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KR20130069790A - 원격 제어 유닛에 통합된 카메라를 가진 측지 측량 시스템 - Google Patents

원격 제어 유닛에 통합된 카메라를 가진 측지 측량 시스템 Download PDF

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KR20130069790A
KR20130069790A KR1020137008625A KR20137008625A KR20130069790A KR 20130069790 A KR20130069790 A KR 20130069790A KR 1020137008625 A KR1020137008625 A KR 1020137008625A KR 20137008625 A KR20137008625 A KR 20137008625A KR 20130069790 A KR20130069790 A KR 20130069790A
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South Korea
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camera
target
remote control
control unit
unit
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KR1020137008625A
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한스-마르틴 초크
베르너 리엔하르트
다니엘 닌들
노르베르트 코추르
Original Assignee
라이카 게오시스템스 아게
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Abstract

본 발명은 타깃 위치를 결정하기 위한 위치-발견 유닛(2, 2')을 가지며 타깃들(2)을 규정하기 위한 모바일 타깃 유닛(1)을 가지는 측량 시스템에 관한 것이다.타깃 유닛(1)은 고정밀 국부화 가능 타깃(12, 12', 12'') 및 핸드-헬드 원격 제어 유닛(3)을 가지는 측량 스틱(11)을 가진다. 원격 제어 유닛(3)은 전자 그래픽 디스플레이(9)를 가지며 원격 제어 유닛(3)이 - 장착 상태에서 - 측량 스틱(11)에 끼워맞춰진 타깃(12, 12', 12'')에 대해 고정된 위치에 있도록 측량 스틱(11) 상의 홀더 상에 장착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 리모트 컨트롤(3)은 규정된 슈팅 방향에서 카메라 이미지를 촬영하기 위한 카메라(5)를 포함한다. 또한, 위치-발견 유닛(2, 2') 및 카메라(5)에 대한 데이터 링크를 갖는 이미지 처리 및 평가 유닛이 제공되는 데, 이 유닛은 - 고정 상대 위치 및 규정된 슈팅 방향의 지식으로부터 및 또한 결정된 타깃 위치에 기초하여 - 좌표계에서 카메라(5)로부터 타깃들까지 이미지 데이터를 공간적으로 관련지워질 수 있다.

Description

원격 제어 유닛에 통합된 카메라를 가진 측지 측량 시스템{Geodetic Survey System having a Camera Integrated in a Remote Control Unit}
본 발명은, 청구항 1의 전제부에 따른, 규정된 좌표계에서 타깃 위치를 결정하기 위해 위치 결정 유닛, 특히 토탈 스테이션(total station) 또는 GNSS 모듈을 가지며, 규정된 좌표계에서 타깃 포인트들의 규정 및/또는 위치 결정을 위해 측량 스틱이 장비된 모바일 타깃 유닛을 가지는 측량 시스템, 본 발명에 따른 측량 장치를 위한 청구항 7에 따른 모바일 타깃 유닛, 본 발명에 따른 모바일 타깃 유닛을 위한 청구항 11에 따른 원격 제어 유닛, 및 본 발명에 따른 측량 시스템을 갖는 타깃 포인트의 위치를 규정 및/또는 결정하기 위한 청구항 14에 따른 방법에 관한 것이다.
하나 또는 특히 복수의 타깃 포인트들을 측량하기 위해, 다수의 측지 측량 장치들이 아주 오래전부터 알려져 왔다. 표준 공간 데이터로서, 측정 장치로부터 측량될 타깃 포인트까지의 거리 및 방향, 또는 각도가 이 경우에, 기록되고, 특히 측정 장치의 절대 위치가 가능하게는 기존의 참조 지점들과 함께 획득된다.
이와 같은 측지 측량 장치들의 널리 알려진 예들은 세오돌라이트(theodolite), 타키미터(tachymeter) 또는 토탈 스테이션(total station)으로 구성되고, 이들은 또한 전자 타키미터 또는 컴퓨터 타키미터로서 불린다. 종래 기술의 측지 측량 기구는 예를 들어 공개 문헌 EP 1 686 350에 기재되어 있다. 이와 같은 장치들은 선택된 타깃까지의 방향 및 거리의 결정을 허용하는 전자센서 각도 및 거리 측정 기능들을 가진다. 각도 및 거리량들은 이 경우에 장치의 내부 참조 시스템에서 결정되고, 절대 위치 결정을 위해, 가능하게는 또한 외부 참조 시스템과 상관될 필요가 있을 수 있다.
많은 측지 응용들에 있어서, 지점들이 이들에 특별히 구성된 타깃 물체들을 배치하여 측량된다. 이들은 보통 목표를 정할 수 있는(targetable) 마킹을 가지는 폴 또는 측정 거리, 또는 측정 지점을 규정하기 위한 반사기로 구성된다. 그러므로, 비록 이들이 식별되는 것을 이것이 필요로 할지라도, 중앙 측지 측량 장치를 이용하여, 심지어 상대적으로 다수의 타깃 물체들이 측량될 수 있다. 이와 같은 측량 태스크들에 있어서, 측량 프로세스를 제어하고 또는 측정 파라미터들을 등록하기 위해, 다양한 데이터, 명령들, 워드들 및 다른 정보가 타깃 물체 - 특히 타깃 물체에서의 핸드홀드 가능 데이터 획득 장치 - 와 중앙 측정 장치 사이에서 전송될 필요가 있다. 이와 같은 데이터의 예들은 타깃 물체의 식별, 폴의 경사, 지면 위에서의 반사기의 높이, 반사기 상수들, 또는 온도 또는 공기압과 같은 측정값들이다.
현대의 토탈 스테이션들은 획득한 측정 데이터의 디지털 후처리(postprocessing) 및 저장을 위해 마이크로프로세서들을 가진다. 장치들은 보통 동축 거리 및 각도 측정 요소들, 및 하나의 장치에 통합된 계산, 제어 및 저장 유닛들을 갖는, 일반적으로 컴팩트 및 통합된 디자인으로 제조된다. 토탈 스테이션의 개발 수준에 의존하여, 타깃 옵틱스(optics)를 기억하기 위한, 반사기가 없는 거리 측정을 위한, 자동 타깃 서치 및 추적을 위한 그리고 전체 장치의 원격 제어를 위한 수단들이 통합된다. 종래 기술로부터 알려진 토탈 스테이션들은 또한 외부 주변 구성요소들에 대해, 예를 들어 특히 핸드홀드 가능 데이터 로거(data logger), 원격 제어 유닛, 어레이 프로세서, 노트북, 소형 컴퓨터 또는 PDA로서 형성될 수 있는 데이터 획득 장치에 대해 무선 링크를 설정하기 위한 무선 데이터 인터페이스를 가진다. 데이터 인터페이스에 의해, 토탈 스테이션에 의해 획득되고 저장된 측정 데이터는 외부 후처리로 출력될 수 있고, 외적으로 획득된 측정 데이터는 저장 및/또는 후처리를 위해 토탈 스테이션 내로 판독될 수 있고, 특히 모바일 현장 사용에서, 토탈 스테이션 또는 다른 외부 구성요소의 원격 제어를 위한 리모트 컨트롤 신호들이 입력 또는 출력될 수 있고, 제어 소프트웨어는 토탈 스테이션으로 전달될 수 있다.
측량될 타깃 포인트를 조준 및 타깃팅하기 위해, 일반적인 형태에 따른 측지 측량 장치들, 예를 들어, 타깃 텔레스코프, 예를 들어 광학 텔레스코프를 조준 장치로서 포함한다. 타깃 텔레스코프는 일반적으로 수직축을 중심으로 그리고 측정 장치의 베이스에 대해 수평 경사축을 중심으로 회전될 수 있고, 그 결과 텔레스코프는 스위블링(swiveling) 및 틸팅하여 측량될 지점을 향해 배향될 수 있다. 광학 관측 채널에 더하여, 현대의 장치들은 타깃 텔레스코프에 통합되고, 예를 들어 이미지를 획득하기 위해 동축으로 또는 평행하게 배향되는 카메라를 가질 수 있고, 이 경우에 획득한 이미지는 특히 디스플레이/제어 유닛의 디스플레이 상에 및/또는 원격 제어를 위해 사용되는 주변 장치, 예를 들어 데이터 로거 또는 원격 제어 유닛의 디스플레이 상에 라이브 이미지로서 표현될 수 있다. 조준 장치의 옵틱스(optics)는 이 경우에 수동 초점 - 예를 들어 포커싱 옵틱스의 위치를 변경하기 위한 조정 나사 - 자동 초점을 가질 수 있고, 초점 위치는 예를 들어 서보 모터들에 의해 변경된다. 측지 장치들의 타깃 텔레스코프들을 위한 자동 포커싱 장치들이 예를 들어 DE 197 107 22, DE 199 267 06 또는 DE 199 495 80로부터 알려져 있다.
타깃 반사기의 조준은 이 경우에 특히 라이브 이미지에 의해 실행될 수 있고, 이 라이브 이미지는 데이터 로거 또는 원격 제어 유닛의 디스플레이에서 사용자에게 표시되고, 예를 들어 토탈 스테이션의 조준 장치로서의, 타깃 텔레스코프에서 동축으로 배열되고 또는 타깃 텔레스코프에 평행한 배향을 갖는 카메라에 의해 제공된다. 따라서, 사용자는 라이브 이미지에서 식별 가능한 원하는 타깃에 따라 라이브 이미지의 도움을 받아 토탈 스테이션을 배향할 수 있다.
EP 1 734 336은 반사기 및 광 수신기 및 전송기를 가지는 타깃 유닛을 포함하는 측량 시스템을 개시한다. 이 경우에 특히 자동 타깃 서치 프로세스를 돕기 위해 타깃 유닛의 광 전송기를 사용하는 것이 제안된다. 따라서, 서치 또는 측정 방사선의 수신 후, 타깃 물체는 그 자신의 식별, 예를 들어 반사기 번호 또는 반사기 종류를 타깃 유닛의 전송기의 도움을 받아 측량 스테이션에 다시 통신할 수 있다. 그러므로, 측량 스테이션은 발견된 타깃 물체를 식별할 수 있고 타깃 물체에 대해 최적으로 구성될 수 있다.
EP 1 573 271은 광 전송기를 또한 가지는 타깃 유닛을 개시하고, 여기서, - 측량 장치의 측정 방사선의 수신 후 - 타깃 유닛은 타깃 유닛 자신의 아이덴터티(identity)가 변조되는 광 신호를 되돌려 보낸다.
종래 기술로부터의 앞에서 언급한 측량 시스템들에 공통적인 특징은 선택적으로 카메라를 사용하여, 타깃 유닛이 제공되는 측량 스틱 또는 타깃 유닛이 조준되고 정지 위치 결정 유닛, 예를 들어 토탈 스테이션에 의해 관측된다는 것이다. 그러나, 의도된 타깃 포인트를 규정하기 위한 목적을 위한 의도된 타깃 포인트를 위한 정지 위치 결정 유닛에 의해 기록된 이미지 데이터를 이용하여 조작자의 비자동 안내(no automated guidance)가 개시되어, 규정 프로세스는 조작자에게 비교적 힘들고 타깃 포인트의 정확한 규정이 보장되도록 의도된 경우 상당한 시간 소비를 수반한다.
이러한 문제를 해결하기 위해, US 7 222 021 및 대응하는 EP 1 293 755는 이미징 수단, 예를 들어 카메라가 장비된, 정지 위치 결정 유닛에 대응하는 정지 베이스 스테이션, 및 디스플레이 수단, 예를 들어 정지 측정 유닛으로부터 알 수 있는 것과 같이, 저장된 풍경 이미지들 또는 데이터, 및 현재의 이미지들에 기초하여 사용자의 현재의 위치를 표현하기 위한 디스플레이가 장비된 모바일 타깃 유닛의 기능을 갖는 모바일 스테이션을 가지며, 이 특허에서 조작자 안내 시스템으로서 불리는 측량 시스템을 제안한다. 이들은 또한 타깃 유닛의 디스플레이 상의 마킹에 의해, 예를 들어 디스플레이 상의 화살표에 의한 방향 표시에 의해, 모바일 스테인션에 대한, 카메라 이미지를 포함하는, 정지 측정 스테이션으로부터 현재 측정된 위치 데이터와, 타깃 포인트의 의도된 위치를 포함하는 저장된 데이터 사이의 상관에 의해 조작자가 타깃 포인트로 안내될 수 있는 방법을 개시한다.
비록 타깃 포인트를 규정하는 프로세스는 US 7 222 021 및 대응하는 EP 1 293 755에 기재된 이러한 시스템에 의해 가속화될 수 있지만, 이 개시내용은 타깃 포인트의 규정의 정밀도를 개선하기 위한 어떠한 가능성들도 드러내지 않고 있고; 이것은 모바일 스테이션이 그 자신의 이미지 획득 수단을 가지지 않기 때문이며, 실제 이미지들은 떨어져 있는 정지 토탈 스테이션에 의해서만 획득되고, 한편 버즈-아이(birds-eye) 사시도로부터의 단순한 합성 계산 표현들이 모바일 스테이션, 예를 들어 반사기를 갖는 폴을 안내하기 위해 모바일 디스플레이 상에 사용된다.
WO 2010/080950는 본질적으로 타깃 포인트에 대한 방위각을 결정하기 위해 상측 단부 위에 (도면들에 따라) 끼워맞춰진 카메라를 가지는 폴을 개시한다. 카메라의 이러한 위치결정은 이미지를 쉐도우잉(shadowing)하는 사용자에 의한 장치의 조작성(operability)을 제한할 수 있다는 점이 주목된다. 세오돌라이트 또는 토탈 스테이션에 대한 접속이 언급되지만, 이미지 데이터의 좌표/상관에 관한 개시내용은 없다. 이 문헌은 끼워맞춰진 카메라의 효과, 또는 이들의 데이터의 이용, 타깃 포인트 상의 폴의 가능한 정밀한 위치결정에 대한 언급은 포함하지 않고 있다.
본 발명의 목적은, 타깃 포인트들의 규정 및/또는 위치 결정의 프로세스가 더 가속화되고 조작자를 위해 더 단순화되고, 특히 프로세스의 정확도 및 정밀도가 개선될 수 있는, 측량 시스템 및 이 측량 시스템을 위한 관련 유닛들, 및 대응하는 측량 방법을 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 규정시에 정지 위치 결정 유닛의 저장 및 현재의 데이터와 관련하여 규정된 타깃 포인트의 실제 위치를 저장하고 따라서 기록할 가능성을 제공하는 것이다.
본 발명은 규정된 좌표계에서 타깃 위치를 결정하기 위한 위치 결정 유닛, 특히 토탈 스테이션 또는 GNSS 모듈을 가지며, 그뿐만 아니라 상기 좌표계에서의 타깃 포인트들의 규정 및/또는 위치 결정을 위한 모바일 타깃 유닛을 가지는 측량 시스템에 관한 것이다.
타깃 유닛은 하측 단부가 타깃 포인트와 접촉할 수 있는 측량 스틱을 포함한다. 타깃은 - 그것의 타깃 위치는 고정밀도로 결정될 수 있고 - 측량 스틱 상에 끼워맞춰질 수 있다. 타깃은 특히 토탈 스테이션의 도움을 받아 측량될 수 있는 측량 반사기로서, 예를 들어 반사 프리즘으로서, 또는 위치 결정 유닛의 GNSS 모듈에 대한 데이터 링크를 가지는 GNSS 안테나로서 형성될 수 있다.
위치 결정 유닛은 예를 들어 수평 및 수직 방향에서의 각도들 및 타깃, 예를 들어 프리즘까지의 거리를 결정한다. GNSS 모듈을 가지는 위치 결정 유닛의 실시예를 갖는 본 발명에 따른 측량 시스템에 있어서, 모바일 타깃 유닛에는 예를 들어 측량 스틱 상에 GNSS 안테나가 장비되어 타깃의 현재 위치가 GNSS 측정들로부터 결정될 수 있다.
본 발명에 따른 측량 시스템을 위한 위치 결정 유닛으로서, 원칙적으로 모든 실시예들, 특히 토탈 스테이션들 예컨대 세오돌라이트들 또는 GNSS 모듈들(GNSS = Global Navigation Satellite System, 예를 들어 이 기술분야에서 숙련된 사람에게 알려지고 줄여서 GPS라고 하는 글로벌 위치결정 시스템(Global Positioning System))이, 측지 측량 시스템들을 위한 종래 기술로부터 알려져 있는 것과 같이, 특히 모바일 타깃 유닛과의 데이터-기반 통신을 위해, 이들이 본 발명에 따른 요건들을 충족할 때, 상상될 수 있다. 이러한 이유 때문에, 위치 결정 유닛의 특히 적합한 실시예들이 이하에 더 상세히 논의될 것이다.
모바일 타깃 유닛은 또한 측량 시스템을 위한 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛을 포함한다. 원격 제어 유닛은 전자 그래픽 디스플레이를 포함하고, - 부착된 상태에서 - 원격 제어 유닛이 측량 스틱 상에 끼워맞춰진 타깃에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 측량 스틱 상의 홀더에 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 원격 제어 유닛은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라를 포함한다. 본 발명에 따르면, 위치 결정 유닛 및 카메라에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 또한 제공되고, 그것에 의해 - 고정된 위치 관계 및 규정된 이미징 방향의 지식의 도움을 받아 그리고 결정된 타깃 위치의 함수로서 - 카메라의 이미지 데이터는 좌표계에서의 타깃 포인트들과 공간 관계를 갖게 된다.
측량 스틱 상에 끼워맞춰진 타깃에 대한 그리고 측량 스틱의 하측 단부 모두에 대한, 원격 제어 유닛의 고정된 위치 관계는 적어도 한번 알려지거나 또는 측량되어야 하고 시스템 데이터에 저장되어야 하고, 또는 그것은 모바일 타깃 유닛 또는 관련 카메라를 갖는 부착된 원격 제어 유닛에 접속된 장치에 의해, 관련 프로세스 동안 타깃 포인트를 측량 또는 규정할 때에 실시간으로 측정되고 기록될 수 있다.
모바일 타깃 유닛, 또는 원격 제어 유닛으로부터 이와 같은 위치 결정들을 위한 적절한 측정 유닛들로서, 예를 들어 알려진 주파수 범위들에서 레이저, 초음파, 레이더 또는 무선파 측정에 기초한 알려진 시스템들이 적합하고, 이 시스템들은 모바일 타깃 유닛에 접속될 수 있고 또는 거기에 또는 원격 제어 유닛에 통합될 수 있다.
정지 위치 결정 유닛에 대해, 모바일 타깃 유닛과 관련된, 원격 제어 유닛의 위치 결정을 위해, 입체측광(stereophotometry)이 또한 카메라로부터의 관측을 위해 정지 위치 결정 유닛 위에 또는 모바일 타깃 유닛 위에 끼워맞춰지는, 추가의 카메라를 이용하여 채용될 수 있다.
측량 스틱에 대해, 원격 제어 유닛 또는 관련 카메라의 경사를 결정하기 위해, 경사 센서 또는 미리 정해진 각도(예를 들어 45°또는 90°)가 측량 스틱의 축에 대해, 원격 제어 유닛 또는 관련 카메라의 배향으로 장착하기 위해 선택적으로 제공될 수 있다. 원격 제어 유닛, 또는 관련 카메라의 (방위) 배향은, 예를 들어 원격 제어 유닛, 측량 스틱 또는 타깃에 통합된 예를 들어 나침반, 특히 전자 나침반에 의해 결정될 수 있다. 대안으로서, 카메라 및 측량 스틱 위에 끼워맞춰진 원격 제어 유닛을 갖는 측량 스틱은 알려진 방향으로, 예를 들어 위치 결정 유닛, 위치 결정 유닛에 의해 관측되는 태양 또는 알려진 위치들을 향해 배향될 수 있다.
환언하면, 규정된 좌표계에서의 모바일 타깃 유닛의 공간 배향(즉, 정상부에 끼워맞춰지는 타깃 및 고정식으로, 즉 알려진 위치에 부착되는 원격 제어 유닛을 갖는 폴)에 대해, 이것은 예를 들어 측량 스틱이 측정 위치에서 항상 수직으로 유지되고 원격 제어 유닛이 항상 토탈 스테이션의 방향에서, 북쪽 방향에서 또는 태양의 방향에서 방위각으로 배향되고, 또는 이를 위해 특히 적합한 센서들(예를 들어 타깃 유닛의 방위 배향을 위한 나침반 및 측량 스틱의 현재의 경사를 결정하기 위한 양축 경사 센서)이 제공될 수 있다고 하는 만들어진 고정 가정들(fixed assumptions)에 기초될 수 있다.
카메라, 디스플레이, 위치 결정 유닛 및 이미지 처리 및 평가 유닛은 카메라의 시야 및 알려진 공간 좌표들에 놓이는, 규정 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들이, 현재 결정된 타깃 위치의 함수로서, 디스플레이에 카메라 이미지와 함께 표시될 수 있는 방식으로 형성되고 상호작용하는 것이 바람직하다. 유리하게는, 타깃 포인트들을 위한 마킹들이 이 경우에 타깃 포인트 위치에 따라 표시되고, 디스플레이 상에 카메라 이미지와 함께 오버레이된다.
카메라에 의해 획득된 필름 시퀀스는 디스플레이 상에 라이브로 표시되고, - 표시된 필름 시퀀스 상에 오버레이되고 - 현재 결정된 타깃 위치의 함수로서, 규정되거나 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들, 알려진 공간 좌표들이 카메라 이미지에 마킹되고 디스플레이 상에 표시되는 것이 특히 유리하다.
유리하게는, 카메라 및 디스플레이는, 디스플레이의 표면 법선이 카메라의 이미징 배향에 기본적으로 평행하게 배향되는 방식으로 원격 제어 유닛 상에 배열되고 배향된다. 바람직하게는, 디스플레이 및 카메라의 광축은 이 경우에 기본적으로 동축으로 배향되지만 관측 방향들은 상호 반대이다. 환언하면, 이것은 표시되고 저장된 데이터 및 관련 마킹에 따라 디스플레이에 규정될 타깃 포인트의 위치의 직접 볼 수 있는 가능성이 조작자에게 제공된다는 것을 의미한다. - 이와 같은 "관측 모드(viewing mode)"는 의도된 장소를 갖는 타깃 포인트에 대해 실질적으로 행해지는 마킹의 매우 정밀한 매치를 허용하고, 동시에 (정지) 위치 결정 유닛의 동시 기록된 데이터와 관련지어 현재의 시간에서의 타깃 장소의 저장 및 정확한 기록을 허용한다. - 이와 같은 가능한 사용은 알려진 종래 기술에는 개시되거나 예측되지 않는다.
바람직하게는, 카메라는 - 원격 제어 유닛이 측량 스틱에 부착되어 있을 경우 - 측량 스틱의 하측 단부가 카메라의 시야에 놓이는 방식으로 배향된다.
원격 제어 유닛이 측량 스틱에 부착되어 있는 경우 - 측량 스틱의 구조로 인해 끼워맞춰진 타깃에 대한 원격 제어 유닛의 고정된 위치 관계가 보장되는 것이 마찬가지로 바람직하다. 타깃에 대한 원격 제어 유닛의 이미지 처리 및 평가 유닛의 고정된 위치 관계는 특히, 다음과 같은 수단들 중 하나의 도움을 받아 이용 가능하게 될 수 있다:
·고정된 위치 관계가 저장되는 저장 수단,
·원격 제어 유닛의, 원격 제어 유닛으로부터 타깃까지의 현재의 거리 및/또는 현재의 배향, 특히 방위 및/또는 고도 배향(elevational orientation)을 결정 가능하게 하는 위치 관계 결정 수단으로서, 특히 위치 관계 결정 수단은 원격 제어 유닛에 통합된 거리 센서 및/또는 나침반, 및/또는 원격 제어 유닛에 통합된 경사 센서를 포함하는, 상기 위치 관계 결정 수단,
·고정된 위치 관계에 관한 데이터가 사용자에 의해 입력될 수 있도록 하는 입력 수단,
·측량 스틱에 의해 보장되는 고정된 위치 관계에 관한 정보를 포함하는, 측량 스틱, 특히 홀더 상에 전자적으로 또는 그래픽적으로 저장되는 데이터 세트, 및 데이터 세트가 원격 제어 유닛에서 판독될 수 있도록 원격 제어 유닛에 제공되는 판독 수단.
본 발명은 또한 하측 단부가 타깃 포인트와 접촉될 수 있는 측량 스틱을 포함하는 본 발명에 따른 측량 시스템을 위한 모바일 타깃 유닛에 관한 것이다. 타깃은 - 그것의 타깃 위치는 고정밀도롤 결정될 수 있고 - 측량 스틱 상에 끼워맞춰질 수 있다. 타깃은 특히 토탈 스테이션의 도움을 받아 측량될 수 있는 측량 반사기로서, 또는 위치 결정 유닛의 GNSS 모듈에 대한 데이터 링크를 가지는 GNSS 안테나로서 형성될 수 있다. 모바일 타깃 유닛은 또한 측량 시스템을 위한 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛을 포함한다. 원격 제어 유닛은 전자 그래픽 디스플레이를 포함하고 - 부착된 상태에서 - 원격 제어 유닛이 측량 스틱 상에 끼워맞춰진 타깃에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 측량 스틱 상의 홀더에 부착될 수 있다.
본 발명에 따르면, 원격 제어 유닛은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라를 포함한다. 본 발명에 따르면, 위치 결정 유닛 및 카메라에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 또한 제공되고, 그것에 의해 - 고정된 위치 관계 및 규정된 이미징 방향의 지식의 도움을 받아 그리고 결정된 타깃 위치의 함수로서 - 카메라의 이미지 데이터는 좌표계에서의 타깃 포인트들과 공간 관계를 갖게 된다.
유리하게는, 카메라 및 디스플레이는 조작자에게 카메라에 의한 지형 표면을 관측할 가능성을 허용하는 방식으로 원격 제어 유닛 상에서 배열 및 배향되고, 디스플레이의 표면 법선은 카메라의 이미징 방향에 본질적으로 평행하게 배향되고, 특히 디스플레이 및 카메라의 광축은 본질적으로 동축으로 배향되지만, 관측 방향들은 상호 대향한다.
본 발명에 따른 측량 시스템을 위한 본 발명에 따른 모바일 타깃 유닛의 다른 실시예들은 종속 청구항들에 기재된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 모바일 타깃 유닛을 위한 원격 제어 유닛에 관한 것이다. 원격 제어 유닛은 전자 그래픽 디스플레이를 포함하고, - 부착된 상태에서 - 원격 제어 유닛이 측량 스틱 상에 끼워맞춰진 타깃에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 측량 스틱 상의 홀더에 부착될 수 있다. 본 발명에 따르면, 원격 제어 유닛은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라를 포함한다. 이 경우에, 위치 결정 유닛 및 카메라에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 제공되고, 이것에 의해 - 고정된 위치 관계 및 규정된 이미징 방향의 지식의 도움을 받아 그리고 결정된 타깃 위치의 함수로서 - 카메라의 이미지 데이터는 좌표계에서의 타깃 포인트들과 공간 관계를 갖게 된다.
본 발명에 따른 원격 제어 유닛의 다른 실시예들이 종속 청구항들에 기재된다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 측량 시스템으로 타깃 포인트의 위치를 규정 및/또는 결정하기 위한 방법에 관한 것이다. 이 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다:
·측량 스틱에 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛을 부착하는 단계로서, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛은 그 위에 끼워맞춰지는 카메라를 가지며, 측량 스틱의 하측 단부는 타깃 포인트와 접촉될 수 있고, 원격 제어 유닛은 측량 스틱 상에 끼워맞춰지는 타깃에 대해 고정된 위치 관계로 부착되는, 상기 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛을 부착하는 단계,
·모바일 타깃 유닛, 특히 원격 제어 유닛과 위치 결정 유닛 사이에 데이터 교환 링크를 확립 또는 보장하는 단계,
·타깃 포인트들이 규정되고 또는 측량되는 지형 표면의 방향에서 카메라를 배열하고, 이미지들을 기록하고 이들을 원격 제어 유닛의 디스플레이 상에 연속적으로 또는 규정된 시간 간격들로 표시하는 단계,
·특히 화살표, 및/또는 의도된 타깃 포인트까지의 거리의 표시기들 및/또는 타깃 포인트의 의도된 위치에 대한 마킹에 의해, 디스플레이에 있는 카메라의 이미지에 방향 표시기를 삽입하는 단계,
·타깃 포인트의 의도된 위치에 대한 마킹과 측량 스틱의 하측 단부의 이미지와의 매치가 달성될 때까지 타깃 유닛을 안내하는 단계,
·타깃 포인트의 위치를 규정하고 또는 결정하는 단계.
선택적으로, 규정된 또는 위치-결정된 타깃 포인트의 이미지의 실시간 기록 및 저장이 카메라에 의해 추가로 행해질 수 있다.
종합적으로, 본 발명은 중요한 달성 가능한 프로세스 가속화와 관련된, 조작자를 위한 타깃 포인트들의 규정 및/또는 위치 결정의 프로세스를 매우 크게 단순화시키고 또는 용이하게 한다. 동시에, 본 발명은 타깃 포인트들의 규정 및 위치 결정에서 정밀도의 상당한 향상을 허용한다. 일반적인 형태(generic type)에 따라 측량 시스템들을 개선하기 위한 본 발명의 주된 특징으로서, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛 상에 끼워맞춰진 카메라는 타깃 포인트의 의도된 또는 저장된 위치의 마킹을 갖는 원격 제어 유닛 카메라의 이미지에 오버레이되는 측량 스틱의 하측 단부의 현재의 라이브 이미지에 의해 전술한 프로세스들의 실행을 용이하게 하고 개선시킨다. 이러한 카메라의 비디오 스트림은 측량될 지형의 표면의 현재의 뷰를 나타낸다.
이것은 표면 뷰들이 모바일 타깃 유닛과 함께, 정지 위치 결정 유닛의 현재의 측정 데이터, 및 - 정지 위치 결정 유닛 및 모바일 타깃 유닛 사이의 거리 및 방향을 제외하고 - 고려된 모바일 타깃 유닛과 관련된 추가의 데이터 없이, 저장된 데이터로부터 사용자를 위해 전형적으로 시뮬레이팅되는, 일반적인 형태에 따른 알려진 시스템들의 표현 가능성들과는 실질적으로 다르다.
위에 기재한 것과 같이, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛 상에 끼워맞춰진 카메라는 - 카메라의 대응하는 배향의 경우에 - 사용자 자신이 지면을 끊임없이 검토할 것을 강요받지 않는(특히 그의 바로 아래 또는 앞에서), 지면 "관측 모드(viewing mode)"를 허용하고, 조작자가 특히 네비게이트하기 곤란한 지형에서 전방으로 이동하는 것을 용이하게 한다.
본 발명에 따른, 예를 들어 카메라의 배향을 결정하기 위한 센서들을 갖는, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛 또는 그 위에 끼워맞춰진 카메라의 대응하는 구성은 또한, 모바일 타깃 유닛의 위치로부터, 측량될 지형의 개요 사진들(overview photograph)을 조작자가 기록하는 것을 가능하게 하고, 그것의 정보는 정지 위치 결정 유닛과의 상관에 의해 이들 좌표계로 변환될 수 있다.
특히 가파른 지형에 있어서, 규정될 타깃 포인트의 위치가 더 이상 원격 제어 유닛의 카메라의 현재의 이미지로 정확하게 투영될 수 없다는 점에서 문제들이 종종 발생할 수 있다. 이 때문에, 규정될 타깃 포인트를 위해 삽입된 위치 마크의 정정들이 위치 마크의 대응하는 삽입을 위해 지형의 DTM("디지털 지형 모델(Digital terrrain model)")을 이용하고 그리고 함께 고려하여 제공될 수 있다. 만약 지형의 DTM이 이용 가능하지 않으면, 이때 RIM(Range Imaging Sensor) 카메라는 또한 원격 제어 유닛에 통합될 수 있고, 원격 제어 유닛의 도움을 받아, 지형 모델이 규정 및 측정 프로세스 전에 또는 심지어 그 동안 획득될 수 있고, 그러므로, (또는 대안으로 실체 사진 측량(stereophotogrammetry)의 도움을 받아) 고려될 수 있다.
본 발명에 따른 방법 및 본 발명에 따른 장치들이 도면들에 개략적으로 나타낸 특정 예시적인 실시예들의 도움을 받아 단지 예로서 이하에 더 상세히 설명될 것이고, 본 발명의 추가 이점들은 또한 논의된다.
도 1은 종래 기술에 따른 측량 시스템을 나타내고;
도 2는 본 발명에 따른 측량 시스템을 나타내고;
도 3은 측량 스틱의, 디스플레이에 표시되는, 하측 단부로부터 의도된 타깃 포인트를 위한 마킹까지 방향 표시기를 추가로 갖는 도 2에 따른 측량 시스템을 나타내고;
도 4는 본 발명에 따른 측량 시스템의 다른 가능한 실시예를 나타내고;
도 5는 본 발명에 따른 측량 시스템의 다른 가능한 실시예를 나타내고;
도 6은 본 발명에 따른 원격 제어 유닛의 디스플레이에서 이미지의 도움을 받아 현장 사용시의 본 발명에 따른 측량 시스템의 기능을 나타내고;
도 7은 본 발명에 따른 타깃 유닛의 가능한 실시예를 나타내고;
도 8은 본 발명에 따른 타깃 유닛의 다른 가능한 실시예를 나타내고;
도 9는 모바일 타깃 유닛의 모든 컴포넌트들이 핸드홀드 가능 장치에 통합되어 있는, GNSS 모듈을 가지는 모바일 타깃 유닛을 나타내고;
도 10은 현장에서의 도 9에 나타낸 모바일 타깃 유닛의 가능한 응용을 나타내고;
도 11은 도 9에 나타낸 모바일 타깃 유닛의 평면도를 나타내고;
도 12는 도 9 및 도 11에 나타낸 모바일 타깃 유닛의 다른 대안의 실시예의 평면도를 나타낸다.
도면들의 다음의 설명은 타깃 포인트들의 규정을 위한 본 발명의 사용에 관한 것이다. 본 발명들의 의미에서 타깃 포인트들의 위치 결정은 이것과 전체적으로 유사한 방식으로 행해진다. 위 및 아래에 기재되는 본 발명의 모든 실시예들은 명확하게 달리 언급하지 않는다면, 앞에서 언급한 종래 기술뿐만 아니라, 임의의 원하는 방식으로 서로 결합될 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 측량 시스템을 나타낸다. 측량 시스템은 토탈 스테이션으로서 형성되는 위치 결정 유닛(2), 및 하측 단부(13)를 가지는 측량 스틱(11)을 가지는 모바일 타깃 유닛(1)을 포함한다. 이 예에서 토탈 스테이션(2)에 의해 측량될 수 있는 측량 반사기(12')로서 형성되는 타깃은 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰진다. 디스플레이(9)를 가지는 바람직하게는 데이터 로거로서 형성되는 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)은 측량 스틱의 홀더(도시하지 않음)에 부착된다. 토탈 스테이션(2)의 조준 장치(7)로서의 카메라의 포커싱(focused) 라이브 이미지는 디스플레이(9) 상에 표시될 수 있다. 카메라는 대응하는 옵틱스(optics)를 갖는, 토탈 스테이션(2)의 조준 장치(7)로서의 타깃 텔레스코프에 통합될 수 있다. 모바일 타깃 유닛(1)의 조작자의 현재의 뷰 외에, 풍경에서의 타깃 포인트(20)의 의도된 위치는 마킹(20')으로서 카메라의 라이브 이미지에 표현된다. 조작자는 그가 그의 현재의 위치와 카메라 이미지의 마킹(20')의 매치를 확립할 때까지 풍경에서 그의 위치를 변경하고, 타깃 포인트(20)를 규정한다. 본 발명에 따른 측량 시스템은 또한 대응하는 스크린 디스플레이 옵션을 선택함으로써, 종래 기술로부터 오는, 이러한 기능에 따라 작동될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 측량 시스템을 나타낸다. 도 1에 따른 측량 시스템과는 대조적으로, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)은, 측량 스틱(11)에 연관된 이러한 동작 모드에서, 규정된 홀딩 방향에서, 즉, 이 예에서 지면의 방향에서, 그것의 하측에 카메라(5)가 장비된다. 원격 제어 유닛(3)은 측량 스틱(11)에 부착되고 타깃으로서 기능하는 측량 반사기(12')에 대해 고정된 위치 관계에 있다. 카메라(5)의 라이브 스트림(live stream)은 원격 제어 유닛(3)의 디스플레이(9) 위에 표현된다. 이미지의 상측 중간에서, 측량 시스템(11)의 하측 단부(13)의 이미지(13')는 카메라(5)의 시야에 대응하는 방식으로 보여질 수 있다. 카메라 이미지에 삽입되고, 규정될 타깃 포인트(20)의 의도된 위치를 표시하는 마킹(20')이 있다. 이것은 마킹(20')에 대응하는, 타깃 포인트(20)의 의도된 위치가 카메라(5)의 시야에 놓이는 예시적인 상황에 대응한다. 그렇게 함으로써, 타깃 포인트(20)의 발견 및 규정이 실질적으로 용이하게 되고, 규정 프로세스는 종래 기술에 의해 제공되는 가능성들에 비해 가속화된다. 더욱이, 타깃 포인트 규정의 정밀도가 상당히 증가될 수 있고 또한 끝으로 실제 방식(true fashion)으로 정확히 기록되는 데, 그 이유는 타깃 포인트(20)의 의도된 위치와 그것의 실제 규정 사이의 매치의 모니터링이 멀리 떨어진 카메라에 의해 행해지지 않고, 이 예에서는 팁(tip)으로서 형성되는 측량 스틱의 하측 단부(13)가 위치되는 시야에서, 모바일 타깃 유닛(1)에 의해 행해지는 카메라(5)에 의해 직접 제자리에서 행해지기 때문이다.
화살표 30은 이미지 처리 및 평가 유닛(도시하지 않음)에 대한 카메라(5)의 데이터 링크를 나타내는 데, 그 이유는 거기에 또한 거기로부터 위치 결정 유닛(2)까지 있기 때문이다. 카메라(5)의 규정된 이미징 방향 및 카메라(5)를 포함하는 원격 제어 유닛(3)과 측량 스틱(11)에 부착된 측량 반사기(12') 간의 고정된 위치 관계의 지식의 도움을 받아, 그리고 측량 반사기(12')의 결정된 현재의 타깃 위치(20')의 함수로서, 위치 결정 유닛(2)의 규정된 좌표계에서의 카메라의 이미지 데이터는 하나 이상의 타깃 포인트들(20)과 공간 관계를 갖게 된다.
도 3은 본질적으로 도 1에 나타낸 장치에 대응한다. 게다가, 화살표 21은 디스플레이(9) 상에 표현되고, 그것에 의해 마킹(20')에 따른 타깃 포인트(20)의 의도된 위치까지의 방향 및 거리가 조작자에게 표시된다. 타깃 포인트(20)의 의도된 위치가 카메라(5)의 시야 밖에 놓여 있으면, 예를 들어 단지 방향 화살표는 바람직하게는 또한 거리 표시와 함께, 그렇지만 삽입된 마킹(20') 없이 표시된다.
도 4는 위치 결정 유닛(2)이 토탈 스테이션으로서 형성되고 모바일 타깃 유닛(1)이 측량 스틱(11) 상에 타깃으로서 프리즘(12')을 포함하는 본 발명에 따른 측량 시스템의 가능한 실시예를 도시한다.
화살표 31로 나타낸, 원격 제어 유닛 또는 관련 카메라의 배향 - 특히 방위 - 은 예를 들어 원격 제어 유닛, 측량 스틱 또는 타깃에 통합된 나침반, 특히 전자 나침반에 의해 결정될 수 있다.
대안으로서, 원격 제어 유닛, 또는 관련 카메라의 (특히 방위) 배향은 또한 관성 센서들, 특히 회전 속도 센서들(자이로스코프들) 및/또는 가속도 센서들의 도움을 받아 결정될 수 있다. 특히, 센서들은 이 경우에 컴팩트 관성 측정 유닛 "IMU"에 통합될 수 있다.
그러나, 다른 예에 있어서, 방위 배향은 또한 추가의 센서들 없이 결정될 수 있다. 예를 들어, 방위 배향은 타깃 유닛이 이동된 거리(타깃의 이동 히스토리)와 관련된 데이터와 카메라 데이터(즉, 기록 표면이 카메라 이미지를 통해 타깃 유닛의 진행 중 이동하는 이동하는 방법(방향)에 관한 데이터)와의 조합의 도움을 받아 결정될 수 있다. 원격 제어 유닛의 방위 배향을 결정하는 이러한 방법은 또한 도 9와 관련되어 다시 더 상세히 논의될 것이다.
파선 32는 측지 측량 시스템들의 알려진 기술들로 행해질 수 있는, 모바일 타깃 유닛(1)의 타깃으로서 토탈 스테이션(2) 및 프리즘(12') 사이의 방향 및 거리의 결정을 표시한다.
도 5는 본 발명에 따른 다른 가능한 실시예를 도시하고, 이 실시예에서 타깃 유닛(1)은 위치 결정 유닛을 포함하고, 위치 결정 유닛은 GNSS 모듈(15)로서 형성되고, GNSS 모듈(15)에는, GNSS 안테나(12")가 타깃으로서 통합되고, 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰진다. 모바일 타깃 유닛(1)의 타깃으로서의 GNSS 안테나(12")와 원격 제어 유닛(3) 간의 고정된 위치 관계는 원격 제어 유닛을 위한 홀더(도시하지 않음)의 디자인뿐만 아니라 측량 스틱(11)의 알려진 치수들 및 구조, 예를 들어, 미리 정해진 경사, 수평에 대한 원격 제어 유닛의 예를 들어 10°에 의해 보장된다. 타깃 유닛의 GNSS 모듈(15)에 의해 결정된 GNSS 안테나(12")의 타깃 위치의 정밀도를 증가시키기 위해, GNSS 모듈은 - 측지학의 기술에서 숙련된 사람에게 알려져 있는 것과 같이 - 참조 스테이션(14)과 데이터 접촉하고 있다. 예를 들어, 참조 스테이션(14)은 이 경우에 그 자신에 부착된 GNSS 모듈(15')을 갖는 토탈 스테이션일 수 있고, GNSS 모듈(15')의 위치가 필드에서 고정밀도로 알려져 있고 또는 다른 방식으로 결정되고, 그러므로 참조 스테이션(14)으로서 기능하는 토탈 스테이션은 GNSS 정정 데이터를 유도하고 제공할 수 있다. 화살표들 33은 이 경우에 위치 결정을 위해 타깃 유닛(1)의 GNSS 모듈(15) 및 참조 스테이션(14)의 GNSS 모듈(15')에 의해 수신되는 GNSS 위성 신호들(33)을 나타내고, 화살표들 34는 GNSS 정정 데이터 통신을 위해, 선택적으로 추가의 데이터 통신을 위해 교환되는 무선 신호들(34)을 나타낸다.
도 6은 본 발명에 따른 원격 제어 유닛(3)의 디스플레이(9)에서의 이미지의 도움을 받는 현장 사용 중인 본 발명에 따른 측량 시스템이 기능을 도시한다. 카메라(5)의 이미지들의 라이브 스트림은 디스플레이(9)에 표현된다. 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)은 측량 스틱(11)에 부착된다. 디스플레이(9) 상의 라이브 스트림에 있어서, 카메라(5)에 의한 측량 스틱(11)의 하측 단부(13)의 이미징(13')은 그것의 현재의 위치의 지정(designation)(20')과 함께 보여질 수 있다. 타깃 포인트의 규정을 위한 의도된 위치를 마킹(20')은 또한 카메라(5)의 이미지 내에 삽입된다. "dx" 및 "dy"는 위치 결정 유닛(2 또는 2')의 좌표계에서 이러한 표현으로 위치들(20', 20") 사이의 거리들을 나타낸다. 본 발명에 따른 시스템의 다른 동작 모드에 있어서, 마킹들(20", 20')에 대응하는 위치들 사이의 직선 거리(direct distance) 및 방향의 표시를 갖는 화살표가 또한 자연적으로 이것 대신에 표시될 수 있다.
더욱이, 상이한 카메라들의 복수의 라이브 스트림들은 예를 들어 모바일 타깃 유닛(1)의 카메라(5) 및 정지 위치 결정 유닛(2)의 조준 장치(7)로서의 카메라(예를 들어 오버뷰 카메라의 기능으로 사용되는) 모두의 디스플레이(9)에 제공될 수 있다.
도 7은 측량 시스템을 위한 본 발명에 따른 타깃 유닛(1)의 실시예를 나타낸다. 도 4 및 도 5에 나타낸 것과 유사한 방식으로, 도 7의 모바일 타깃 유닛(1)은 마찬가지로 측량 스틱(11)을 포함하고, 측량 스틱의 상측 단부 상에는 타깃(12)(예를 들어 GNSS 모듈에 통합된 GNSS 안테나 또는 반사기)이 배열되어 있다. 타깃(12) 및 측량 스틱(11)은 예를 들어, 이 경우에 이들이 나사 접속에 의해 서로 접속될 수 있고, 타깃(12)이 - 나사를 조여(screwing) - 스틱(11) 상에 끼워맞춰질 수 있고, - 나사를 풀어(unscrewing) - 스틱으로부터 제거될 수 있다.
타깃 유닛(1)의 일부로서, 또한 원격 제어 유닛(3)의 위치적으로 안정하고 고정된 부착을 위해 측량 스틱(11) 위에 특별히 제공되는 마운트(mount) 상에 고정될 수 있는, 전자 그래픽 디스플레이를 가지는 원격 제어 유닛(3)이 있다.
이 경우에 마운트의 대응하는 구성은 원격 제어 유닛(3)이 수평선에 대해 알려진 고도 경사로(예를 들어 0과 15°사이의 고정 고도 경사로), 측량 스틱(11)에 부착되어, 측량 스틱(11)이 수직으로 유지될 때, 원격 제어 유닛(3)의 경사가 또한 알려지고 또는 예를 들어 통합된 경사계의 도움을 받아 쉽게 각각 결정될 수 있는 것을 보장한다.
더욱이, 본 발명에 따르면, 원격 제어 유닛(3)은 또한 카메라(5)를 포함하고, 예를 들어 카메라(5)의 관측 방향 및 시야(5')는 교정에 의해 미리 정해지고 그러므로 알려진다. 카메라는 이 경우에 - 원격 제어 유닛(3)이 측량 스틱(11) 위에 고정될 때 - 측량 스틱(11)의 하측 단부(13)(즉 접촉 팁)가 시야(5')에 놓이는 방식으로, 예를 들어 원격 제어 유닛의 하측(즉 디스플레이측으로부터 원격 제어 유닛의 대향측)에 배열된다.
원격 제어 유닛(3)과 모바일 타깃 유닛(1)의 타깃(12) 사이의 고정된 알려진 위치(즉, 위치 관계)는 측량 스틱(11), 및 원격 제어 유닛(3)을 위한 홀더(도시하지 않음)의 디자인의 알려진 치수들 및 구조에 의해 보장된다. 예를 들어, 타깃(12)으로부터 원격 제어 유닛(3)의 카메라(5)까지의 수직 거리(19), 및 측량 스틱(11)으로부터 카메라(5)의 수평 거리(스틱(11) 상에서 타깃(12)을 중심에 고정하였을 때, 또한 타깃(12)으로부터 카메라(5)의 수평 거리에 대응함)가 알려진다. 대안으로서 - 알려진 측량 스틱 길이(즉 타깃 높이)를 갖는 - 측량 스틱(11)의 하측 단부(13) 위에서의 카메라(5)의 또는 원격 제어 유닛(3)의 높이(18)가 또한 원격 제어 유닛(3)에 통합된 전자 거리계(예를 들어 지면으로부터 원격 제어 유닛(3)의 거리를 측정하기 위한 레이저 거리계)의 도움을 받아 알려지거나 또는 쉽게 결정될 수 있고, 이러한 높이(18)는 이후 타깃(12)으로부터의 원격 제어 유닛(5)의 수직 간격(vertical separation)(그러므로 타깃(12)에 대한 카메라(5)의 위치 관계)을 추정할 수 있도록 하기 위해 측량 스틱 길이로부터 감산될 수 있다.
본 발명에 따르면, 이 경우에 위치 결정 유닛(타깃의 위치를 결정하는) 및 카메라(5)에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 또한 제공되고, 그것에 의해 - 고정된 위치 관계 및 규정된 이미징 방향, 및 결정된 타깃 위치의 함수의 지식의 도움을 받아 - 카메라(5)의 이미지 데이터는 규정될 타깃 포인트(20)와 공간 관계를 갖게 된다.
특히, 카메라(5), 디스플레이, 위치 결정 유닛 및 이미지 처리 및 평가 유닛은 이 경우에, 현재 결정된 타깃 위치의 함수로서, 카메라(5)의 시야(5') 및 알려진 공간 좌표들에 놓이는 규정될 타깃 포인트(20)가 카메라 이미지와 함께 디스플레이에 표시될 수 있는 방식으로 형성되고 상호작용하고, 특히 타깃 포인트(20)를 위한 마킹은 이미지의 디스플레이의 위치에 따라 디스플레이 상에 표시되고, 카메라 이미지 상에 오버레이된다.
도 8은 도 7과 유사한 본 발명에 따른 타깃 유닛(1)의 실시예를 나타낸다. 앞의 도 7에서와 같이, 카메라(5) 및 디스플레이는 이 경우에, 사용자에게 카메라(5)에 의해 지형 표면을 관측할 가능성을 허용하는 방식으로 원격 제어 유닛(3) 상에 배열되고 배향된다. 그러나, 단지 차이는 카메라(5)의 이미징 방향에 대해, 0과 50°사이, 특히 10°와 45°사이, 특히 30°의 각도로 경사지도록 디스플레이의 표면 법선이 배향되는 방식으로 원격 제어 유닛(3)의 하측에 카메라가 배열된다는 것이다. 이러한 대안의 실시예는 폴(pole) 상에의 원격 제어 유닛의 끼워맞춤(fitting) 시 - 수평선에 대해 - 약간 경사지는 것을 허용하고, 그 결과, 사용자에게 인간공학적으로 유리하게, 디스플레이는 판독하기 용이해 지고, 원격 제어 유닛은 조작하기 용이하고 편리해 진다.
게다가, 카메라는 또한 그것이 가변적으로 배향될 수 있어, 원격 제어 유닛이 폴 상에 끼워맞춰지는 선택된 경사각에 의존하여, 이미징 방향이 수직 하향으로 가리키도록 또는 적어도 측량 스틱의 하측 첨단이 또한 카메라의 시야에 놓이는 것을 보장하도록 카메라의 이미징 방향이 또한 규정된 방향으로 경사질 수 있는 방식으로 형성될 수 있다.
도 9는 필연적으로 측량 스틱을 필요로 하지 않고 모바일 타깃 유닛을 가지는 본 발명에 따른 측량 시스템의 실시예를 나타낸다. 측량 시스템은 이 경우에 규정된 좌표계에서 타깃 포인트들(20)의 규정 및/또는 위치 결정을 위한 - 컴팩트 핸드홀드 가능 장치(3)에 통합된 - 모바일 타깃 유닛을 포함한다. 이 실시예에 따르면, 다음과 같은 구성요소들이 타깃 유닛에 통합된다:
·좌표계에서 타깃 위치를 결정하기 위한, 타깃으로서 형성되는 통합된 GNSS 안테나(12")를 가지는, 위치 결정 유닛으로서 형성되는 GNSS 모듈(15),
·전자 그래픽 디스플레이(9),
·핸드홀드 가능 장치의 작업 위치(working postition)에서 대략 수직 하향으로 지향되는 - 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라(5),
·장치의 피치각 및 롤 각(35, 36)을 결정하기 위한, 센서(16), 특히 이축 경사계,
·장치의 방위 배향(31)을 결정하기 위한 배향 결정 유닛으로서, 방위 배향은 특히 장치의 요각에 대응하는, 상기 배향 결정 유닛, 및
- 이미지 처리 및 평가 유닛. 이 이미지 처리 및 평 유닛은, 카메라(5)의 규정된 이미징 방향 및 타깃에 대한 카메라(5)의 고정된 위치 관계 모두의 지식의 도움을 받아, 그리고
- 현재 결정된 타깃 위치, 현재 결정된 피치 및 롤 각들(35, 36) 및 현재 결정된 방위 배향(31)의 함수로서,
알려져 있는 공간 좌표들 및 카메라(5)의 시야에 놓이는, 규정 및 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들(20)에 대해, 카메라 이미지에서의 위치가 유도되고, 하나 이상의 타깃 포인트들(20)에 대한 마킹(20')이 카메라 이미지에서의 위치에 따라 디스플레이(9) 상에 표시되어, 그 위에 오버레이되는 방식으로 형성된다.
이러한 예시적인 실시예에서 (위에 기재한 것과 같이, 측량 스틱을 사용할 때, 보통 스틱의 하측 첨단에 의해 행해지는) - 현재의 타깃 위치에 대응하는 - 지면 위치(13)의 인덱싱(indexing)을 위해 - 수직 하향으로 자동으로(특히 서스펜디드 셀프-센터드 또는 펜쥴럼으로) 지향하는 레이저 포인터(23)가 제공될 수 있고, 레이저 비임(23')의 도움을 받아 지면 위로 현재의 타깃 위치에 대응하는 가시적 레이저 스팟(visible laser spot; 13)을 투사한다. 그러므로, 따라서 레이저 포인터(23)는 특히 측량 스틱 대용품으로서 사용될 수 있고 또한 지면 위의 밝은 포인트로서 카메라에 의해 획득되고, 스팟(13')으로서 카메라 이미지에 보여질 수 있다.
타깃 포인트(20)를 규정하기 위해, 사용자는 - 도 10에 나타낸 응용에서 알 수 있는 것과 같이 - 직선으로 이동할 수 있고 마킹(20')이 지면 위로 투사되고 카메라 이미지에서 보이는 레이저 스팟(13')과 일치하게 되는 방식으로 모바일 타깃 유닛을 전진시킬 수 있다. 정확하게는 원하는 타깃 포인트는 이후 끝으로 이러한 단부 위치에서 지면 위에 레이저 스팟에 의해 표시되고 규정될 수 있다.
레이저 포인터가 이 경우에 또한 - 전자 거리 측정 기능이 갖추어진 - EDM 모듈(EDM = 전자 거리 측정)(그 끝에는 지면에 의해 반사된 방사선을 위한 적절한 수신기가 제공될 수 있음)로서 형성되면, 지면 위에서의 모바일 장치의 현재 높이(18)가 결정될 수 있다. 이러한 식으로 결정된, 지면 위에서의 장치의 이러한 높이(18)는 이전 도면들에 나타낸 예시적인 실시들에서 측량 스틱의 알려진 길이에 대응하고, 이것의 도움을 받아 지면 위에서의 타깃의 높이의 값이 이전 예들에서 유도될 수 있다.
화살표 31로 나타낸, 관련 카메라(5)의 또는 장치의 배향 - 특히 방위 - 은 예를 들어 장치에 예를 들어 통합되는 나침반, 특히 전자 나침반에 의해 결정될 수 있다.
대안으로서, 관련 카메라 또는 장치의 방위 배향은 또한 관성 센서들(장치의 롤 각들 및 상대 피치를 결정하는 것을 가능하게 할 수도 있음), 특히 회전 속도 센서들(자이로스코프들) 및/또는 가속도 센서들의 도움을 받아 결정될 수 있다. 특히, 센서들은 이 경우에 또한 컴팩트 관성 측정 유닛 "IMU"에 통합될 수 있다.
그러나, 방위 배향은 추가의 경사 또는 회전 속도 측정 센서들 없이 결정될 수 있다. 예를 들어, 방위 배향은 타깃 유닛에 의해 이동된 거리(타깃의 이동 이력)와 관련된 데이터와, 전진 중 이동되는 지표면으로부터 핸드헬드 장치에 의해 획득된 카메라 이미지들의 시퀀스로부터 유도된 데이터(예컨대, 기록된 표면이 카메라 이미지를 통해 타깃 유닛의 진행 중 이동하는 방향과 관련된 데이터)의 조합의 도움을 받아 결정될 수 있다.
이를 위해, 카메라 이미지 시퀀스에서의 시변(time-variant) 표면 정보가 추적되고 지표면에 대한 카메라의 이동 방향이 이미지 시퀀스의 연속해서 취한 기록들의 상대 변화들(예를 들어 식별된 특징들의 검출된 운동들)의 도움을 받아 결정된다.
카메라 이미지 시퀀스를 기록하기 위해, 카메라는 땅 표면의 반복해서 획득할 수 있다. 반복 획득은 이 경우에 짧은 시간들에서, 예를 들어 매 10 ms - 100 ms의 속도(rate)로 행해질 수 있다. 평가 구성요소에 의해, 이미지 인식의 도움을 받아, 카메라의 전진으로 인해 이미지 시퀀스에서 카메라 이미지로부터 카메라 이미지로 변위되는 표면 특징들이 이때 추적된다. 이 경우에, 2개의 연속 기록들에서의 식별된 특징의 변위 및/또는 회전은 지면에 대해 일어난 카메라의 운동을 표현한다. 이러한 운동은 또한 장치에 의해 행해질 수 있는데, 그 이유는 카메라가 장치에 직접 끼워맞춰지기 때문이다. 따라서, 핸드헬드 장치의 운동 방향은 연속해서 결정되고 모니터링된다.
그 결과, 평가 구성요소는 카메라의 이미지 정보로부터 지면에 대한 장치의 운동 방향을 이렇게 결정될 수 있다.
개별 기록들에서 지면의 표면 특징들의 식별 및 할당을 개선하고 그럼으로써 지면에 대한 운동 방향을 더 정확하게 결정하기 위해, 획득될 지표면의 조명 또 브라이트닝이 가능하다. 이러한 조명은 다양한 방식들, 예를 들어 특별한 스펙트럼 범위의 방사선에 의해 또는 (예를 들어 레이저 포인터(23)의 도움을 받아) 획득될 지면 구조 위로 투사되는 비임 패턴으로 행해질 수 있다. 마찬가지로, 지면은 또한 반사된 방사선에 대한 그것의 방출 특징에 대해, 예를 들어 지표면의 색상들에 대해 분석될 수 있고, 이러한 정보는 획득된 카메라 이미지들의 시퀀스에서 식별된 특징들의 운동/회전을 결정하기 위해 추가로 사용될 수 있다.
요약하면, 지면에 대한 장치의 상대 방위 배향(또는 배향 변화)의 결정을 위해, 카메라는 특히 10 Hz와 100 Hz 사이의 반복 속도로 지표면의 연속 획득을 위해 형성되고, 타깃 유닛은 기록들 사이에서 앞으로 이동되고 그럼으로써 지표면에 생성되고, 평가 구성요소는 기록들의 비교에 의해 기록된 지표면의 식별된 구조적 특징의 운동을 식별하기 위해 형성되고, 지면에 대한 카메라의 방위 배향 변경 또는 상대 운동 방향이 그로부터 결정된다.
예를 들어, 평가 구성요소는 또한 카메라 이미지 시퀀스의 정보로부터 지면에 대한, 카메라 또는 모바일 타깃 유닛에 의해 이동된 거리 및 상대 운동 속도를 결정할 수 있고, 운동 방향 및/또는 운동 속도 및/또는 이동된 거리에 관한 정보를 저장한다.
만약 지면에 대한 모바일 타깃 유닛의, 이러한 식으로 결정된, 이러한 방위 관련 배향(또는 배향 변경)이 또한 - 규정된(절대) 좌표계의 도움을 받아 결정된 - 카메라 이미지 시퀀스의 기록 중 모바일 타깃 유닛에 의해 이동된 거리를 함께 고려하면, 이때 타깃 유닛의 절대 방위 배향(GNSS의 좌표계에서의)이 감소될 수 있다.
환언하면, 상대적으로 및 절대적으로 결정된 정보(즉, GNSS의 도움을 받아 결정된 이동 거리와 타깃 유닛의 결정된 상대 배향 변경들)를 조합하여, 타깃 유닛의 절대 방위 배향이 규정된(외부) 좌표계에서 유도될 수 있다.
일단 타깃 유닛의 이러한 절대 방위 배향이 결정되고 알려지면, 이 때, 절대 방위 배향의 지식을 계속해서 유지하기 위해, 그것은 나중에 이론적으로 카메라 이미지 시퀀스로부터 상대 배향을 결정하는 것으로 충분하다.
그러나, 이 경우에 에러들이 늘어날 것이므로, 특별한 시간 구간들에서 또는 특별한 이벤트들 이후에(예를 들어 또한 카메라 이미지 시퀀스를 이용하여 식별될 수 있는, 예를 들어 매 1초 내지 20초마다 또는 모바일 타깃 유닛의 특별하게 요동치는(jerky) 움직임들 후 일어날 수 있다), 특히 다시 위에 기재한 것과 같이, 상대적으로(카메라 이미지 시퀀스) 및 절대적으로(GNSS) 획득된 정보를 조합하는 것에 의한, 절대 배향의 검토(check) 및/또는 재계산이 일어날 수 있다.
타깃 유닛에 대해 이러한 식으로 결정된 절대 방위 배향의 본 발명에 따른 사용(즉 카메라 이미지에서 추구된/규정된 타깃 포인트의 대응하는 카메라 이미지 위치를 결정하기 위해 그리고 카메라 이미지에 규정될 타깃 포인트에 대한 마킹을 삽입하기 위해) 외에, 추가의 발명 양상에 따르면, 모바일 타깃 유닛에 대해 이러한 식으로 결정된 절대 방위 배향은 또한 추구된/규정된 모바일 타깃 포인트가 아직 카메라의 시야에 있기 전을 포함해서, 규정될 포인트들로의 사용자의 안내를 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 타깃 장치의 현재의 방위 배향의 함수로서 적응되는, 규정 포인트의 방향을 가리키는 화살표는 이후 사용자를 안내하기 위해 장치의 디스플레이에 표시될 수 있고, 또는 대응하는 방향-표시 음성 출력들이 타깃 장치의 현재의 방위 배향의 함수로서 발생할 수 있다.
이러한 유형의 안내는 원칙적으로 종래 기술로부터 이미 알려져 있다. 아직 현재의 방위 배향은 지금까지 모바일 타깃 유닛에 의해 이동된 최후 거리로부터 - 즉 운동 히스토리로부터 - 단지 계산되어 왔으므로(장치가 라인 밖으로 이동되지 않는다는 가정하에서), 타깃 유닛의 추가 전진 없이 기본적으로 발생하는 순수 방위 배향 변경들은 고려되지 않을 것이다. 이것은 이후 종종 갑자스런 변경 안내 표시들(예를 들어 디스플레이에서의 갑작스런 회전 방향 화살표) 그러므로 안내 기능의 범위에서 사용자의 잘못 안내(misguiding)로 이어진다. 더욱이, 매우 늦은 전진의 경우에 조차, (라인 밖에서의 핸드헬드 타깃 유닛의 전진이 종종 일어나므로) 현재의 방위 배향은 단지 매우 신뢰할 수 없게 결정될 수 있고, 이것은 또한 안내 기능 범위에서 사용자의 대응하는 잘못 안내로 이어질 수 있다.
현재 그리고 카메라 이미지 시퀀스로부터 본 발명에 따라 고속으로 결정될 수 있는, 지면에 대한 핸드헬드 타깃 유닛의 상대 운동 방향 및 상대 배향 변경들을 함께 포함 및 이용함으로써, 이러한 불이익이 상당히 감소될 수 있고 안내 기능을 위해 사용된 절대 방위 배향이 상당히 더 신뢰성 있게 결정될 수 있다. 이 경우에 모바일 타깃 유닛의(위에서 이동하는 지면에서) 하향을 향하는 카메라는 광학 컴퓨터 마우스에 대한 유사한 기능을 충족시킨다.
도 11에 나타낸 것과 같이, 타깃(즉, GNSS 안테나 및 그러므로 또한 모바일 타깃 유닛)의 GNSS 위치의 고정밀 결정(즉 측량학 정밀도로 행해지는)을 위해, 또한 참조 스테이션에 의해 유도될 수 있고 발생될 수 있고 예를 무선으로 전송되고 모바일 타깃 유닛에 의해 수신되는 GNSS 정정 데이터를 사용하는 것이 가능하다.
타깃 유닛의 구성요소들을 통합하는 핸드홀드 가능 장치(3)는 이 경우에 또한 참조 스테이션(예를 들어 부착된 GNSS 모듈을 갖는 토탈 스테이션)을 위한 원격 제어 기능을 갖고 그러므로 또한 토탈 스테이션을 위한 원격 제어 유닛/데이터 로거로서 형성될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 그리고 도 10과 관련하여 이미 기술된, GNSS 모듈(15)을 포함하는 모바일 타깃 유닛의 평면도를 나타내고, 모바일 타깃 유닛의 모든 구성요소들은 핸드홀드 가능 장치(3)에 통합되어 있다. GNSS 안테나(12")는 이 경우에 또한 GNSS 모듈(15)에 통합된다.
또한, 전자 그래픽 디스플레이(9), 하측에 위치된 카메라, 장치의 피치각 및 롤 각을 결정하기 위한 센서(16), 및 수직으로 하향으로 자동으로 지향하는(특히 서스펜디드 셀프-센터드 또는 펜쥴럼으로서) 레이저 포인터(23)가 제공된다.
본 발명에 따르면, - 도 12에 나타낸 디스플레이(9)에서 알 수 있는 것과 같이 - 이미지 처리 및 평가 유닛에 의해,
- 카메라의 규정된 이미징 방향 뿐만 아니라 타깃(즉, GNSS 안테나 12')에 대한 카메라(5)의 고정된 위치 관계의 지식의 도움을 받아,
그리고
- 현재 결정된 타깃 위치, 현재 결정된 피치 및 롤 각들 및 현재 결정된 방위 배향의 함수로서
카메라(5)의 시야 및 알려진 공간 좌표들에 놓인, 규정 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들에 대해, 카메라 이미지에서의 위치가 유도되고 하나 이상의 타깃 포인트들에 대한 마킹(20')이 카메라 이미지에서의 위치에 따라 발생되고 디스플레이(9) 상에 표시되고, 카메라 이미지 상에 오버레이된다.
현재의 GNSS 안테나 위치에 대응하는 지면 위치의 인덱싱은 레이저 포인터(23)에 의해 행해지고, 이를 위해 이 레이저 포인터는 자동으로 수직 하향으로 지향되는 레이저 비임을 방출하고 그럼으로써 레이저 스팟을 지면 위로 투사한다. 지면 위로 투사된 이러한 레이저 스팟은 또한 카메라에 의해 획득되고 디스플레이(9) 상에 표현된 카메라 이미지에서 이와 같은 13'으로서 알 수 있다.
타깃 포인트를 규정하기 위해, 사용자는 - 도 10에 나타낸 응용에서 알 수 있는 것과 같이 - 찾은 타깃 포인트 위치에 따라 카메라 이미지 상에 놓여 있는 타깃 포인트 마킹(20')이 지면 위로 투사된 레이저 스팟(13')과 일치하고 카메라 이미지에서 볼 수 있는 방식으로 직선으로 이동시키고 모바일 타깃 유닛을 전진시킨다.
레이저 포인터에 의해 - 현재의 GNSS 안테나 위치에 대응하는 - 지면 위치의 도 9 내지 도 11에 나타낸 인덱싱에 대한 대안으로서, 도 12에 나타낸 것과 같이, 십자선(22)과 같은 마킹이 또한 카메라 이미지 상에 오버레이된 - 현재의 GNSS 안테나 위치에 대응하는 - 지면 위치(13')에 삽입될 수 있다.
유리하게는, 지면 위로의 GNSS 안테나 위치의 수직 투사에 의해 주어지는 지면 위치(13')에의 십자선(22)의 대응하는 삽입을 위해, 센서(16)에 의해 결정되는 장치(3)의 현재의 피치 및 롤 각들이 이 경우에 또한 고려된다.
만약 장치가 약간 경사져 유지되고 그러므로 GNSS 안테나 아래에 수직으로 놓인 지면 지점(ground point)이 약간 카메라 이미지의 하측 에지에 이미징되면, 이때 십자선이 또한 현재의 GNSS 안테나 위치에 대응하는 카메라 이미지에서의 이러한 지면 지점의 표시에 따라 하측 에지에 삽입될 것이고, 대응하여 디스플레이(9)에 표시된 카메라 이미지 상에 오버레이될 것이다.
장치(3)의 현재의 피치 및 롤 각들에 의존하여(즉 사용자가 그의 손들에 장치를 현재 유지하고 있는 방법에 의존하여), 카메라 이미지에서의 십자선(22)의 위치는 이후 적응되고 "라이브(live)"로 그리고 십자선이 항상 GNSS 안테나(또는 장치의 다른 규정된 참조 지점) 수직 바로 아래에 놓이는 지면 지점(13')을 인덱스하는 방식으로 연속해서 추적될 것이다.
타깃 포인트를 한번 더 규정하기 위해, 간단한 방식으로, 사용자는 이때 - 도 9 내지 도 11의 실시예에 따라 지면 지점(13')을 인덱싱하는 지면 상의 레이저 스팟의 실제 발생의 경우에서와 유사하게 - 찾은 타깃 포인트 위치에 따라 카메라 이미지 상에 중첩된 타깃 포인트 마킹(20')이 삽입된 십자선(22)의 중심에 놓이는 방식으로 모바일 타깃 유닛을 이동 및 전진시킨다.
이러한 단부 위치에 도달한 후, 사용자는 이후 규정될 발견한 타깃 포인트 위에 장치(3)를 정확하게 수직으로 유지하고 있다.
기재된 이들 도면들은 가능한 예시적인 실시예들을 단지 개략적으로 표현하는 것임을 알 수 있다. 다양한 접근방법들은 마찬가지로 종래 기술의 방법들뿐만 아니라 서로 조합될 수 있다.

Claims (15)

  1. 규정된 좌표계에서 타깃 위치를 결정하기 위한 위치 결정 유닛(2, 2'), 특히 토탈 스테이션 또는 GNSS 모듈을 가지며, 상기 좌표계에서 타깃 포인트들(20)의 규정 및/또는 위치 결정을 위한 모바일 타깃 유닛(1)을 가지는 측량 시스템으로서, 상기 타깃 유닛(1)은,
    ·하측 단부가 타깃 포인트와 접촉할 수 있는 측량 스틱(11),
    ·상기 측량 스틱(11) 위에 끼워맞춰질 수 있고 상기 타깃 위치가 고정밀도로 결정될 수 있는 타깃(12, 12', 12")으로서, 특히 상기 타깃(12, 12', 12")은 토탈 스테이션(2)의 도움을 받아 측량될 수 있는 측량 반사기(12')로서 또는 상기 위치 결정 유닛(2')의 상기 GNSS 모듈에 대한 데이터 링크를 가지는 GNSS 안테나(12")로서 형성되는, 상기 타깃(12, 12', 12"),
    ·상기 측량 시스템을 위한 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)으로서, 상기 원격 제어 유닛(3)은 전자 그래픽 디스플레이(9)를 포함하고, - 부착된 상태에서 - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰진 상기 타깃(12, 12', 12")에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 상기 측량 스틱(11) 상의 홀더(holder)에 부착될 수 있는, 상기 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3),을 포함하며,
    ·상기 원격 제어 유닛(3)은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라(5)를 포함하고,
    ·상기 위치 결정 유닛(2, 2') 및 상기 카메라(5)에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 제공되고, 상기 고정된 위치 관계 및 상기 규정된 이미징 방향의 지식의 도움을 받아, 그리고 결정된 상기 타깃 위치의 함수로서, 상기 카메라(5)의 이미지 데이터는 상기 좌표계에서의 상기 타깃 포인트들(20)과 공간 관계를 갖게 되는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 카메라(5), 상기 디스플레이(9), 상기 위치 결정 유닛(2, 2') 및 상기 이미지 처리 및 평가 유닛은 상기 카메라(5)의 시야 및 알려진 상기 공간 좌표들에 놓이는, 규정 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들(20)에 대한 현재 결정된 타깃 위치의 함수로서, 상기 카메라 이미지에서의 타깃 포인트 위치가 유도되고 상기 하나 이상의 타깃 포인트들(20)을 위한 마킹(20')이 상기 카메라 이미지에서의 상기 타깃 포인트 위치에 따라 상기 디스플레이(9) 위에 표시되고, 그 위에 오버레이되는 방식으로 형성되고 상호작용하는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 카메라 이미지에서 상기 타깃 포인트 위치들을 유도하기 위해, 디지털 지형 모델이 이용되고 함께 고려되며, 특히 상기 카메라의 상기 시야에 놓여 있는 상기 지형의 디지털 지형 모델을 기록하는 센서 - 특히 RIM 센서 또는 실체 사진 측량 모듈 - 가 제공되는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라(5), 상기 디스플레이(9), 상기 위치 결정 유닛(2, 2') 및 상기 이미지 처리 및 평가 유닛은 상기 카메라(5)에 의해 획득된 필름 시퀀스가 상기 디스플레이(9) 상에 라이브로 표시되고, - 상기 표시된 필름 시퀀스 위에 오버레이되고 - 상기 현재 결정된 타깃 위치의 함수로서, 공간 좌표들이 알려져 있는, 규정되거나 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들(20)이 상기 카메라 이미지에 마킹되고 상기 디스플레이(9) 상에 표시되는 방식으로 형성되고 상호작용하는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 카메라(5) 및 상기 디스플레이(9)는 조작자에게 상기 카메라(5)에 의한 지형 표면의 관측 가능성을 허용하는 방식으로 상기 원격 제어 유닛(3) 상에 배열 및 배향되고,
    ·상기 디스플레이(9)의 표면 법선은 상기 카메라의 상기 이미징 방향에 본질적으로 평행하게 배향되고, 특히 상기 디스플레이(9) 및 상기 카메라(5)의 상기 광축은 본질적으로 동축으로 배향되지만, 상기 관측 방향들은 상호 대향하고, 또는
    ·상기 디스플레이(9)의 상기 표면 법선은 상기 카메라의 상기 이미징 방향에 대해 10°와 45°사이의 각도, 특히 30°의 각도만큼 경사져 있고,
    특히, 상기 카메라(5)는 - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11)에 부착될 경우 - 상기 측량 스틱(11)의 상기 하측 단부(13)가 상기 카메라(5)의 상기 시야에 놓이는 방식으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11)에 부착되어 있는 경우 - 상기 측량 스틱(11)의 상기 구조로 인해 상기 끼워맞춰진 타깃(12, 12', 12")에 대한 상기 원격 제어 유닛(3)의 상기 고정된 위치 관계가 보장되고, 특히 상기 고정된 위치 관계는:
    ·상기 고정된 위치 관계가 저장되는 저장 수단,
    ·상기 원격 제어 유닛(3)의, 상기 원격 제어 유닛(3)으로부터 상기 타깃(12, 12', 12")까지의 현재의 거리 및/또는 현재의 배향, 특히 상기 방위 및/또는 고도 배향을 결정 가능하게 하는 위치 관계 결정 수단으로서, 특히 상기 위치 관계 결정 수단은 상기 원격 제어 유닛(3)에 통합된 거리 센서 및/또는 나침반, 및/또는 상기 원격 제어 유닛(3)에 통합된 경사 센서를 포함하는, 상기 위치 관계 결정 수단,
    ·상기 고정된 위치 관계에 관한 데이터가 사용자에 의해 입력될 수 있도록 하는 입력 수단,
    ·상기 측량 스틱(11)에 의해 보장되는 상기 고정된 위치 관계에 관한 정보를 포함하는, 상기 측량 스틱(11), 특히 상기 홀더 상에 전자적으로 또는 그래픽적으로 저장되는 데이터 세트, 및 상기 데이터 세트가 상기 원격 제어 유닛에서 판독될 수 있도록 상기 원격 제어 유닛(3)에 제공되는 판독 수단,
    중 적어도 하나의 도움을 받아 상기 이미지 처리 및 평가 유닛에 이용 가능하게 되는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 청구된 것과 같은 측량 시스템을 위한 모바일 타깃 유닛(1)으로서,
    ·하측 단부(13)가 타깃 포인트와 접촉될 수 있는 측량 스틱(11),
    ·상기 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰질 수 있고 상기 타깃 위치가 고정밀도로 결정될 수 있는 타깃(12, 12', 12")으로서, 특히 상기 타깃(12, 12', 12")은 토탈 스테이션(2)의 도움을 받아 측량될 수 있는 측량 반사기(12')로서 그리고 상기 위치 결정 유닛(2')의 상기 GNSS 모듈에 대한 데이터 링크를 가지는 GNSS 안테나(12)로서 형성되는, 상기 타깃(12, 12', 12"),
    ·상기 측량 시스템을 위한 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)으로서, 상기 원격 제어 유닛(3)은 전자 그래픽 디스플레이(9)를 포함하고, 상기 부착된 상태에서 - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰진 상기 타깃(12, 12', 12")에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 상기 측량 스틱(11) 상의 홀더에 부착될 수 있는, 상기 원격 제어 유닛(3)을 포함하며,
    ·상기 원격 제어 유닛(3)은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라(5)를 포함하고,
    ·상기 위치 결정 유닛(2, 2') 및 상기 카메라(5)에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 제공되고, 상기 고정된 위치 관계 및 상기 규정된 이미징 방향의 지식을 도움을 받아, 그리고 결정된 상기 타깃 위치의 함수로서, 상기 카메라(5)의 이미지 데이터는 상기 좌표계에서의 상기 타깃 포인트들(20)과 공간 관계를 갖게 되는 것을 특징으로 하는, 모바일 타깃 유닛(1).
  8. 제7항에 있어서,
    상기 카메라(5) 및 상기 디스플레이(9)는, 조작자에게 상기 카메라(5)에 의한 지형 표면을 관측할 가능성을 허용하는 방식으로 상기 원격 제어 유닛(3) 상에 배열 및 배향되고, 상기 디스플레이(9)의 상기 표면 법선은 상기 카메라의 상기 이미징 방향에 본질적으로 평행하게 배향되고, 특히 상기 디스플레이(9) 및 상기 카메라(5)의 상기 광축은 본질적으로 동축으로 배향되지만, 상기 관측 방향들은 상호 대향하는 것을 특징으로 하는, 모바일 타깃 유닛(1).
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서,
    상기 카메라(5)는 - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11)에 부착되어 있을 때 - 상기 측량 스틱(11)의 상기 하측 단부(13)가 상기 카메라(5)의 상기 시야에 놓이는 방식으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 모바일 타깃 유닛(1).
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11)에 부착되어 있을 때, 상기 측량 스틱(11)의 상기 구조 때문에, 상기 끼워맞춰진 타깃(12, 12', 12")에 대한 상기 원격 제어 유닛(3)의 상기 고정된 위치 관계가 보장되고, 특히 상기 고정된 위치 관계는:
    ·상기 고정된 위치 관계가 저장되는 저장 수단,
    ·상기 원격 제어 유닛(3)의, 상기 원격 제어 유닛(3)으로부터 상기 타깃(12, 12', 12")까지의 현재의 거리 및/또는 현재의 배향, 특히 상기 방위 및/또는 고도 배향을 결정 가능하게 하는 위치 관계 결정 수단으로서, 특히 상기 위치 관계 결정 수단은 상기 원격 제어 유닛(3)에 통합된 거리 센서 및/또는 나침반, 및/또는 상기 원격 제어 유닛(3)에 통합된 경사 센서를 포함하는, 상기 위치 관계 결정 수단,
    ·상기 고정된 위치 관계에 관한 데이터가 사용자에 의해 입력될 수 있도록 하는 입력 수단,
    ·상기 측량 스틱(11)에 의해 보장되는 상기 고정된 위치 관계에 관한 정보를 포함하는, 상기 측량 스틱(11), 특히 상기 홀더 상에 전자적으로 또는 그래픽적으로 저장되는 데이터 세트, 및 상기 데이터 세트가 상기 원격 제어 유닛에서 판독될 수 있도록 상기 원격 제어 유닛(3)에 제공되는 판독 수단,
    중 적어도 하나의 도움을 받아 상기 이미지 처리 및 평가 유닛에 이용 가능하게 되는 것을 특징으로 하는, 모바일 타깃 유닛(1).
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 청구된 것과 같은 모바일 타깃 유닛(1)을 위한 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)으로서, 상기 원격 제어 유닛(3)은 전자 그래픽 디스플레이(9)를 포함하고, 상기 부착된 상태에서, 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰진 상기 타깃(12, 12', 12")에 대해 고정된 위치 관계에 있는 방식으로 상기 모바일 타깃 유닛(1)의 상기 측량 스틱(11) 상의 홀더에 부착될 수 있는, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)에 있어서,
    ·상기 원격 제어 유닛(3)은 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하기 위한 카메라(5)를 포함하고,
    ·상기 위치 결정 유닛(2, 2') 및 상기 카메라(5)에 대한 데이터 링크를 가지는 이미지 처리 및 평가 유닛이 제공되고, 상기 고정된 위치 관계 및 상기 규정된 이미징 방향의 지식을 도움을 받아, 그리고 결정된 상기 타깃 위치의 함수로서, 상기 카메라(5)의 이미지 데이터는 상기 좌표계에서의 상기 타깃 포인트들(20)과 공간 관계를 갖게 되는 것을 특징으로 하는, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 카메라(5) 및 상기 디스플레이(9)는, 조작자에게 상기 카메라(5)에 의한 지형 표면을 관측할 가능성을 허용하는 방식으로 상기 원격 제어 유닛(3) 상에 배열 및 배향되고, 상기 디스플레이(9)의 상기 표면 법선은 상기 카메라의 상기 이미징 방향에 본질적으로 평행하게 배향되고, 특히 상기 디스플레이(9) 및 상기 카메라(5)의 상기 광축은 본질적으로 동축으로 배향되지만, 상기 관측 방향들은 상호 대향하는 것을 특징으로 하는, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3).
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서,
    상기 카메라(5)는 - 상기 원격 제어 유닛(3)이 상기 측량 스틱(11)에 부착되어 있을 때 - 상기 측량 스틱(11)의 상기 하측 단부(13)가 상기 카메라(5)의 상기 시야에 놓이는 방식으로 배향되는 것을 특징으로 하는, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3).
  14. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 측량 시스템으로써 타깃 포인트(20)의 위치를 규정 및/또는 결정하는 방법으로서,
    ·측량 스틱(11)에 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)을 부착하는 단계로서, 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)은 그 위에 끼워맞춰지는 카메라(5)를 가지며, 상기 측량 스틱(11)의 상기 하측 단부는 타깃 포인트와 접촉될 수 있고, 상기 원격 제어 유닛(3)은 상기 측량 스틱(11) 상에 끼워맞춰지는 타깃(12, 12', 12")에 대해 고정된 위치 관계로 부착되는, 상기 핸드홀드 가능 원격 제어 유닛(3)을 부착하는 단계,
    ·상기 모바일 타깃 유닛(1), 특히 상기 원격 제어 유닛(3)과 상기 위치 결정 유닛(2, 2') 사이에 데이터 교환 링크를 확립 또는 보장하는 단계,
    ·타깃 포인트들(20)이 규정되고 또는 측량되는 지형 표면의 상기 방향에서 상기 카메라(5)를 배열하고, 이미지들을 기록하고 이들을 상기 원격 제어 유닛(3)의 디스플레이(9) 상에 연속적으로 또는 규정된 시간 간격들로 표시하는 단계,
    ·특히 화살표, 및/또는 의도된 타깃 포인트(20)까지의 거리의 표시기들 및/또는 타깃 포인트(20)의 상기 의도된 위치에 대한 마킹(20')에 의해, 상기 디스플레이(9)에 있는 상기 카메라(5)의 상기 이미지에 방향 표시기(21, dx, dy)를 삽입하는 단계,
    ·상기 타깃 포인트(20)의 상기 의도된 위치에 대한 상기 마킹(20')과 상기 이미지(13', 20")와의 매치가 달성될 때까지 상기 타깃 유닛(1)을 안내하는 단계,
    ·상기 타깃 포인트(20)의 상기 위치를 규정하고 또는 결정하는 단계, 및 선택적으로
    ·상기 카메라(5)에 의해 상기 규정된 또는 위치-결정된 타깃 포인트(20)의 이미지를 실시간으로 기록하고 저장하는 단계,를 가지는, 타깃 포인트의 위치를 규정 및/또는 결정하는 방법.
  15. 컴팩트 핸드홀드 가능 장치에 통합된, 규정된 좌표계에 있는 타깃 포인트들(20)의 규정 및/또는 위치 결정을 위한 모바일 타깃 유닛(1)을 가지는 측량 시스템으로서, 상기 타깃 유닛은
    ·상기 좌표계에서 상기 타깃 위치를 결정하기 위해, 타깃으로서 형성되는 통합된 GNSS 안테나(12")를 가지는, 위치 결정 유닛으로서 형성되는 GNSS 모듈(15),
    ·전자 그래픽 디스플레이(9)를 포함하며,
    상기 타깃 유닛은,
    ·상기 핸드홀드 가능 장치의 작동 위치에서 대략 수직 하향으로 지향되는 규정된 이미징 방향에서 카메라 이미지를 기록하는 카메라(5),
    ·상기 장치의 피치각(pitch angle) 및 롤 각(roll angle; 35, 36)을 결정하는 2축 경사계(16),
    ·상기 장치의 방위 배향(azimuthal orientation; 31)을 결정하는 배향 결정 유닛으로서, 상기 방위 배향은 특히 상기 장치의 요각(yaw angle)에 대응하는, 상기 배향 결정 유닛, 및
    ·이미지 처리 및 평가 유닛,을 더 포함하고,
    상기 이미지 처리 및 평가 유닛은,
    상기 타깃에 대한 상기 카메라(5)의 고정된 위치 관계 및 상기 카메라(5)의 상기 규정된 이미징 방향 모두의 지식의 도움을 받아,
    상기 현재 결정된 타깃 위치, 상기 현재 결정된 피치 및 롤 각들(35, 36) 및 상기 현재 결정된 방위 배향(31)의 함수로서,
    상기 카메라(5)의 시야에 놓이고 상기 공간 좌표들이 알려져 있는, 규정 또는 측량될 하나 이상의 타깃 포인트들(20)에 대해, 상기 카메라 이미지에서의 위치가 유도되고 상기 하나 이상의 타깃 포인트들(20)에 대한 마킹(20')은 상기 카메라 이미지에서의 상기 위치에 따라 상기 디스플레이(9) 상에 표시되고, 그 위에 오버레이되는 방식으로 형성되는 것을 특징으로 하는, 측량 시스템.
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