从测绘仪器进展看测绘技术的发展

从测绘仪器进展看测绘技术的发展伴随着以计算机技术为核心的信息技术的快速发展和传统模拟 测绘技术向现代数字化测绘体系转变，作为空间信息数据采集处理工 具的测绘仪器也发生了一场变革。测绘仪器从传统的光机产品向光机 电算一体化产品发展，从单台分体仪器向软硬配套技术系统集成方向 发展。随着数字地球、数字国家（地区）、数字城市概念的提出，测绘 仪器正在朝地理信息数据采集集成处理系统方向发展。1、传统测绘仪器的发展历程从20世纪50年代起.测绘仪器朝着电子化和自动化方向发展。 首先是测距仪器的变革，1948年起陆续发展起来的各种电磁波测距 仪，因其能直接用来精密测量远达几十公里的距离，因而使得大地测量定位方法除了采用三角测量外，还可以方便地采用精密导线测量和 三边测量。大约和此同时，出现了电子计算机，并很快被使用于测量 学中，这不仅加快了测量计算的速度，而且还改变了测绘仪器和方法， 使测绘工作更为方便和精确，随后，相继发展起来的空间技术、卫星 遥感技术等在测绘仪器生产中的使用，已构成现代测绘仪器发展的主 要特征。1.1电子经纬仪60年代以来，随着近代光学、电子学的发展，使角度测量向自 动化记录方向改进有了技术基础，从而出现了电子经纬仪等自动化测角仪器。电子经纬仪在结构及外现上和光学经纬仪相类似，主要不同 点在于读数系统，它采用光电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显 示。电子测角虽然仍旧是采用度盘来进行，但不是按度盘上的刻划， 用光学续数法读取角度值，而是以度盘上取得电信号，再将电信号转 换成角度值。电子测角的度盘主要有编码度盘、光栅度盘和动态测角 度盘三种形式。因此，电子测角也就有编码度盘测角，光栅度盘测角 和编码度盘结合测角，以及动态测角等四种形式。1.2电磁波测距仪电磁波测距仪的出现，是测距方法的革命，从而开创了距离测量 的新纪元。和传统的钢尺或基线尺的量距相比，它具有精度高、作业 迅速，受气候、地形影响小等优点。电磁波测距仪的发展很快，世界 上第一台测距仪于1947年由瑞典AGA公司制成，该厂生产的AGA-8 激光测距仪一般被认为是第一代测距仪的代表。这类仪器的测程一般为20-60km。由南非1954年开始研制，1957年正式生产的微波测距 仪，也属于第一代电磁波测距仪，在良好的条件下，其测程可达 66-80km。第一代测距仪虽然测量长边比较精确，但体积大、笨重且 造价昂贵。20世纪60年代中期，电子产品的小型化和小型发光二极 管的研制成功，为第二代测距仪的设计提供了条件。第二代测距仪是 一种小型、轻便的仪器，而且耗电少，操作简便，但测程较短，一般 为0. 5-5Skm,测距的中误差为正负 2-10mm+0.5-5ppm。相干激光引 人光波测距仪后，就产生了第三代测距仪。这类仪器十分轻便，耗电少、读数方便，测程为 5m-60km,精度高达正负5mm+lppm。目前， 测距仪正在向小型、自动，多功能的方向发展。将测距仪通过接合器， 安装在光学经纬仪或电子经纬仪的望远镜支架上，以形成组合型仪 器，是半全站型记录或电子速测仪的发展开端。2、现代测绘仪器的现状2.1电子水准仪的现状自1990年徕卡公司第一台数字电子水准仪问世，徕卡公司和蔡 司公司相继成功地将数字电子水准仪推向市场，实现了水准标尺的精密照准，标尺分划读数和视距的读取、数据储存和处理等数据采集的 自动化，从而减轻了水准测量的劳动强度，提高了测量和成果质量.目前的常用产品有徕卡 DNA03，拓普康的DL-101，DL-102。Trimble 的DiNi 12等数字电子水准仪。（1）现在水准仪的显示屏大多都是黑白 的，而且不够大，显示的信息少，外观设计比较美观，但是需要更加 优化，例如螺旋位置更加合理的安排；补偿器的补偿范围和安平精度；（3）测量软件程序功能少，目前还不能自动进行高差检核、前 后视距差、视距累加和；（4）数据存储量不是很大，但是一般的仪器 可以插存储卡；（5）现在很多仪器都没汉化；（6）标尺采用条码分划； （7）水准仪观测精度大多集中在正负 0.4mm/Km左右。2.2全站仪的现状全站型电子速测仪是一种集测角，测距、计算、记录于一体的新型测量仪器。（1）大多数全站仪都有无棱镜测距的功能；（2） GPT 70001 系列己经采用了全站仪测量和数字摄影测量的结合；（3）补偿器的补偿范围在士 3左右；（4）可以和PC机进行下载及上传数据；（5）测角精 度大约集中在正负1 -5左右测距误差大约集中在正负 （2mm+2ppm*D）。2.3 GPS的现状GPS接收机包括主机、天线、控制器和电源等。目前生产GPS接收机大致以南方、徕卡、天宝等为主。GPS接收机字发展以来已更 新三代，现在的接收机重量轻、体积小、耗电省、速度快、操作简便， 使用方便且价格逐渐下降。但是目前大多数接收机和天线是分体的， 携带不方便。软件多数是英文，使用起来不方便。3、现代测绘仪器的发展趋势3.1电子水准仪的发展趋势随着现代测绘行业的迅速发展，电子水准仪得到了更广的使用。电子水准仪的功能越来越全面，电子水准仪的发展大致有以下几个方 面：（1）增大显示屏，增大图形显示面板，确保您比较困难的条件下 都能清晰的读取数据；（2）扩大补偿器的补偿范围和提高安平精度；（3） 电子水准仪将随着CCD技术和数字图象技术的发展而发展； 完善 测量软件程序功能和增加数据存储量；（5）增强仪器适应环境的能力； （6）数据通讯更加方便、快捷；（7）软件汉化的友好实现。3.2全站仪的发展趋势全站仪不仅具有电子表测角和电子表测距的功能， 而且具有自动 记存储和运算能力，有很高的作业效率。目前各厂家纷纷推出的新型 全站仪。全站仪以后的发展大致有以下及个方面：（1）采用无棱镜测距将得到普遍使用。而且测距的速度会更快、距离会更长，测得的数 据更精确；（2）显示屏会越来越大，这样可以显示更多的信息，采用 图形化界面，便于测绘人员查阅信息：（3）采用最先进的Window中文 操作系统，内置使用程序将增多和增大数据存储空间、便于用户二次开发软件。软件汉化，界面更加友好；（4）全站仪测量和数字摄影测量的结合得到进一步的发展；（5）扩大补偿器的补偿范围和提测量精 度，价格也会更便宜；（6）实现红外光学对点功能。3.3 GPS的发展趋势随着我国经济的发展，GPS系统市场也己进入规模发展时期。 随 着新产品的增多，产品更新换代速度加快。市场竞争将会更加激烈。 笔者认为GPS以后的发展大致有以下几个方面。（1）蓝牙技术，天线、 接收机集成化；（2）提高外业测量速度和定位精度；（3 ）软件汉化，多 功能化，界面更加友好； 操作更加简单，使用更加方便；（5）发展 多星接收机，支持 GLONASS、伽利略、中国北斗；（6）单基站系统： 单基站系统由一个系统控制中心和一个基站组成的集群移动通信系 统；（7）网络CORS:为一个或若干个固定的、连续运行的GPS参考站。4、结语在未来的仪器功能整合中，将这些目前需要外接设备完成的功 能，统统整合到仪器当中，如数据采集部分：利用近景摄影测量原理， 摄取观测部分的数字影像，进行像对匹配，使用无棱镜测距技术，采 集距离数据、角度数据，使用 GPS技术，实施单点三维定位数据处 理部分:平差、成图、编辑、形成打印文件，数据进人GIS中，通过无线接人等手段，和远端GIS数据库保持同步，接受远端的指令，这 样，野外作业的单人作业以至“无人职守成为可能。测绘仪器的发 展，推动着测绘事业的前进，同时，测量理论的发展，又给测绘仪器 指明了前行的道路。现代测绘科学研究的主要对象是空间信息， 现代 测绘高新技术，往往是多种专业技术的综合系统，测绘的范围从地面 扩展到整个近地空间，加之通讯、计算机网络等信息技术，给测绘学 的发展提供了广阔的发展空间。随着数字地球构想的实施，测绘学面 临一个历史性的发展新机遇，传统的或现代测绘学将以地球空间信息 学的新面目立于地球科学分支学科之林，以更强的活力向前发展。