测绘仪器的发展历程

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**台游标经纬仪, 随后陆续出现了小平板仪、大 平板仪以及水准仪等。20 世纪40 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20 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比较成熟。到了20 世纪60 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**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20 世纪80 年代, 电子测角技术有了进一步发展, 从当初的编码度盘, 又发展到了光栅度盘测角和动态法测角, 随着电子测微技术的进一步发展, 电子测角精度大大提高。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**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**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**上**台红宝石激光器, **年就产生了**上**台激光测距仪。激光测距仪与**代光电测仪相比体积小、重量轻、测程远、精度高, 而且可全天候观测。1963 年瑞士威特厂开始研究砷化镓( GaAS) 发光管 测距仪, 1963 年定型**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。20 世纪70 年代, 前德国OPTON 厂和瑞典的AGA 厂, 在光电测距和电子测角的基础上, 研制出**上**台全站仪, 进一步促进了测量向自动化、数字化方向发展。1990 年瑞士徕卡公司根据GACHER 和MULLER 等人的研究成果, 出**台数字水准仪NA2000。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, 并用相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, 从而实现了水准测量自动化。1973 年12 月, 美国国防部批准建立新一代导航系统, 简称GPS, 它是一种可以定时和测距的空间 交会定点的导航系统。可向用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息、为陆、海、空三军提供精密导航, 还用于情报收集、应急通讯和卫星定位等一些军事目的。GPS 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,**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24 颗工作卫星已全部升空到位, 并正常工作。实践证 明, GPS 定痊技术 可以取代常规的测角, 测距手段, 相对定位精度可达cm 级以下, 长距离的相对精度可达10- 8,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任何地点的子午线位置。直到20 世纪50 年代, 才研制成液浮式矿用陀螺罗盘仪。20 世纪60 年代工, 在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成陀螺经纬仪。20 世纪70 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, 研制出自动化陀螺经仪,如瑞士的GGI 型。 激光自20 世纪60 年代问世以来, 首先用在测距上, 由于激光有许多其他光源不可比的优越性, 在测绘界广泛应用。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。随着微电子技术、传感器技术、光电技术、计算机技术、通讯技术、空间技术以及光、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, 推动了测绘工作向自动化、数字化、智能化方向迈进。