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測繪儀器新格局
測繪儀器新格局
GPS定位技術(shù)在測繪產(chǎn)業(yè)的成功應(yīng)用打破了全站儀主宰天下的測繪儀器格局，當(dāng)時(shí)有人預(yù)言GPS接收機(jī)將*終替代全站儀。實(shí)踐證明，測繪應(yīng)用的多樣性決定了儀器的多樣性，測繪儀器正在形成一種多傳感器互相集成和補(bǔ)充的新格局。各種儀器調(diào)整了自己的功能找到了自己的*佳位置以及與其它儀器合理集成。事實(shí)上，數(shù)字地面一體化測量系統(tǒng)與空間技術(shù)手段（GPS）形成了極好的互補(bǔ)關(guān)系。具體來說，大地測繪儀器的新格局分述如下：
   （1）GPS技術(shù)的發(fā)展給大地測量領(lǐng)域注入了新的活力。隨著我國GPS衛(wèi)星測軌網(wǎng)的建成以及GPS信號(hào)接收技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展；美國促使GPS現(xiàn)代化的措施的實(shí)現(xiàn)以及俄羅斯GLONASS（格羅納斯）和歐洲GALILEO（伽里略）定位系統(tǒng)的完善，它將不僅是GIS數(shù)據(jù)獲取的重要手段，而且將成為控制測量乃至地籍測量等（7）高分辨率數(shù)字相機(jī)和數(shù)字?jǐn)z影測量工作站（DPW）的出現(xiàn)使攝影測量和遙感重新煥發(fā)青春，成為GIS的重要數(shù)據(jù)輸入。其中軟件的開發(fā)至關(guān)重要。儀器的集成是新世紀(jì)儀器發(fā)展的一個(gè)特點(diǎn)， 徠卡（Leica）很早就提出OSW（開放的測量世界）的概念，倡導(dǎo)統(tǒng)一數(shù)據(jù)載體、接口，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式。不僅徠卡系統(tǒng)的儀器可以互相交換信息，而且有與別的儀器系統(tǒng)的通信接口（軟件）。蔡司（Zeiss）提出"總系統(tǒng)概念"（Total System Concept）,用電子手簿Map 500把全部儀器聯(lián)系在一起，包括GPS。捷創(chuàng)力（Geotronics）更直接地稱為"集成測量"（IS =‘Integrated  Surveying')。在集成測量這個(gè)總系統(tǒng)中，儀器都是作為采集數(shù)據(jù)的傳感器存在的。除了上述儀器格局之外，近年來發(fā)展勢頭較快的有三個(gè)方向：
    激光掃描儀 激光掃描儀是一臺(tái)帶兩維掃描裝置的激光測距儀，當(dāng)它掃描測量對(duì)象時(shí)，快速采集大量距離數(shù)據(jù)，被稱為“點(diǎn)云”。通過建模軟件在計(jì)算機(jī)上重建對(duì)象的模型。它的意圖是把現(xiàn)場的測量變成計(jì)算機(jī)上的測量，大大地減輕測量工作量，提高測量效率；
施工機(jī)械導(dǎo)引系統(tǒng)  用GPS的、激光儀器的測量結(jié)果來制導(dǎo)施工機(jī)械的定位，按照設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行施工。如果用加工中心來比方的話，被加工的工件是地球，各種施工機(jī)械是刀具，測繪儀器測量結(jié)果去指揮“刀具”進(jìn)行加工。這樣把測量和施工融合在一起，測量寓于施工之中是測繪的*高境界。
    超站儀  GPS接收機(jī)和全站儀的結(jié)合,發(fā)揮各自的長處，適合各種環(huán)境的測量。常規(guī)測量的重要手段。
   （2）全站儀仍然是數(shù)字化地面測量的主要儀器。它將完全替代光學(xué)經(jīng)緯儀和紅外測距儀，成為地面測量的常規(guī)儀器。在高等級(jí)控制測量中它將讓位于GPS，而在工程測量、建筑施工測量、城市測量中發(fā)揮主要作用。全站儀自身還在不斷發(fā)展，當(dāng)代全站儀具有完善的測量軟件和足夠大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（或存儲(chǔ)卡），圖形和文本顯示功能，機(jī)動(dòng)型全站還有自動(dòng)瞄準(zhǔn)和自動(dòng)跟蹤目標(biāo)的功能。**全站將主要用于工業(yè)測量和變形觀測，中低擋全站將有較大的需求量，用于工程、結(jié)構(gòu)、建筑等方面。這里所說的中低檔僅指精度而言，為了提高生產(chǎn)率，儀器必須有很強(qiáng)的現(xiàn)場計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力、通信能力，還必須具備很強(qiáng)的環(huán)境耐受能力，如防水、防塵和耐高低溫。
   （3）電子水準(zhǔn)儀和自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀仍為大量需求的水準(zhǔn)測量儀器，尤其是自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀的需求量會(huì)很大。因?yàn)樵谛∫?guī)模的工程乃至建筑、交通建設(shè)中自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀仍是簡易高效便宜的儀器。電子水準(zhǔn)儀的特點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳送電子化，可以與其它地面儀器甚至GPS實(shí)現(xiàn)無縫的數(shù)據(jù)處理。
   （4）隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高漲，儀器發(fā)展的另一分支是專用的工程儀器。這類儀器往往帶有激光，所以很多廠商把它稱為激光儀器。包括激光掃平儀、激光垂準(zhǔn)儀、激光經(jīng)緯儀等等。主要應(yīng)用于建筑和結(jié)構(gòu)上的準(zhǔn)直、水平、鉛垂測量工作。使用很方便。其中激光掃平儀應(yīng)用很廣，當(dāng)它與地面施工車輛控制相結(jié)合時(shí)，對(duì)大型工程、農(nóng)田水利建設(shè)特別有用。
   （5）電子手簿或現(xiàn)場計(jì)算機(jī)內(nèi)置豐富的測量軟件和很大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)，具有大的圖形和文本顯示屏幕，它能與各種測量儀器接口，使各種儀器的數(shù)據(jù)可以相互交換或集成處理，有利于現(xiàn)場校核提高測繪質(zhì)量，是聯(lián)系各種數(shù)據(jù)采集器的強(qiáng)大工具。
   （6）測量軟件將成為一種與儀器一起銷售的產(chǎn)品，儀器內(nèi)置的軟件當(dāng)然是儀器的一部分，GPS后處理軟件、GIS軟件、圖形處理軟件等則是單獨(dú)銷售的軟件。國際上，軟件五花八門，自成系統(tǒng)，造成用戶在集成儀器系統(tǒng)時(shí)的困難。市場呼喚統(tǒng)一的現(xiàn)場工作標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)一數(shù)據(jù)格式、載體和接口。我國已經(jīng)出現(xiàn)這方面的問題，應(yīng)該引起重視。
    儀器的技術(shù)發(fā)展與它的適用場合和功能要**相聯(lián)系的。上面我們已經(jīng)分析了GPS加入測繪以后儀器的格局，現(xiàn)在再來分類介紹它們的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
     一、全站儀
    GPS接收機(jī)和專用激光工程儀器的發(fā)展從兩頭擠占了全站儀的應(yīng)用領(lǐng)域。現(xiàn)在大地控制測量和大部分工程控制測量基本上都用GPS接收機(jī)來完成，GPS甚至還在向工程測量領(lǐng)域發(fā)展。專用激光工程儀器以其價(jià)格優(yōu)勢和使用方便在建筑現(xiàn)場測量中大行其道。全站儀就蜷縮到工程測量、城市測量和建筑工程放樣等領(lǐng)域。如果說GPS接收機(jī)占領(lǐng)了高等級(jí)測量領(lǐng)域，那么全站儀則分享了面廣量大的低等級(jí)測量。
    在這種形勢下，全站儀的技術(shù)發(fā)展方向就發(fā)生了轉(zhuǎn)移，不再追求精度和測程，而十分注重效率：快速（省時(shí)）、高效（省人），以提高測繪生產(chǎn)率?？v觀近幾年來全站儀的技術(shù)發(fā)展無不圍繞這個(gè)宗旨。列舉如下：發(fā)展無棱鏡激光測距；發(fā)展**測角技術(shù)；電子水準(zhǔn)器：雙向補(bǔ)償器及其顯示；強(qiáng)化內(nèi)置測量應(yīng)用軟件和擴(kuò)大內(nèi)存容量，使全站儀越來越象一臺(tái)三腳架上的計(jì)算機(jī)；發(fā)展單人測量系統(tǒng)：包括對(duì)測量目標(biāo)的自動(dòng)跟蹤（伺服）和自動(dòng)瞄準(zhǔn)；無線通信技術(shù)；長時(shí)間工作電池徠卡公司一直是我們行業(yè)的先導(dǎo)者，它的動(dòng)向是行業(yè)的風(fēng)向標(biāo)，它是發(fā)明的源頭，這是無可爭議的事實(shí)。徠卡公司這幾年整合了它的全站儀系列（參見下頁圖表），它的全站儀大體可分成《建筑全站儀》，《通用全站儀》和《精密全站儀》三類，有不同的應(yīng)用領(lǐng)域。不管哪一類都有無棱鏡測距和豐富的測量軟件和足夠的內(nèi)存，還有電子水準(zhǔn)器，這些都是圍繞“效率”這個(gè)目標(biāo)的。
    天寶公司*新推出的S6全站儀可以作為當(dāng)今全站儀的*高技術(shù)水平的代表。它采用模塊式、可升級(jí)的結(jié)構(gòu)，適應(yīng)不同用戶的要求。Trimble S6有伺服（Servo）、自動(dòng)鎖定（AutoLock）和自動(dòng)測量（Robotic）三種模式。伺服模式是儀器的基本模式，它具有S6的基本新技術(shù)，如磁驅(qū)動(dòng)伺服技術(shù)（MagDrive servo technology）、定點(diǎn)精度保證技術(shù)（SurePoint accuracy assurance）和直接反射測距技術(shù)（DR）。自動(dòng)鎖定模式增加了目標(biāo)鎖定和跟蹤模塊，提高效率一倍。自動(dòng)測量模式是由持桿人完全控制儀器的單人測量模式。
    附注：徠卡用幾個(gè)功能字母來表征儀器的型號(hào)：TC全站儀；M電機(jī)驅(qū)動(dòng)；R無反光鏡；A自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別。如：TCR就是無反光鏡全站儀，TCRA就是具有自動(dòng)目標(biāo)識(shí)別和無反光鏡功能的全站儀Trimble S6 全站儀采用的**技術(shù)有：
    MultiTrack多目標(biāo)跟蹤技術(shù)
    多目標(biāo)跟蹤技術(shù)將被動(dòng)棱鏡跟蹤和主動(dòng)占標(biāo)ID（身份編號(hào)）相結(jié)合，儀器可以在500米范圍內(nèi)鎖定和跟蹤多種常規(guī)棱鏡。即使在同一個(gè)工作地點(diǎn)同時(shí)使用多個(gè)棱鏡的情況下，也能保證鎖定你指定的目標(biāo)，消除了由于鎖定錯(cuò)誤目標(biāo)造成的時(shí)間消耗。