本發(fā)明涉及用于借助于大地測量儀來測量地面上的點的位置的勘測桿。

背景技術(shù)：

使用同類勘測桿來放樣和測量地面點從現(xiàn)有技術(shù)已知，例如，從us7,788,815b2,ep1130355a2或jp2000234933。在使用諸如tps設(shè)備這樣的大地測量裝置的勘測應(yīng)用中，不直接采取目標(biāo)點的位置測量，而是采取勘測桿上的接收器或天線的位置測量。目標(biāo)點位置的結(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，可以避開位于測量儀器與目標(biāo)點之間的直接路徑中的障礙物。

為了針對這種障礙物避開提供另外的靈活性，慣例是實現(xiàn)高度可調(diào)整的桿。因為大地測量儀和勘測桿彼此連接，以通信，所以當(dāng)已經(jīng)獲得視覺接觸時，可以由大地測量儀向桿給出指示。隨后，桿可以通過聽覺信號、振動信號和/或視覺信號向它的用戶給出通知。

因為包括gnss天線的勘測桿解決方案經(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量儀。然而，為了提高測量準(zhǔn)確度，可以在場景中提供gnss基準(zhǔn)站。在具有g(shù)nss桿的傳統(tǒng)勘測中，測繪員將桿尖端置于測量點上，弄平桿，并且觸發(fā)gnss測量，測量的結(jié)果也包括高度信息。

至于以所描述的方式調(diào)整的桿的高度測量，當(dāng)前解決方案是從卷尺人工讀取或利用基于勘測桿的測量系統(tǒng)自動測量。傳統(tǒng)勘測桿即模擬勘測桿通常具有印在桿上或在附到桿的卷尺上的視覺測量標(biāo)記(諸如刻度和數(shù)字)，這使得勘測桿像普通測量卷尺一樣來操作。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行的自動高度測量，其中，使用指示絕對高度標(biāo)記的基準(zhǔn)指示器和水準(zhǔn)尺基準(zhǔn)表面來進行高度檢測。電磁耦合的差異借助于增量感應(yīng)路徑檢測來檢測。從此得到相對運動和依靠該行進的相對距離的高度測量。

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量來進行的、用于高度可調(diào)的桿的自動高度測量的解決方案，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校準(zhǔn)開支的缺點。

從現(xiàn)有技術(shù)已知的用于勘測桿的高度測量解決方案具有多個共同缺點。因為勘測工作遭受高時間開銷，所以已知勘測桿不滿足所需的時間效率要求，因為必須有大部分人工步驟。此外，甚至完全或部分自動化解決方案經(jīng)常易受其他干擾而出錯且仍然需要相當(dāng)程度的專家知識。因此，由于人工步驟和所需的專家知識，普通勘測桿允許由用戶引起的太多誤差來源。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

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

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

根據(jù)本發(fā)明，一種勘測桿包括：至少兩個桿區(qū)段，該至少兩個桿區(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；高度測量系統(tǒng)，該高度測量系統(tǒng)用于指示位置給出裝置相對于地面點的距離，其中，高度測量系統(tǒng)包括：電子距離測量單元，該電子距離測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；以及評估單元，該評估單元用于基于edm單元的所檢測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edm單元優(yōu)化的、穩(wěn)定受控測量環(huán)境的優(yōu)點。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)段中例如對于促進勘測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)段的一個優(yōu)點可以是將重量更有利地分配到桿下端。

在另外的實施方式中，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量edm單元與地面之間的距離來得到。該實施方式的一個優(yōu)點是在不需要重定位通常較復(fù)雜且耗時的勘測站(例如，大地測量裝置)的情況下，自由延長勘測桿的可測量高度范圍以克服高障礙物，例如，不需要延長電連接。具體地，對于高障礙物和大高度伸出物，主要出于穩(wěn)定性原因，將勘測桿附接到三腳架也可以是有利的。

特別是對于勘測桿的短到中距離伸長，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展桿的可測量高度范圍，其中，然后基于所檢測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)定受控的測量環(huán)境，同時桿仍然可以指向地面上的測量點上并由此以穩(wěn)定方式來保持，具體地由手保持。

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

edm單元可以被布局為根據(jù)相位測量原理和/或借助于脈沖飛行時間確定來操作，其中，光的發(fā)射和感測基于雙軸或同軸構(gòu)思。具體地對于改進的短距離測量，edm單元還可以根據(jù)三角測量法來操作，例如，由三角測量裝置來支持，該三角測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)操作模式和針對短距離測量優(yōu)化的附加操作模式，具體地，基于三角測量法。

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量儀的手持控制器，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：與大地測量儀協(xié)作反射，和/或gnss天線。而且，桿還可以包括相對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量單元、加速計、數(shù)字傾斜計、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：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量儀獲取的位置信息。

桿還可以包括控制器單元，該控制器單元用于：對無線通信裝置進行控制、饋送以及讀取，存儲高度信息和/或位置信息，具體地，與由傾斜檢測單元收集的傾斜信息一起存儲，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)明的另一個實施方式中，桿包括用于桿區(qū)段的機動化(motorization)，該機動化的控制由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。

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

為了防止由于桿的非故意高度變化引起的錯誤大地測量，例如由于大地測量期間桿的振動造成的非故意高度變化，還可以存在監(jiān)測操作模式，該監(jiān)測操作模式用于自動檢測桿的高度變化，具體地，通過由edm單元的定期自動高度測量來進行，并且在檢測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，和/或啟動由edm單元進行的新高度測量，具體地其中，新高度信息自動發(fā)送到接收裝置，具體地，該接收裝置為大地測量儀的手持控制器。

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)明的勘測桿的示例性測量任務(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)明的勘測桿的實施方式；

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

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

圖5a、圖5b示出根據(jù)本發(fā)明的高度測量系統(tǒng)的實施方式，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)明的高度測量系統(tǒng)的其他實施方式，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)明的高度測量系統(tǒng)的另一個實施方式，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)明的高度測量系統(tǒng)的另一個實施方式，edm單元由根據(jù)移軸景深光學(xué)(scheimpflug)原理的三角測量裝置來支撐。

具體實施方式

圖1示出了用大地測量儀2和勘測桿1進行測量的典型勘測場景。在該場景中，障礙物3阻擋測量裝置2與地面上的目標(biāo)點4之間的直接視覺接觸。高度h可以在進行勘測桿1的反射器5的測量的那一刻由勘測桿來測量。儀器2與桿1被設(shè)計為借助于無線通信(圖1中未示出)交換關(guān)于測量時間、測量值、測量結(jié)果等的信息。

圖2a和圖2b更詳細(xì)地示出了勘測桿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?？蛇x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的測桿系統(tǒng)包括至少兩個桿區(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，使得固定它們相對于彼此的定位。同樣，可以設(shè)計滑動機構(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的場景的另一個典型勘測場景。然而，這次障礙物3’太高，即使對于完全伸開的桿區(qū)段，障礙物也將阻擋測量裝置2與勘測桿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來擴展勘測桿的可測量高度h’的范圍。具體地，該實施方式維持用于edm單元的、封閉由此穩(wěn)定且受控的測量環(huán)境，同時桿1仍然可以指向地面上的測量點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中的場景的典型勘測場景，其中，甚至需要由勘測桿1完成更大的測量高度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，并且通過測量edm單元(不可見)與地面之間的距離來確定高度h”。為了促進桿到地面上目標(biāo)點上的指向，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16。當(dāng)然，以這種方式伸長的勘測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)明的高度測量系統(tǒng)的具體實施方式，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，并且檢測和感測區(qū)域21的edm設(shè)置被針對同軸操作來布局。將edm單元置于下桿區(qū)段11對于向桿下端更有利分配重量的目的或針對在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。因為大多數(shù)普通edm單元的操作范圍或準(zhǔn)確度在測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)相位測量原理和/或借助于脈沖飛行時間確定來操作，所以具有edm單元18與目標(biāo)19之間的最大分離的所示實施方式使得能夠在勘測桿的可能高度調(diào)整的全范圍進行高度測量，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，因此得到改進的桿處理，具體是在用手保持桿的時候，具體地在使用已經(jīng)重且笨重的位置給出裝置5、6的時候。

圖6a和圖6b示出了根據(jù)本發(fā)明的高度測量系統(tǒng)的具體實施方式，其中，edm單元18置于桿的上區(qū)段11’，并且向下發(fā)射光。在兩個結(jié)構(gòu)中，edm單元18的電源22置于桿內(nèi)，并且檢測和感測區(qū)域21的edm設(shè)置被布局為雙軸操作。向下發(fā)射光束促進勘測桿的可測量高度范圍的快速擴展，例如，不需要電連接的延長。例如，伸長勘測桿的促進的方式在具有潛在地可能阻擋勘測站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，具體因為重定位并重校準(zhǔn)勘測站2(例如，大地測量裝置)通常復(fù)雜且耗時。因此，在圖6a和圖6b所示的兩個結(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量edm單元與地面之間的距離來擴展勘測桿的可測量高度范圍。

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單元可能的針對短距測量的限制，對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)操作模式和針對短距離測量優(yōu)化的附加操作模式，具體地，基于三角測量法。當(dāng)然，如圖6b所示，短距離測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中示出了伸長的勘測桿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。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。位置給出裝置到地面點的距離現(xiàn)在可以通過測量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由三角測量裝置23來支持的實施方式，該三角測量裝置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)置對于edm單元18與目標(biāo)19之間的距離可能對于相位測量或脈沖飛行時間確定變得過短的實施方式是特別有用的。

雖然上面部分參照一些優(yōu)選實施方式例示了本發(fā)明，但必須理解，可以進行實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)。