegt. In der Stufe 308 ist eine der Schraube 303 entsprechende Vertiefung 308A ausgebildet. Der Boden der Antennenabdeckung 304 bedeckt die Öffnung des Durchgangslochs 300A auf der Seite des mit dem kleinen Durchmesser versehenen Abschnitts 302 und den Schlitz 302A. Die Antennenabdeckung 302 schützt also die Rahmenantenne 230 gegenüber dem Außenraum und verhindert dadurch, dass beispielsweise Regenwasser in den Steuerungskasten 20 gelangt.

15 ist eine vergrößerte Ansicht einer Antennenhaltereinheit 400 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. In dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht der Aufbau der anderen Komponenten, d.h. der Komponenten mit Ausnahme der Antennenhaltereinheit 400, dem des Zielobjekts 10 gemäß erstem Ausführungsbeispiel. Die Antennenhaltereinheit 400 ist so angeordnet, dass ein erster Abstand zwischen dem Standardpunktelement 44 (vgl. 8) und der Antennenhaltereinheit 400 entlang der Standardebene SP und ein zweiter Abstand zwischen der Standardebene SP und dem oberen Ende der Antennenhaltereinheit 400 längs der Richtung senkrecht zur Standardebene SP so miteinander in Beziehung stehen, wie dies die oben genannte Gleichung (2) angibt. Der erste Abstand entspricht der Länge K1 und der zweite Abstand der Länge K2.

Auf der Halbierungslinie SL zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Hilfspunktelement 43 befindet sich die Mittelachse der Antennenhaltereinheit 400 nahe der Seitenfläche 20T, welche die von dem ersten Stab 12 am weitesten entfernte Seite darstellt.

Ein aus Gummi bestehender Antennenhalter 401 der Antennenhaltereinheit 400 hat einen zylindrischen Aufbau. Der Antennenhalter 401 ist auf der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 vorgesehen. In dem Antennenhalter 401 ist ein Durchgangsloch 401A ausgebildet. Der Durchmesser des Durchgangslochs 401A ist identisch mit dem Durchmesser einer Öffnung 20Q, die an der Deckfläche 20U ausgebildet ist. An dem oberen Ende des Antennenhalters 401 ist ein Leiter längs eines Bogens des oberen Endes zu einer Schleife geformt und bildet so eine Rahmen- oder Loopantenne 402.

Eine aus Kunstharz bestehende Antennenabdeckung 403 hat einen plattenförmigen Aufbau. In der Antennenabdeckung 403 ist ein Loch 404 ausgebildet, in dem der Antennenhalter 401 anliegt. Ein Bodenende der Antennenabdeckung 403 befindet sich in Kontakt mit der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20. Zwischen diesem Bodenende und der Deckfläche 20U ist eine wasserundurchlässige Dichtung 405 vorgesehen. Ein ringförmiger Schlitz 404A ist an einer Basis des Lochs 404 ausgebildet. Die Rahmenantenne 402 befindet sich in dem Schlitz 404A.

An der Deckfläche der Antennenabdeckung 403 sind Vertiefungen 403A und 403B ausgebildet. Die Antennenabdeckung 403 ist an der Vertiefung 403A über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 406 gehende Schraube 407 und an der Vertiefung 403B über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 408 gehende Schraube 409 an dem Steuerungskasten 20 befestigt.

Unter Bezugnahme auf die Rahmenantenne 402 ist festzustellen, dass die Mittelachse C12 der Leiterwicklung mit der Mittelachse des Antennenhalters 401 zusammenfällt. Entsprechend dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Rahmenantenne 402 an den Oszillator 221 angeschlossen, dessen Frequenz 310 MHz beträgt. Entsprechend der Frequenz des Oszillators 221 ist die Gesamtlänge des Leiters der Rahmenantenne 402 auf etwa 0,48 m setzt, also die Hälfte der Wellenlänge der von der Rahmenantenne abgestrahlten Funkwelle.

Der Antennenhalter 401 ist so angeordnet, dass die von der Deckfläche 20U des Steuerkastens 20 ausgemessene Höhe H2 der Rahmenantenne 402 etwa 9,5 mm beträgt. Der ringförmige Schlitz 404A ist so ausgebildet, dass der Innendurchmesser D2 der Rahmenantenne 402 etwa 25 mm beträgt.

16 zeigt eine vergrößerte Ansicht einer Antennenhaltereinheit 500 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel. In dem dritten Ausführungsbeispiel entsprechen die anderen Komponenten, d.h. die Komponenten mit Ausnahme der Antennenhaltereinheit 500 denen des Zielobjekts 10 gemäß erstem Ausführungsbeispiel.

Die aus Kunstharz bestehende Antennenhaltereinheit 500 hat einen im Wesentlichen scheibenförmigen Aufbau. Im Schnitt hat die Antennenhaltereinheit 500 Trapezform. Die Bodenfläche 501 der Antennenhaltereinheit 500 befindet sich in Kontakt mit der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20. Zwischen der Antennenhaltereinheit 500 und der Deckfläche 20U befindet sich ein O-Ring 502.

An der Deckfläche 503 der Antennenhaltereinheit 500 sind Vertiefungen 503A und 503B ausgebildet. Die Antennenhaltereinheit 500 ist über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 504 gehende Schraube 505, die am Boden der Vertiefung 503A vorgesehen ist, und über eine durch eine wasserundurchlässige Dichtung 506 gehende Schraube 507, die an dem Boden der Vertiefung 503B vorgesehen ist, an dem Steuerkasten 20 befestigt.

Die Antennenhaltereinheit 500 ist so angeordnet, dass ein erster Abstand zwischen dem Standardpunktelement 44 (vgl. 8) und der Antennenhaltereinheit 500 entlang der Standardebene SP und ein zweiter Abstand zwischen der Standardebene SP und dem oberen Ende der Antennenhaltereinheit 500 längs einer zur Standardebene SP senkrechten Richtung so zueinander in Beziehung stehen, wie dies die oben genannte Ungleichung (2) angibt. Der erste Abstand entspricht der Länge K1 und der zweite Abstand der Länge K2.

Entsprechend dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel ist auf der Halbierungslinie SL zwischen dem Standardpunktelement 44 und dem Hilfspunktelement 43 die Mittelachse der Antennenhaltereinheit 500 nahe der Seitenfläche 20T vorgesehen, welche die von dem ersten Stab 12 am weitesten entfernte Seite darstellt.

Eine Rahmen- oder Loopantenne 508 ist in einem Teil nahe der Deckfläche 503 der Antennenhaltereinheit 500 geformt (eingegossen). Die Rahmenantenne 508 wird hergestellt, indem ein Leiter um eine Mittelachse C13 gewickelt wird. Die Rahmenantenne 500 ist über eine Öffnung 20W, die an dem Steuerungskasten 20 ausgebildet ist, an den Oszillator 221 angeschlossen. Die Mittelachse C13 der Rahmenantenne 508 fällt mit der Mittelachse der Antennenhaltereinheit 500 zusammen.

Wie oben erläutert, beträgt die Frequenz des Oszillators 221 310 MHz. Entsprechend dieser Frequenz beträgt die Gesamtlänge des Leiters der Rahmenantenne 508 etwa 0,48 m, d.h. etwa die Hälfte der Wellenlänge der von der Rahmenantenne 508 abgestrahlten Funkwelle. Die Rahmenantenne 508 ist in der Antennenhaltereinheit 500 so geformt (eingegossen), dass der Innendurchmesser D3 etwa 25 mm und eine von der Deckfläche 20U des Steuerungskastens 20 ausgemessene Höhe H3 der Rahmenantenne 508 etwa 9,5 mm beträgt, wenn die Antennenhaltereinheit 500 an der Deckfläche 20U befestigt ist.

Wie aus obiger Beschreibung hervorgeht, stellt die Erfindung ein Zielobjekt für die fotogrammetrische, analytische Messung bereit, von dem zuverlässig Daten an eine Kamera übertragen werden können, ohne dass Anzeigeelemente des Zielobjekts verstellt sind.


Anspruch[de]
  1. Zielobjekt für ein fotogrammetrisches, analytisches Messsystem mit

    einem ersten Stab und einem zweiten Stab, die jeweils an einem Ende miteinander verbunden sind,

    Anzeigeelementen, die in einem mit einer Kamera aufgenommenen Bild erkennbar und auf dem ersten und dem zweiten Stab so angeordnet sind, dass sie eine vorbestimmte Ebene festlegen,

    einem Kasten, in dem Sensoren zum Erfassen von Daten, die zum Berechnen einer Aufnahmeposition der Kamera genutzt werden, enthalten sind und der auf einem der beiden Stäbe nahe den miteinander verbundenen Enden angeordnet ist,

    einer Rahmenantenne, welche die von den Sensoren erfassten Daten an eine externe Einrichtung überträgt, und

    einem überstehenden Teil, in dem die Rahmenantenne angeordnet ist und der auf dem Kasten auf der Seite angeordnet ist, auf der die Anzeigeelemente auf den beiden Stäben angeordnet sind,

    wobei ein in der vorbestimmten Ebene gemessener erster Abstand K1 zwischen einem ersten der Anzeigeelemente, das nahe den miteinander verbundenen Enden angeordnet ist, und dem überstehenden Teil und ein in zu der vorbestimmten Ebene senkrechter Richtung gemessener zweiter Abstand K2 zwischen einer Deckfläche des überstehenden Teils und der vorbestimmten Ebene entsprechend der folgenden Ungleichung zueinander in Beziehung stehen: K2/K1 < tan8°
  2. Zielobjekt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtlänge eines zu der Rahmenantenne gewundenen Leiters etwa gleich der Hälfte der Wellenlänge einer von der Rahmenantenne abgestrahlten Funkwelle ist, dass der Innendurchmesser der Leiterwicklung in einem Bereich von etwa 25 mm bis 50 mm liegt und dass ein in der genannten senkrechten Richtung gemessener Abstand zwischen der vorbestimmten Ebene und der Rahmenantenne gleich oder größer als etwa 8 mm ist.
  3. Zielobjekt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überstehende Teil im Wesentlichen die Form eines Zylinders hat, der koaxial zur Mittelachse der Rahmenantenne angeordnet ist, wobei die Mittelachse auf einer Halbierungslinie zwischen dem ersten Anzeigeelement und einem zweiten Anzeigeelement, das auf dem Stab, an dem der Kasten vorgesehen ist, angeordnet und dem ersten Anzeigeelement benachbart ist, vorgesehen ist.
  4. Zielobjekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der überstehende Teil versehen ist mit einem an der Deckfläche des Kastens befestigten Halteelement, das die Rahmenantenne hält, und einem Abdeckelement, das die Rahmenantenne gegenüber dem Außenraum schützt.
  5. Zielobjekt nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der überstehende Teil auf der Deckfläche des Kastens befestigt ist und aus einem Harz besteht und dass die Rahmenantenne in dem überstehenden Teil eingegossen ist.
  6. Zielobjekt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse in einem Bereich angeordnet ist, in dem die beiden Stäbe einen rechten Winkel oder ein spitzen Winkel bilden.
Es folgen 15 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

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