傳統(tǒng)測(cè)繪儀器種類及應(yīng)用

電子經(jīng)緯儀

　　60年代以來(lái)，隨著近代光學(xué)、電子學(xué)的發(fā)展，使角度測(cè)量向自動(dòng)化記錄方向改進(jìn)有了技術(shù)基礎(chǔ)，從而出現(xiàn)了電子經(jīng)緯儀等自動(dòng)化測(cè)角儀器。電子經(jīng)緯儀在結(jié)構(gòu)及外現(xiàn)上和光學(xué)經(jīng)緯儀相類似，主要不同點(diǎn)在于讀數(shù)系統(tǒng)，它采用光電掃描和電子元件進(jìn)行自動(dòng)讀數(shù)和液晶顯示。電子測(cè)角雖然仍舊是采用度盤(pán)來(lái)進(jìn)行，但不是按度盤(pán)上的刻劃，用光學(xué)續(xù)數(shù)法讀取角度值，而是以度盤(pán)上取得電信號(hào)，再將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成角度值。

　　電子測(cè)角的度盤(pán)主要有編碼度盤(pán)、光柵度盤(pán)和動(dòng)態(tài)測(cè)角度盤(pán)三種形式。因此，電子測(cè)角也就有編碼度盤(pán)測(cè)角，光柵度盤(pán)測(cè)角和編碼度盤(pán)結(jié)合測(cè)角，以及動(dòng)態(tài)測(cè)角等四種形式。如瑞士克恩(KERN)廠的E1型和E2型電子經(jīng)緯儀采用光柵度盤(pán)，德國(guó)OPTONJ于19 78年生產(chǎn)的Elta -2型電子速測(cè)儀，采用的是編碼度盤(pán)，而現(xiàn)在主流速測(cè)儀的測(cè)角系統(tǒng)大多用的是動(dòng)態(tài)測(cè)角系統(tǒng)，測(cè)角精度可達(dá)在0.5″。從 90年代起，國(guó)內(nèi)廠家如北京光學(xué)儀器廠、南方測(cè)繪儀器公司生產(chǎn)的電子經(jīng)緯儀測(cè)角精度均在在 5″左右。

　　電磁波測(cè)距儀

　　隨著各種新穎光源 (激光、紅外光等)的相繼出現(xiàn)，物理測(cè)距技術(shù)也得到了迅速的發(fā)展，出現(xiàn)了以激光、紅外光和其它光源為載波的光波測(cè)距儀和以微波為載波的微波測(cè)距儀，通稱為電磁波測(cè)距儀。

　　電磁波測(cè)距儀的出現(xiàn)，是測(cè)距方法的**，從而開(kāi)創(chuàng)了距離測(cè)量的新紀(jì)元。與傳統(tǒng)的鋼尺或基線尺的量距相比，它具有精度高、作業(yè)迅速，受氣候、地形影響小等優(yōu)點(diǎn)。電磁波測(cè)距儀的發(fā)展很快，世界上臺(tái)測(cè)距儀于1947年由瑞典AGA公司制成，該廠生產(chǎn)的AGA - 8激光測(cè)距儀一般被認(rèn)為是代測(cè)距儀的代表。這類儀器的測(cè)程一般為 20-60km。由南非 1954年開(kāi)始研制， 1957年正式生產(chǎn)的微波測(cè)距儀，也屬于代電磁波測(cè)距儀，在良好的條件下，其測(cè)程可達(dá)66-80km。

　　代測(cè)距儀雖然測(cè)長(zhǎng)邊比較，但體積大、笨重且造價(jià)昂貴。20世紀(jì)60年代中期，電子產(chǎn)品的小型化和小型發(fā)光二極管的研制成功，為*二代測(cè)距儀的設(shè)計(jì)提供了條件。*二代測(cè)距儀是一種小型、輕便的儀器，而且耗電少，操作簡(jiǎn)便，但測(cè)程較短，一般為0.5-5km，測(cè)距的中誤差為正負(fù) 2- 10mm + 0。 5-5ppm。相干激光引入光波測(cè)距儀后，就產(chǎn)生了*三代測(cè)距儀。這類儀器十分輕便，耗電少、讀數(shù)方便，測(cè)程為 5m -60km，精度高達(dá)正負(fù)5mm + 1ppm。

　　目前，測(cè)距儀正在向小型、自動(dòng)、多功能的方向發(fā)展。將測(cè)距儀通過(guò)接合器，安裝在光學(xué)經(jīng)緯儀或電子經(jīng)緯儀的望遠(yuǎn)鏡支架上，以形成組合型儀器，是半全站型記錄或電子速測(cè)儀的發(fā)展開(kāi)端。從80年代起，我國(guó)科研單位舉行了聯(lián)合公關(guān)，在80年代中期，已研制出了臺(tái)電磁波測(cè)距儀，但由于國(guó)內(nèi)的電子材料的質(zhì)量等問(wèn)題，始終未能投入生產(chǎn)。80年代后期，北京光學(xué)儀器廠與德國(guó)AGA公司合作，組裝生產(chǎn)了AGA- 112、AGA - 114等型號(hào)的測(cè)距儀，在 9 0年代初常州*二無(wú)線電廠推出了大地系列的測(cè)距儀，標(biāo)稱精度在5mm + 5ppm。

　　全站儀

　　全站型電子速測(cè)儀是一種集測(cè)角，測(cè)距、計(jì)算記錄于一體的新型測(cè)量?jī)x器。它不是簡(jiǎn)單的測(cè)距儀與電子經(jīng)緯儀的集成，而是在整個(gè)系統(tǒng)當(dāng)中安裝了一個(gè)集成度很高的帶有固體存貯器的計(jì)算器，對(duì)觀測(cè)的結(jié)果進(jìn)行處理，進(jìn)行數(shù)據(jù)的計(jì)算，存貯和交換，在實(shí)際應(yīng)用中，只要將各種固定參數(shù)(如測(cè)站坐標(biāo)、儀器高、儀器照準(zhǔn)差，指標(biāo)差、棱鏡參數(shù)、氣溫、氣壓等)預(yù)先置入儀器，然后照準(zhǔn)目標(biāo)上的反射鏡，啟動(dòng)儀器，就可獲得水平角、水平距或目標(biāo)的X、Y、Z坐標(biāo)，且這些觀測(cè)值都已經(jīng)過(guò)多項(xiàng)改正，并顯示在儀器的顯示屏上，記錄在隨機(jī)的存貯器或外置的電子手簿當(dāng)中，并利用隨機(jī)的軟件進(jìn)行預(yù)處理，內(nèi)業(yè)時(shí)直接傳輸?shù)絇C(個(gè)人電腦)中，使整個(gè)流程自動(dòng)化，大大提高了作業(yè)的精度和效率。

　　自 60年代德國(guó)生產(chǎn)出臺(tái)電子速測(cè)儀以來(lái)，電子速測(cè)儀有了飛速的發(fā)展。特別是在中央處理單元(CPU)，內(nèi)置軟件和通迅上有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，并且出現(xiàn)了所謂“測(cè)量機(jī)器人”，即單人電子速測(cè)儀，它能夠自動(dòng)跟蹤反射器，進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，如早些時(shí)候Geotrohcs公司推出的Geodme ter400和新型的蔡司馬達(dá)驅(qū)動(dòng)自動(dòng)跟蹤全站儀EltaS系列的儀器。從 90年代起，國(guó)內(nèi)南方測(cè)繪儀器公司開(kāi)始生產(chǎn)的電子經(jīng)緯儀測(cè)角精度均在在 5″左右。

　　電子水準(zhǔn)儀

　　隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，幾十年來(lái)人們探求的精密水準(zhǔn)測(cè)量自動(dòng)化，在 9 0年代初有了突破。自 19 90年徠卡公司臺(tái)數(shù)字電子水準(zhǔn)儀問(wèn)世，徠卡公司和蔡司公司相繼成功地將數(shù)字電子水準(zhǔn)儀推向市場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)了水準(zhǔn)標(biāo)尺的精密照準(zhǔn)，標(biāo)尺分劃讀數(shù)和視距的讀取、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和處理等數(shù)據(jù)采集的自動(dòng)化，從而減輕了水準(zhǔn)測(cè)量的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了測(cè)量和成果質(zhì)量。目前的主流產(chǎn)品有徠卡的NA2002、NA3003，蔡司DiNi20、DiNi10，拓普康的DL - 101、DL -102等數(shù)字電子水準(zhǔn)儀，它們的光學(xué)系統(tǒng)都采用了光學(xué)自平水準(zhǔn)儀的基本形式，具有典型的交叉吊帶補(bǔ)償器，也可以象光學(xué)水準(zhǔn)儀一樣使用。

　　標(biāo)尺采用條碼分劃，代替人們眼睛的是光電二極管陣列。在水準(zhǔn)測(cè)量中，條碼的像通過(guò)一個(gè)分光器，將光線分成兩束，一束轉(zhuǎn)射到傳感光電二極管陣列上，另一束轉(zhuǎn)射到觀測(cè)鏡上。信號(hào)的分析和處理采用了相關(guān)方法，將存貯在儀器內(nèi)的基準(zhǔn)碼與傳感器陣列的圖象信號(hào)進(jìn)行比較，儀器與標(biāo)尺之間的高差即是標(biāo)尺條碼象的位移量和因儀器一標(biāo)尺間距離而產(chǎn)生的條碼象的大小的相關(guān)函數(shù)。將儀器的調(diào)焦透鏡位置參數(shù)作為相關(guān)搜索的初始值，求出佳相關(guān)，即可求出高差。電子水準(zhǔn)儀自動(dòng)記錄，重量輕，大大降低了觀測(cè)員的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了人力，提高了觀測(cè)速度。

　　在光電測(cè)量?jī)x器蓬勃發(fā)展的今天，除了大量出現(xiàn)的種類繁多的測(cè)距儀，全站儀等以外，還出現(xiàn)了諸如激光經(jīng)緯儀、激光準(zhǔn)直儀、激光水準(zhǔn)儀等光電測(cè)量?jī)x器。