本發(fā)明涉及用于借助于大地測(cè)量?jī)x來測(cè)量地面上的點(diǎn)的位置的勘測(cè)桿。

背景技術(shù)：

使用同類勘測(cè)桿來放樣和測(cè)量地面點(diǎn)從現(xiàn)有技術(shù)已知，例如，從us7,788,815b2,ep1130355a2或jp2000234933。在使用諸如tps設(shè)備這樣的大地測(cè)量裝置的勘測(cè)應(yīng)用中，不直接采取目標(biāo)點(diǎn)的位置測(cè)量，而是采取勘測(cè)桿上的接收器或天線的位置測(cè)量。目標(biāo)點(diǎn)位置的結(jié)論由于接收器或天線與桿的尖端之間的已知空間關(guān)系而可得。憑借該方法，可以避開位于測(cè)量?jī)x器與目標(biāo)點(diǎn)之間的直接路徑中的障礙物。

為了針對(duì)這種障礙物避開提供另外的靈活性，慣例是實(shí)現(xiàn)高度可調(diào)整的桿。因?yàn)榇蟮販y(cè)量?jī)x和勘測(cè)桿彼此連接，以通信，所以當(dāng)已經(jīng)獲得視覺接觸時(shí)，可以由大地測(cè)量?jī)x向桿給出指示。隨后，桿可以通過聽覺信號(hào)、振動(dòng)信號(hào)和/或視覺信號(hào)向它的用戶給出通知。

因?yàn)榘╣nss天線的勘測(cè)桿解決方案經(jīng)由衛(wèi)星定位系統(tǒng)來獲得它們的位置數(shù)據(jù)，所以不依賴于大地測(cè)量?jī)x。然而，為了提高測(cè)量準(zhǔn)確度，可以在場(chǎng)景中提供gnss基準(zhǔn)站。在具有g(shù)nss桿的傳統(tǒng)勘測(cè)中，測(cè)繪員將桿尖端置于測(cè)量點(diǎn)上，弄平桿，并且觸發(fā)gnss測(cè)量，測(cè)量的結(jié)果也包括高度信息。

至于以所描述的方式調(diào)整的桿的高度測(cè)量，當(dāng)前解決方案是從卷尺人工讀取或利用基于勘測(cè)桿的測(cè)量系統(tǒng)自動(dòng)測(cè)量。傳統(tǒng)勘測(cè)桿即模擬勘測(cè)桿通常具有印在桿上或在附到桿的卷尺上的視覺測(cè)量標(biāo)記(諸如刻度和數(shù)字)，這使得勘測(cè)桿像普通測(cè)量卷尺一樣來操作。為此，桿具有伸縮結(jié)構(gòu)，其通過根據(jù)高度調(diào)整將刻度移位來提供高度可調(diào)整性和可測(cè)量性。

其他解決方案，諸如us7,373,725中提供的，提供了使用電子裝置進(jìn)行的自動(dòng)高度測(cè)量，其中，使用指示絕對(duì)高度標(biāo)記的基準(zhǔn)指示器和水準(zhǔn)尺基準(zhǔn)表面來進(jìn)行高度檢測(cè)。電磁耦合的差異借助于增量感應(yīng)路徑檢測(cè)來檢測(cè)。從此得到相對(duì)運(yùn)動(dòng)和依靠該行進(jìn)的相對(duì)距離的高度測(cè)量。

文獻(xiàn)us7,251,899b2和us7,788,815b2還提供了使用在安裝在桿下區(qū)段的激光傳感器與置于桿頂部的尖端之間的激光距離測(cè)量來進(jìn)行的、用于高度可調(diào)的桿的自動(dòng)高度測(cè)量的解決方案，該激光傳感器和尖端以提供激光傳感器和尖端的分離與桿的高度調(diào)整之間的相關(guān)性的方式來安裝。然而，在這些文獻(xiàn)中公開的解決方案導(dǎo)致光路徑處于桿外部，這例如具有易受外界干擾且由此需要增強(qiáng)校準(zhǔn)開支的缺點(diǎn)。

從現(xiàn)有技術(shù)已知的用于勘測(cè)桿的高度測(cè)量解決方案具有多個(gè)共同缺點(diǎn)。因?yàn)榭睖y(cè)工作遭受高時(shí)間開銷，所以已知勘測(cè)桿不滿足所需的時(shí)間效率要求，因?yàn)楸仨氂写蟛糠秩斯げ襟E。此外，甚至完全或部分自動(dòng)化解決方案經(jīng)常易受其他干擾而出錯(cuò)且仍然需要相當(dāng)程度的專家知識(shí)。因此，由于人工步驟和所需的專家知識(shí)，普通勘測(cè)桿允許由用戶引起的太多誤差來源。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的、用于測(cè)量地面上的測(cè)量點(diǎn)的位置的勘測(cè)桿，其中，桿具體是在準(zhǔn)確度、可靠性以及可用性方面進(jìn)行了改進(jìn)。

這些改進(jìn)中的至少一個(gè)由根據(jù)權(quán)利要求1和/或本發(fā)明的從屬權(quán)利要求所述的勘測(cè)桿來實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明，一種勘測(cè)桿包括：至少兩個(gè)桿區(qū)段，該至少兩個(gè)桿區(qū)段可伸縮地插入到彼此中，因而提供桿的高度調(diào)整；指向尖端，該指向尖端處于桿的下端，該指向尖端用于將桿設(shè)置在地面點(diǎn)上；容器，該容器處于桿的上端，用于安裝位置給出裝置；高度測(cè)量系統(tǒng)，該高度測(cè)量系統(tǒng)用于指示位置給出裝置相對(duì)于地面點(diǎn)的距離，其中，高度測(cè)量系統(tǒng)包括：電子距離測(cè)量單元，該電子距離測(cè)量單元在下文中稱為edm單元，和目標(biāo)，edm單元和目標(biāo)以edm單元適于向目標(biāo)發(fā)射光束且檢測(cè)由目標(biāo)反向散射的光的方式置于桿內(nèi)，光束遵循桿內(nèi)的路徑，edm單元和目標(biāo)還安裝到至少兩個(gè)桿區(qū)段，因而提供edm單元和目標(biāo)的分離與桿的高度調(diào)整之間的相關(guān)性；以及評(píng)估單元，該評(píng)估單元用于基于edm單元的所檢測(cè)的光來得到位置給出裝置的高度。

具體地，將光路徑封閉到桿內(nèi)部具有產(chǎn)生針對(duì)edm單元優(yōu)化的、穩(wěn)定受控測(cè)量環(huán)境的優(yōu)點(diǎn)。因此，在幾乎不增加桿的技術(shù)支出的情況下提供了不同實(shí)施方式的通用范圍。

在一方面，edm單元可以置于上桿區(qū)段中，向下發(fā)射光，具體地，置于上桿區(qū)段的上端或下端，其中，目標(biāo)置于下桿區(qū)段中，具體地，置于下桿區(qū)段的下端或上端或指向尖端內(nèi)。將edm單元置于上桿區(qū)段中例如對(duì)于促進(jìn)勘測(cè)桿的延伸或與附接到桿的容器的其他裝置共享電源可以是有利的。

在另一方面，不是向下發(fā)射光，還可以如下翻轉(zhuǎn)上述實(shí)施方式：edm單元置于下桿區(qū)段中，向上發(fā)射光，具體地，置于下桿區(qū)段的下端或上端或指向尖端內(nèi)，其中，目標(biāo)置于上桿區(qū)段中，具體地，置于上桿區(qū)段的上端或下端。將edm單元置于下桿區(qū)段的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)可以是將重量更有利地分配到桿下端。

在另外的實(shí)施方式中，edm單元置于上桿區(qū)段中，向下發(fā)射光，光處于可見范圍內(nèi)，其中，目標(biāo)置于指向尖端內(nèi)，指向尖端現(xiàn)在可以連同安裝在其內(nèi)部的目標(biāo)一起拆卸，并且位置給出裝置的高度可以通過測(cè)量edm單元與地面之間的距離來得到。該實(shí)施方式的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在不需要重定位通常較復(fù)雜且耗時(shí)的勘測(cè)站(例如，大地測(cè)量裝置)的情況下，自由延長(zhǎng)勘測(cè)桿的可測(cè)量高度范圍以克服高障礙物，例如，不需要延長(zhǎng)電連接。具體地，對(duì)于高障礙物和大高度伸出物，主要出于穩(wěn)定性原因，將勘測(cè)桿附接到三腳架也可以是有利的。

特別是對(duì)于勘測(cè)桿的短到中距離伸長(zhǎng)，通過將包括目標(biāo)的延伸管附接到下桿區(qū)段以替換定位尖端還可以擴(kuò)展桿的可測(cè)量高度范圍，其中，然后基于所檢測(cè)的在包括在延伸管中的目標(biāo)處反向散射的光可以得到位置給出裝置的高度。因此，保持了用于edm單元的封閉且由此穩(wěn)定受控的測(cè)量環(huán)境，同時(shí)桿仍然可以指向地面上的測(cè)量點(diǎn)上并由此以穩(wěn)定方式來保持，具體地由手保持。

edm單元可以嵌入一個(gè)單個(gè)殼體中，其中，針對(duì)單獨(dú)的距離測(cè)量預(yù)校準(zhǔn)由edm單元進(jìn)行的光的發(fā)射和感測(cè)。由此，這例如允許在沒有許多技術(shù)支出的情況下升級(jí)傳統(tǒng)(并且中空的)勘測(cè)桿，或者允許促進(jìn)更換有缺陷edm單元。

edm單元可以被布局為根據(jù)相位測(cè)量原理和/或借助于脈沖飛行時(shí)間確定來操作，其中，光的發(fā)射和感測(cè)基于雙軸或同軸構(gòu)思。具體地對(duì)于改進(jìn)的短距離測(cè)量，edm單元還可以根據(jù)三角測(cè)量法來操作，例如，由三角測(cè)量裝置來支持，該三角測(cè)量裝置包括以移軸景深光學(xué)(scheimpflug)構(gòu)造布局的成像光學(xué)器件和線傳感器。此外，edm單元可以包括標(biāo)準(zhǔn)操作模式和針對(duì)短距離測(cè)量?jī)?yōu)化的附加操作模式，具體地，基于三角測(cè)量法。

電力供應(yīng)裝置可以附接到桿或置于桿內(nèi)部，具體地其中，電力供應(yīng)裝置可更換和/或可充電，具體地，電力供應(yīng)裝置為電池單元。

在另外的實(shí)施方式中，桿包括無線通信裝置，該無線通信裝置用于在桿與接收裝置之間發(fā)送和接收信息，該接收裝置具體為大地測(cè)量?jī)x的手持控制器，具體地，該無線通信裝置為藍(lán)牙裝置。

可以附接到桿的位置給出裝置可以包括：與大地測(cè)量?jī)x協(xié)作反射，和/或gnss天線。而且，桿還可以包括相對(duì)于指向尖端具有已定義空間位置的傾斜傳感器單元，傾斜傳感器單元具體包括慣性測(cè)量單元、加速計(jì)、數(shù)字傾斜計(jì)、電子水準(zhǔn)儀或其任意組合。由此，所得到的附加信息可以包括以下信息中的至少一個(gè)：由傾斜傳感器單元獲取的傾斜信息，和由gnss天線和/或由具有反射器裝置的大地測(cè)量?jī)x獲取的位置信息。

桿還可以包括控制器單元，該控制器單元用于：對(duì)無線通信裝置進(jìn)行控制、饋送以及讀取，存儲(chǔ)高度信息和/或位置信息，具體地，與由傾斜檢測(cè)單元收集的傾斜信息一起存儲(chǔ)，并且使信息可檢索，具體地，該控制器單元(8)包括用于提供所述信息的輸出的顯示器單元(9)。

在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式中，桿包括用于桿區(qū)段的機(jī)動(dòng)化(motorization)，該機(jī)動(dòng)化的控制由edm單元和/或控制器單元來支持，具體地，該控制器單元具有用于輸入桿的期望高度的用戶接口。

特別是對(duì)于快速設(shè)置，桿還可以包括用于由用戶自動(dòng)檢測(cè)桿的高度調(diào)整且作為結(jié)果啟動(dòng)由edm單元進(jìn)行的新高度測(cè)量的裝置，例如，通過感測(cè)桿區(qū)段的固定裝置的啟動(dòng)來自動(dòng)檢測(cè)，具體地其中，新高度信息自動(dòng)發(fā)送到接收裝置，具體地，接收裝置為大地測(cè)量?jī)x的手持控制器。

為了防止由于桿的非故意高度變化引起的錯(cuò)誤大地測(cè)量，例如由于大地測(cè)量期間桿的振動(dòng)造成的非故意高度變化，還可以存在監(jiān)測(cè)操作模式，該監(jiān)測(cè)操作模式用于自動(dòng)檢測(cè)桿的高度變化，具體地，通過由edm單元的定期自動(dòng)高度測(cè)量來進(jìn)行，并且在檢測(cè)到高度變化大于給定閾值的情況下，向用戶發(fā)出警告信號(hào)，和/或啟動(dòng)由edm單元進(jìn)行的新高度測(cè)量，具體地其中，新高度信息自動(dòng)發(fā)送到接收裝置，具體地，該接收裝置為大地測(cè)量?jī)x的手持控制器。

附圖說明

在下文中，將通過參照由附圖伴隨的示例性實(shí)施方式來詳細(xì)描述本發(fā)明，附圖中：

圖1示出本發(fā)明的勘測(cè)桿的示例性測(cè)量任務(wù)；

圖2a、圖2b示出包括控制器單元和位置給出裝置的本發(fā)明的勘測(cè)桿的實(shí)施方式；

圖3示出使用延伸管擴(kuò)展桿的高度測(cè)量范圍以克服高障礙物的、本發(fā)明的勘測(cè)桿的示例性測(cè)量任務(wù)；

圖4示出使用三腳架來穩(wěn)定桿并直接測(cè)量edm單元與地面之間的距離的、本發(fā)明的勘測(cè)桿克服高障礙物的示例性測(cè)量任務(wù)；

圖5a、圖5b示出根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)施方式，edm單元置于桿的下區(qū)段中，并且向上發(fā)射光；

圖6a、圖6b示出根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的其他實(shí)施方式，edm單元置于桿的上區(qū)段中，并且向下發(fā)射光；

圖7示出根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式，edm單元置于桿的上區(qū)段中，并且指向尖端可拆卸；以及

圖8示出根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施方式，edm單元由根據(jù)移軸景深光學(xué)(scheimpflug)原理的三角測(cè)量裝置來支撐。

具體實(shí)施方式

圖1示出了用大地測(cè)量?jī)x2和勘測(cè)桿1進(jìn)行測(cè)量的典型勘測(cè)場(chǎng)景。在該場(chǎng)景中，障礙物3阻擋測(cè)量裝置2與地面上的目標(biāo)點(diǎn)4之間的直接視覺接觸。高度h可以在進(jìn)行勘測(cè)桿1的反射器5的測(cè)量的那一刻由勘測(cè)桿來測(cè)量。儀器2與桿1被設(shè)計(jì)為借助于無線通信(圖1中未示出)交換關(guān)于測(cè)量時(shí)間、測(cè)量值、測(cè)量結(jié)果等的信息。

圖2a和圖2b更詳細(xì)地示出了勘測(cè)桿1的樹立，借此，位置給出裝置用示例的方式可以為反射器5(圖2a)或gnss天線6(圖2b)?？睖y(cè)桿1包括與控制器單元8連接的無線通信裝置7。另選地，平板電腦或智能電話還可以附接到桿，以承擔(dān)控制器的功能和而且無線通信裝置的功能。可選地，桿1還可以包括用于直接輸出高度信息和例如直接高度差計(jì)算等功能的顯示單元9，該顯示單元9還可以提供用于功能的按鈕。桿下端的指向尖端13是定位和指向幫助。在本發(fā)明的另外實(shí)施方式中(例如，圖3和圖4)，尖端可拆卸，和/或由具有(圖3)或不具有(圖4、圖7)自己的指向尖端14’、15’的延伸管14、15來替換。

桿1的測(cè)桿系統(tǒng)包括至少兩個(gè)桿區(qū)段11、11’，可以可選地提供因此插入的另外桿區(qū)段11^x(未示出)。固定裝置10可以固定伸縮桿區(qū)段，使得固定它們相對(duì)于彼此的定位。同樣，可以設(shè)計(jì)滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，使得摩擦力足以保持桿的高度，并且固定裝置不是必要的。

柄12充當(dāng)用于固定裝置10、顯示單元9、控制器8和/或無線通信裝置7的載體。

圖3示出了類似于圖1的場(chǎng)景的另一個(gè)典型勘測(cè)場(chǎng)景。然而，這次障礙物3’太高，即使對(duì)于完全伸開的桿區(qū)段，障礙物也將阻擋測(cè)量裝置2與勘測(cè)桿1的反射器5之間的視線。由此，通過使用具有自己的指向尖端14’的延伸管14來擴(kuò)展勘測(cè)桿的可測(cè)量高度h’的范圍。具體地，該實(shí)施方式維持用于edm單元的、封閉由此穩(wěn)定且受控的測(cè)量環(huán)境，同時(shí)桿1仍然可以指向地面上的測(cè)量點(diǎn)4上，并由此以穩(wěn)定方式來保持，具體用手保持。

圖4示出了類似于圖1和圖3中的場(chǎng)景的典型勘測(cè)場(chǎng)景，其中，甚至需要由勘測(cè)桿1完成更大的測(cè)量高度h”。桿通過由具有開放下端的延伸管15替換桿的可拆卸指向尖端13來延長(zhǎng)，并且通過測(cè)量edm單元(不可見)與地面之間的距離來確定高度h”。為了促進(jìn)桿到地面上目標(biāo)點(diǎn)上的指向，由edm單元發(fā)射的光處于可見范圍，由此在地面上產(chǎn)生可見標(biāo)記點(diǎn)16。當(dāng)然，以這種方式伸長(zhǎng)的勘測(cè)桿仍然可以用手來保持，但在一些情況下，由如圖中指示的三腳架17固定和/或穩(wěn)定桿也可以是有用的。

圖5a和圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的具體實(shí)施方式，其中，edm單元18置于桿的下區(qū)段11中，并且向上發(fā)射光。在兩個(gè)結(jié)構(gòu)中，edm單元的電源在控制和顯示單元8、9內(nèi)置于桿的外部，并且檢測(cè)和感測(cè)區(qū)域21的edm設(shè)置被針對(duì)同軸操作來布局。將edm單元置于下桿區(qū)段11對(duì)于向桿下端更有利分配重量的目的或針對(duì)在edm單元與附接到下桿區(qū)段的其他裝置(例如，顯示單元9)之間促進(jìn)或共享電源和/或電子連接可以是有利的。

圖5a示出了其中edm單元18置于指向尖端12內(nèi)部、處于下桿區(qū)段11的下端且目標(biāo)19置于上桿區(qū)段11’的上端、盡可能接近容器20的結(jié)構(gòu)，其中，位置給出裝置5、6可以附接(未示出)到桿。因?yàn)榇蠖鄶?shù)普通edm單元的操作范圍或準(zhǔn)確度在測(cè)量距離一落到特定范圍以下就開始受限制，例如，大多數(shù)普通edm單元根據(jù)相位測(cè)量原理和/或借助于脈沖飛行時(shí)間確定來操作，所以具有edm單元18與目標(biāo)19之間的最大分離的所示實(shí)施方式使得能夠在勘測(cè)桿的可能高度調(diào)整的全范圍進(jìn)行高度測(cè)量，例如，從桿區(qū)段11、11’完全收縮到桿區(qū)段11、11’完全伸開。

圖5b示出了edm單元18仍然置于指向尖端12內(nèi)部、處于下桿區(qū)段11的下端的結(jié)構(gòu)。然而，目標(biāo)19不再置于上桿區(qū)段11’的上端，而是通常處于上桿區(qū)段11’內(nèi)的特定位置處。由此，該實(shí)施方式允許將另外的裝置置于目標(biāo)位置上方，例如，用于所附接的位置給出裝置5、6的附加電源，所附接的位置給出裝置5、6由此可以置于上桿區(qū)段內(nèi)，以更好分配重量，因此得到改進(jìn)的桿處理，具體是在用手保持桿的時(shí)候，具體地在使用已經(jīng)重且笨重的位置給出裝置5、6的時(shí)候。

圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的高度測(cè)量系統(tǒng)的具體實(shí)施方式，其中，edm單元18置于桿的上區(qū)段11’，并且向下發(fā)射光。在兩個(gè)結(jié)構(gòu)中，edm單元18的電源22置于桿內(nèi)，并且檢測(cè)和感測(cè)區(qū)域21的edm設(shè)置被布局為雙軸操作。向下發(fā)射光束促進(jìn)勘測(cè)桿的可測(cè)量高度范圍的快速擴(kuò)展，例如，不需要電連接的延長(zhǎng)。例如，伸長(zhǎng)勘測(cè)桿的促進(jìn)的方式在具有潛在地可能阻擋勘測(cè)站2與位置給出裝置5、6之間的視線的許多高障礙物的地形中可以是非常有利的，具體因?yàn)橹囟ㄎ徊⒅匦?zhǔn)勘測(cè)站2(例如，大地測(cè)量裝置)通常復(fù)雜且耗時(shí)。因此，在圖6a和圖6b所示的兩個(gè)結(jié)構(gòu)中，目標(biāo)19置于指向尖端13內(nèi)部，該指向尖端13可以被拆卸(參見圖7)，以通過使用包括自身的目標(biāo)的延伸管或通過直接測(cè)量edm單元與地面之間的距離來擴(kuò)展勘測(cè)桿的可測(cè)量高度范圍。

圖6a示出了edm單元18置于上桿區(qū)段11’的下端的結(jié)構(gòu)，這確保了仍然實(shí)現(xiàn)接近地面的適當(dāng)重量分配。為了克服edm單元可能的針對(duì)短距測(cè)量的限制，對(duì)于接近完全收縮的桿區(qū)段11、11’，edm單元18可以包括標(biāo)準(zhǔn)操作模式和針對(duì)短距離測(cè)量?jī)?yōu)化的附加操作模式，具體地，基于三角測(cè)量法。當(dāng)然，如圖6b所示，短距離測(cè)量的可能問題例如還可以通過將edm單元18在上桿區(qū)段11’中進(jìn)一步向上設(shè)置來克服，因此找到edm單元的短距離限制與勘測(cè)桿1的優(yōu)化重量分配之間的折中解決方案。

圖7中示出了伸長(zhǎng)的勘測(cè)桿1，示出了其中edm單元18置于上桿區(qū)段11’的上端、盡可能接近容器20的桿結(jié)構(gòu)，例如，提供與附接到容器20的位置給出裝置5、6共享電源和/或電子連接的優(yōu)點(diǎn)。指向極端13已經(jīng)連同其內(nèi)部的目標(biāo)19一起被拆卸，并且下桿區(qū)段11由延伸管15來延長(zhǎng)。位置給出裝置到地面點(diǎn)的距離現(xiàn)在可以通過測(cè)量edm單元18與地面之間的距離或通過附接指向尖端15’與其內(nèi)部的目標(biāo)19’并由此測(cè)量edm單元18與目標(biāo)19’之間的距離之一來得到。

圖8示出了edm單元18由三角測(cè)量裝置23來支持的實(shí)施方式，該三角測(cè)量裝置23包括根據(jù)移軸景深光學(xué)(scheimpflug)原理布局的成像光學(xué)器件23’和線傳感器23”。該設(shè)置對(duì)于edm單元18與目標(biāo)19之間的距離可能對(duì)于相位測(cè)量或脈沖飛行時(shí)間確定變得過短的實(shí)施方式是特別有用的。

雖然上面部分參照一些優(yōu)選實(shí)施方式例示了本發(fā)明，但必須理解，可以進(jìn)行實(shí)施方式的不同特征的大量修改和組合。所有這些修改位于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。