全站儀,全稱全站型電子速測儀,是一種集光、機、電于一體的高技術測量儀器。它集成了測角、測距、計算和數據存儲等功能,廣泛應用于各種工程測量、地形測繪、建筑施工等領域。全站儀的發(fā)展歷史與技術演進可以歸納為以下幾個階段:
一、發(fā)展歷史
1、萌芽階段(20世紀60年代前)
1921年,第一臺光學經緯儀在瑞士誕生,標志著測角技術的重大進步。
1960年,第一臺紅寶石激光器問世,次年產生了世界上第一臺激光測距儀,為測距技術的發(fā)展奠定了基礎。
1968年,第一臺集成了距離測量、角度測量及數據記錄功能的商業(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70年代)
1977年,全球首款具有機載數據處理功能的全站儀TC1面世,由徠卡公司生產。它集測距、測角、自動計算坐標等功能為一體,大大提高了測繪工作的效率。但由于技術限制,這類全站儀無法儲存測量數據,需要借助紙或手簿來手動記錄,因此被稱為工具型全站儀。
進入80年代,隨著電子技術的發(fā)展,全站儀的功能不斷完善。雖然相繼問世的T2000+DI5(1982)與T3000(1986)在功能上有所突破,但它們仍屬于工具型全站儀的范疇,因為并未改變儀器+手簿的使用方式。
3、整體式發(fā)展階段(20世紀90年代以來)
90年代之后,全站儀進入整體式發(fā)展階段。整體式全站儀將光電測距儀的光波發(fā)射接收系統(tǒng)的光軸和經緯儀的視準軸組合為同軸結構,體積小、結構緊湊、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外,還增加了雙軸補償功能。
1994年,TPS1000全站儀問世,在TC1610的基礎上又增加了軟功能鍵(圖標操作)以及自動目標識別的功能。
1999年,TPS1100全站儀推出,增加了無合作目標功能,即在無反射棱鏡的條件下,可對一般的目標直接測距。
2004年,TPS1200全站儀問世,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,代表了當時全站儀技術的最高水平。
4、智能化發(fā)展階段(21世紀以來)
近年來,全站儀朝著智能化方向發(fā)展。智能型全站儀在自動化全站儀的基礎上,安裝了自動目標識別與照準的新功能,克服了需要人工照準目標的重大缺陷。
在相關軟件的控制下,智能型全站儀可以在無人干預的條件下自動完成多個目標的識別、照準與測量。
越來越多的全站儀使用了可觸摸操作的彩屏顯示屏,支持藍牙通訊、遙控測量等功能,數據傳輸更加方便快捷。
全站儀的持續(xù)工作時間也大大延長,一些全站儀的持續(xù)工作時間已達到30個小時,足以滿足野外作業(yè)的需求。
二、技術演進
1、測角技術的演進
最初的光學經緯儀采用人工讀數的方式,存在讀數誤差。
隨著電子技術的發(fā)展,電子測角技術出現。全站儀采用光電掃描測角系統(tǒng),如編碼盤測角系統(tǒng)、光柵盤測角系統(tǒng)及動態(tài)(光柵盤)測角系統(tǒng)等,實現了測角的自動化和高精度。
現代全站儀還配備了雙軸補償功能,可以自動修正因儀器豎軸和橫軸傾斜而產生的角度誤差。
2、測距技術的演進
最初的速測儀采用光學方法測距,測程短、精度低。
隨著激光測距技術的出現,全站儀開始采用電磁波測距儀代替光學視距經緯儀,測程更大、測量時間更短、精度更高。
現代全站儀還配備了無合作目標測距功能,可以在無反射棱鏡的條件下對一般的目標直接測距,拓寬了測量范圍。
3、數據處理與傳輸技術的演進
最初的全站儀無法儲存測量數據,需要借助紙或手簿來手動記錄。
隨著計算機技術的發(fā)展,全站儀開始配備機載軟件和數據存儲單元,實現了測量數據的自動記錄和存儲。
現代全站儀還支持藍牙通訊、遙控測量等功能,數據傳輸更加方便快捷。通過傳輸設備,全站儀可以與計算機、繪圖機相連,形成內外一體的測繪系統(tǒng),大大提高地形圖測繪的質量和效率。
總的來說全站儀的發(fā)展歷史與技術演進是測繪技術進步的重要標志。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。隨著科技的不斷進步和測繪領域需求的不斷增加,全站儀將繼續(xù)朝著數字化、智能化、便攜化的方向發(fā)展,為測繪工作提供更加高效、精確的解決方案。
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