准、绳、规、矩:在公元前 2 世纪,中国大禹治水时就使用 “准、绳、规、矩” 测定远近与高低。“准” 和 “绳” 用于测定物体的平、直,“规” 用于矫正圆,“矩” 用来画方形。这是人类早期较为简单的测量工具,为后来测绘仪器的发展奠定了基础。
记里鼓车等:西汉时期的《西京杂记》中记载了记里鼓车,它通过击鼓记录里程,用以测量距离。此外,古代还有测绳、步弓、测步器、测链、竹尺、木杆尺等测距工具。
近代测绘仪器(17 世纪 - 20 世纪中叶):
游标经纬仪:1730 年,英国机械师西森研制成了第一台游标经纬仪,这是角度测量的重要仪器。此后陆续出现了小平板仪、大平板仪以及水准仪等仪器,标志着测绘仪器开始向近代发展2。
光学经纬仪:20 世纪 40 年代出现了光学玻璃度盘,形成了光学经纬仪。相比早期的游标经纬仪,光学经纬仪的测角精度大大提高,而且体积小、重量轻、操作方便2。
其他仪器的发展:这一时期,水准测量方面也有了进步,出现了不同构造的水准仪,如定镜水准仪、转镜水准仪、微倾水准仪、自动安平水准仪等,广泛应用于控制、地形和施工放样等测量工作1。
现代测绘仪器(20 世纪中叶 - 至今):
电子经纬仪:20 世纪 60 年代,随着近代光学、电子学的发展,出现了电子经纬仪。电子经纬仪在结构及外观上和光学经纬仪相类似,但主要不同点在于读数系统,它采用光电扫描和电子元件进行自动读数和液晶显示2。
激光测距仪:1960 年,美国人梅曼研制成功了世界上第一台红宝石激光器,次年产生了世界上第一台激光测距仪,其以高精度、远测程的特点迅速在测绘领域得到广泛应用2。
电子水准仪:20 世纪 50 年代,人类发明了自动安平补偿器,出现了自动安平光学水准仪。1990 年第一台电子水准仪(又称数字水准仪)出现,它用自动电子读数代替人工读数,不存在读错、记错等问题,没有人为读数误差,且精度更高。
全站仪:20 世纪七十年代,前德国 PTON 厂和瑞典的 AGA 厂,在光电测距和电子测角的基础上,研制生产出世界上第一台全站仪。它集电子经纬仪、光电测距仪和微处理器于一体,进一步提高了测量作业的自动化程度2。
测量机器人(智能型全站仪):是一种集成了角度、距离、倾斜、图像等多种传感器的现代光电仪器,其定位精度可达毫米级,广泛应用于地铁、大坝、桥梁等工程控制网建立、施工放样和变形监测。
三维激光扫描仪:基于激光测距的原理,利用自动化点阵激光扫描技术,能够快速获取被测物体的高精度三维坐标,构建出高精度三维模型,被广泛应用于文物古迹保护、建筑、规划、土木工程、建筑检测、灾害评估等领域。
全球卫星导航定位系统(GNSS):进入 21 世纪,GNSS 的广泛应用彻底改变了测量的面貌。GNSS 能在地球表面或近地空间的任何地点为用户提供全天候的三维坐标、速度以及时间信息。