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從光學(xué)經(jīng)緯儀到智能全站儀:測(cè)繪技術(shù)的革命

  全站儀,全稱全站型電子速測(cè)儀,是一種集光、機(jī)、電于一體的高技術(shù)測(cè)量?jī)x器。它集成了測(cè)角、測(cè)距、計(jì)算和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能,廣泛應(yīng)用于各種工程測(cè)量、地形測(cè)繪、建筑施工等領(lǐng)域。全站儀的發(fā)展歷史與技術(shù)演進(jìn)可以歸納為以下幾個(gè)階段:

  一、發(fā)展歷史

  1、萌芽階段(20世紀(jì)60年代前)

  1921年,第一臺(tái)光學(xué)經(jīng)緯儀在瑞士誕生,標(biāo)志著測(cè)角技術(shù)的重大進(jìn)步。

  1960年,第一臺(tái)紅寶石激光器問(wèn)世,次年產(chǎn)生了世界上第一臺(tái)激光測(cè)距儀,為測(cè)距技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

  1968年,第一臺(tái)集成了距離測(cè)量、角度測(cè)量及數(shù)據(jù)記錄功能的商業(yè)全站儀誕生,這是全站儀的雛形。

  2、組合式發(fā)展階段(20世紀(jì)70年代)

  1977年,全球首款具有機(jī)載數(shù)據(jù)處理功能的全站儀TC1面世,由徠卡公司生產(chǎn)。它集測(cè)距、測(cè)角、自動(dòng)計(jì)算坐標(biāo)等功能為一體,大大提高了測(cè)繪工作的效率。但由于技術(shù)限制,這類全站儀無(wú)法儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù),需要借助紙或手簿來(lái)手動(dòng)記錄,因此被稱為工具型全站儀。

  進(jìn)入80年代,隨著電子技術(shù)的發(fā)展,全站儀的功能不斷完善。雖然相繼問(wèn)世的T2000+DI5(1982)與T3000(1986)在功能上有所突破,但它們?nèi)詫儆诠ぞ咝腿緝x的范疇,因?yàn)椴⑽锤淖儍x器+手簿的使用方式。

  3、整體式發(fā)展階段(20世紀(jì)90年代以來(lái))

  90年代之后,全站儀進(jìn)入整體式發(fā)展階段。整體式全站儀將光電測(cè)距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經(jīng)緯儀的視準(zhǔn)軸組合為同軸結(jié)構(gòu),體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、操作方便、精度高。

  1991年,徠卡公司推出TC1610全站儀,除了具備電腦型全站儀的基本特點(diǎn)外,還增加了雙軸補(bǔ)償功能。

  1994年,TPS1000全站儀問(wèn)世,在TC1610的基礎(chǔ)上又增加了軟功能鍵(圖標(biāo)操作)以及自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別的功能。

  1999年,TPS1100全站儀推出,增加了無(wú)合作目標(biāo)功能,即在無(wú)反射棱鏡的條件下,可對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距。

  2004年,TPS1200全站儀問(wèn)世,將高精度、多功能及GNSS定位系統(tǒng)的軟硬件精巧地集成在一起,代表了當(dāng)時(shí)全站儀技術(shù)的最高水平。

  4、智能化發(fā)展階段(21世紀(jì)以來(lái))

  近年來(lái),全站儀朝著智能化方向發(fā)展。智能型全站儀在自動(dòng)化全站儀的基礎(chǔ)上,安裝了自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別與照準(zhǔn)的新功能,克服了需要人工照準(zhǔn)目標(biāo)的重大缺陷。

  在相關(guān)軟件的控制下,智能型全站儀可以在無(wú)人干預(yù)的條件下自動(dòng)完成多個(gè)目標(biāo)的識(shí)別、照準(zhǔn)與測(cè)量。

  越來(lái)越多的全站儀使用了可觸摸操作的彩屏顯示屏,支持藍(lán)牙通訊、遙控測(cè)量等功能,數(shù)據(jù)傳輸更加方便快捷。

  全站儀的持續(xù)工作時(shí)間也大大延長(zhǎng),一些全站儀的持續(xù)工作時(shí)間已達(dá)到30個(gè)小時(shí),足以滿足野外作業(yè)的需求。


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  二、技術(shù)演進(jìn)

  1、測(cè)角技術(shù)的演進(jìn)

  最初的光學(xué)經(jīng)緯儀采用人工讀數(shù)的方式,存在讀數(shù)誤差。

  隨著電子技術(shù)的發(fā)展,電子測(cè)角技術(shù)出現(xiàn)。全站儀采用光電掃描測(cè)角系統(tǒng),如編碼盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)、光柵盤(pán)測(cè)角系統(tǒng)及動(dòng)態(tài)(光柵盤(pán))測(cè)角系統(tǒng)等,實(shí)現(xiàn)了測(cè)角的自動(dòng)化和高精度。

  現(xiàn)代全站儀還配備了雙軸補(bǔ)償功能,可以自動(dòng)修正因儀器豎軸和橫軸傾斜而產(chǎn)生的角度誤差。

  2、測(cè)距技術(shù)的演進(jìn)

  最初的速測(cè)儀采用光學(xué)方法測(cè)距,測(cè)程短、精度低。

  隨著激光測(cè)距技術(shù)的出現(xiàn),全站儀開(kāi)始采用電磁波測(cè)距儀代替光學(xué)視距經(jīng)緯儀,測(cè)程更大、測(cè)量時(shí)間更短、精度更高。

  現(xiàn)代全站儀還配備了無(wú)合作目標(biāo)測(cè)距功能,可以在無(wú)反射棱鏡的條件下對(duì)一般的目標(biāo)直接測(cè)距,拓寬了測(cè)量范圍。

  3、數(shù)據(jù)處理與傳輸技術(shù)的演進(jìn)

  最初的全站儀無(wú)法儲(chǔ)存測(cè)量數(shù)據(jù),需要借助紙或手簿來(lái)手動(dòng)記錄。

  隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,全站儀開(kāi)始配備機(jī)載軟件和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)單元,實(shí)現(xiàn)了測(cè)量數(shù)據(jù)的自動(dòng)記錄和存儲(chǔ)。

  現(xiàn)代全站儀還支持藍(lán)牙通訊、遙控測(cè)量等功能,數(shù)據(jù)傳輸更加方便快捷。通過(guò)傳輸設(shè)備,全站儀可以與計(jì)算機(jī)、繪圖機(jī)相連,形成內(nèi)外一體的測(cè)繪系統(tǒng),大大提高地形圖測(cè)繪的質(zhì)量和效率。

  總的來(lái)說(shuō)全站儀的發(fā)展歷史與技術(shù)演進(jìn)是測(cè)繪技術(shù)進(jìn)步的重要標(biāo)志。從最初的工具型全站儀到整體式全站儀,再到智能化全站儀,全站儀的功能不斷完善、精度不斷提高、操作更加便捷。隨著科技的不斷進(jìn)步和測(cè)繪領(lǐng)域需求的不斷增加,全站儀將繼續(xù)朝著數(shù)字化、智能化、便攜化的方向發(fā)展,為測(cè)繪工作提供更加高效、精確的解決方案。


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