测绘仪器发展史

时间：2025-10-23 01:14:42     来源： 华体会·(hth)体育

                                                                                            

　　测绘仪器百测量之本，伴随着测绘科学的发展，测绘仪器从早期的测纯、罗盘仪、

　　及各种电子专用仪器。大大推动了测绘工作向自动化、数字化、智能化方向发展。

　　器，把地球表面的形状、大小成各种比例尺的地形图和得到各种相应的空问数字信息，

　　供国防工程和国民经济建设的规划、设计、施工、管以及科学研究使用；定测是指利

　　用测绘技术和测绘仪器把图纸上规划设计的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来作

　　为施工的依据。1测绘仪器的发展历史测绘仪器是伴随着测绘科学发展而发展起来的。

　　早在公元前1400年，埃及就有了地产边界的测量，在公元前3世纪，中国人就知道

　　天然磁石的磁性，并有某种形式的磁罗盘，公元前2世纪，司马迁在《史记。夏本记》

　　中有叙述大禹为治水而行进行的测量工作。所谓“左准绳，右规矩”说明在古代就有了

　　简单的测量工具。使用这类仪器测量，劳动强度大、速度慢、精度低。公元1730年，

　　英国西森研制成第一台游标经纬仪，随后陆续出现了小平板仪、大平板仪以及水准仪

　　2O世纪4O年代出现了光学玻璃度盘，用光学转像系统的度盘对准位置的刻划重合在

　　同一平面上，根据这一理论就形成了光学经纬仪。光学经纬仪比早期的游标经纬仪大

　　大提高了测角精度，而且体积小，重量轻，操作方便。可以说，从17世纪到2O世纪

　　中叶是光学测绘仪器时代，此时测绘科学的传统理论和方法很成熟。到了2O世纪

　　6O年代，随着光电技术，计算机技术和精密机械技术的发展，1963年FENNEL厂研

　　制出第一台编码电子经纬仪，从此常规的测量方法迈向了自动化的新时代，到了2O

　　世纪8O年代，电子测角技术有了逐步发展，从当初的编码度盘，又发展到了光栅

　　度盘角和动态法测角，随着电子测微技术的逐步发展，电子测角精度大幅度的提升。早

　　在1943年，瑞典物理学家贝尔格斯川采用光电技术在大地测量基线上从事光速值的

　　测定试验获得成功。接着与该国的AGA仪器公司合作，于1949年初步研制成功一种

　　利用白炽灯作为光源的测距仪，迈出了光电测距的第一步，尽管这种仪器体积大，笨

　　重，耗电大，精度低，但从根本上解决了人类多年向往的光电测距技术，在全世界产

　　生了巨大影响。各国竞相购买仪器，引进技术，从而促进了光电测距技术的迅速发展。

　　1960年美国人梅曼研制成功了世界上第一台红宝石激光器，第二年就产生了世界上第

　　一台激光测距仪。激光测距仪与第一代光电测仪相比体积小、重量轻、测程远、精度

　　钱(GaAS)发光管测距仪，1963年定型生产第一台红外测距仪，进一步促进了测距仪

　　向小型化、高精度方向发展。2O世纪7O年代，前德国PTON厂和瑞典的AGA厂，

　　在光电测距和电子测角的基础上，研制生产出世界上第一台全站仪，进一步促进了测

　　GACHER和MULLER等人的研究成果，生产出第一台数字水准仪NA2000

　　水准仪首先采用图像处理技术来处理标尺的影像，并以行阵传感器取代测量员的肉眼

　　进行读数。这种传感器可识别水准标尺上的条码分划，并用有关技术处理仪器的测量

　　信号，自动显示与记录视线高和视距，以此来实现了水准测量自动化。1973年12月，

　　GPS,它是一种可以定时和测距的空间交会定点的导航系统。可向全球用户更好的提供连续、

　　整个发展计划分三个阶段进行，即原理可行性论证阶段，系统的研制和试验阶段，最

　　后为工程发展和完成阶段。直至1994年7颗GPS试验卫星和分布在6个轨道上的

　　距离的相对精度可达1O,甚至更高。1852年法国物理学家付科提出地球自转在陀螺仪

　　上产生效应的设想。无需进行任何天文观测和地磁观测，只要由陀螺观测就可以得出

　　2O世纪6O年代工，在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成陀螺经纬仪。2O世纪7O年

　　代，由于自动控制技术，计算机技术和通讯技术的发展，并引进陀螺经纬仪，研制出

　　2O世纪6O年代问世以来，首先用在测距仪上，由于激光有许多其他光源不可比的优

　　越性，在测绘界大范围的应用。如激光指向仪、激光投点仪、激光铅垂仪、激光扫平仪、

　　激光经纬仪、激光水准仪和激光打印机等。随微电子技术、传感器技术、光电技术、

　　计算机技术、通讯技术、空间技术和光、机、电技术的一体化等技术的发展，促进

　　了测绘仪器的发展，先后出现了许多专用的电子测绘仪器。如电子倾斜仪、回声测深

　　仪、管线探测仪、海底地貌探测仪、电子伸缩仪、重力测量仪、电子气压测量仪等。

　　回顾测绘仪器的发展，可清楚地看到，测量仪器从早期的测绳、罗盘仪、游标经纬仪

　　已发展到目前的电子经纬仪、数字水准仪、全站仪、GPS以及各种专门测绘仪器，推

　　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。大约与此同时，出现了电子计算机，并很快被应用于测

　　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

　　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，冉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

　　的发展，出现了以激光、红外光和其它光源为载波的光波测距仪和以微波为载波的微

　　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

　　是简单的测距仪与电子经纬仪的集成，而是在总系统当中安装了一个集成度很高的

　　带有固体存贮器的计算器，对观测的结果做处理，进行数据的计算，存贮和交换，

　　高、仪器照准差，指标差、棱镜参数、气温、气压等）预先置入仪器，然后照准目标

　　上的反射镜，启动仪器，就可获得水平角、水平距或目标的X、Y、Z 坐标，且这些观

　　测值都已经过多项改正，并显示在仪器的显示屏上，记录在随机的存贮器或外置的电

　　子手簿当中，并利用随机的软件进行预处理，内业时直接传输到PC（个人电脑）中，

　　使整个流程自动化，大幅度的提升了作业的精度和效率。自60 年代德国生产出第一台电

　　子速测仪以来，电子速测仪有了飞速的发展。尤其是在中央处理单元（CPU）,内置软

　　件和通迅上有了长足的进步，并且出现了所谓“测量机器人”，即单人电子速测仪，它

　　能够自动跟踪反射器，进行自动测量，如早一点的时候G60trohcs 公司推出的

　　Geodmeter400 和最新型的蔡司马达驱动自动跟踪全站仪E1taS 系列的仪器。从90

　　年代初有了突破。自 1990 年彳来卡公司第一台数字电子水准仪问世，彳来卡公司和

　　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。目前的主流产品有彳来卡的NA2002、NA3003,

　　统都采用了光学自平水准仪的基本形式，具有典型的交叉吊带补偿器，也可以象光学

　　水准仪一样使用。标尺采用条码分划，代替人们眼睛的是光电二极管阵列。在水准测

　　量中，条码的像通过一个分光器，将光线分成两束，一束转射到传感光电二极管阵列

　　上，另一束转射到观测镜上。信号的分析和处理采用了相关方法，将存贮在仪器内的

　　基准码与传感器阵列的图象信号作比较，仪器与标尺之间的高差即是标尺条码象的

　　位移量和因仪器一标尺间距离而产生的条码象的大小的相关函数。将仪器的调焦透镜

　　位置参数作为相关搜索的初始值，求出最佳相关，即可求出高差。电子水准仪自动记

　　自以1957 年10 月，世界上第一颗人造地球卫星的成功发射，给测量学的发展和测绘

　　时定位等。我国在 GPS 接收机的研制从 80 年代后期开始，90 年代后期国内的几个

　　也随之朝着数字化、小型化的方向发展，数据的迅速无缝交换，成为新兴仪器的重要

　　特征，随机软件的功能起来越强大，大大减小了作业的强度与难度。作为测绘人我们