从徕卡全站仪发展历程谈未来全站仪发展趋势

从徕卡全站仪发展历程谈未来全站仪发展趋势

摘要：在我国建设大潮的今天，全站仪在我国的工程建设、船舶制造、水坝检

测等重点的工程领域都有广泛的应用。徕卡测量系统作为全球全站仪测量仪器行

业的佼佼者，先后推出了4代产品，分析这几代全站仪测量系统可以梳理出全站

仪的发展历程，本文着重分析了徕卡各代的产品的分类及性能，并对其进行分析

总结，同时预测未来全站仪测量系统的发展趋势。

关键词：徕卡；全站仪；发展趋势

导言

在我国建设大潮的今天，全站仪在我国的地铁建设、船舶制造、水坝检测等重点的工程

领域都有广泛的应用。徕卡测量系统作为全球全站仪测量仪器行业的佼佼者先后推出了4代

产品，分析这几代全站仪测量系统可以梳理出全站仪的发展历程，同时可以预测未来全站仪

测量系统的发展趋势。

1 全站仪综述

在经典测量中，人们把快速测量距离和方位计算待定点座标的方法称为速测法，或称速

测术（Tachymetry）。而把用于这类快速测量的仪器称之为速测仪(Tachymeter)。全站仪，即

全站型电子测距仪（Electronic Total Station），是一种集光、机、电为一体的高技术测量仪器，是集水平角、垂直角、距离（斜距、平距）、高差测量功能于一体的测绘仪器系统。

与光学经纬仪比较，全站仪将光学度盘换为光电扫描度盘，将人工光学测微读数代之以

自动记录和显示读数，使测角操作简单化，且可避免读数误差的产生。电子经纬仪的自动记录、储存、计算功能，以及数据通讯功能，进一步提高了测量作业的自动化程度。

图1 徕卡TPS1200系列全站仪结构图[1]

2 徕卡历史

2.1 徕卡公司发展历史

徕卡测量系统，总部位于瑞士Heerbrugg，拥有近200年的历史。徕卡测量系统隶属瑞典海克斯康集团。

1819年，在瑞士Aarau成立Kern公司；1921年，在瑞士Heerbrugg创立Wild公司；1986年，与德国Leitz合并，成为Wild Leitz集团；1988年，Wild Leitz收购瑞士Kern公司；1990年，与英国Cambridge仪器公司合组Leica集团。

2.2 徕卡全站仪发展史

徕卡公司于1994年推出了TPS全站仪定位系统的概念。“TPS” 中的“T”是速测仪（Tachymat）、全站仪（Total station）中的字头，定位系统（Positioning System）的缩写。

表1 徕卡全站仪发展史

Table.1 The history of Leica total station

3 徕卡全站仪系列概述

3.1徕卡各精度系列全站仪

徕卡全站仪产品一般分为四个类型，精度及性能由高到低依次为：精密监测全站仪、专

业测量全站仪、测量工程全站仪和建筑工程全站仪四个大的类型。

图2 徕卡各性能全站仪分类

Fig.2 The performance of Leica total station instrumen

徕卡全站仪各精度系列每隔几年就要更新换代，在数十年的历程中，精密系列中徕卡已

相继推出了4代产品。各精度系列详见表2：

表2 徕卡全站仪各精度系列年代

Table.2 The performance of Leica total station instrumen

全站仪

系列

上市时间早→ 晚

精密工程系列 T2000 T3000

TPS2000

TS30

专业测

量系列TPS1000TPS1100TPS1200

TS11/15

测量工程系列 TPS600 TPS700 TPS800

TS02/06/09

建筑工

程系列

TPS100 TPS300 TPS400 TPS500

3.2 徕卡TPS标志

徕卡将字母“TPS”紧跟序列编号作为其全站仪产品系列的标志。每一种系列都有不同类型的仪器，每一种类型又具有多种等级精度的产品。每一系列中仪器的精度从其编号上就可以看出来。[2]

3.3 徕卡TPS全站仪系列字符含义

徕卡TPS全站仪系列编号分为前缀+数字+后缀组合，前缀及后缀含义具体参见表3及表4：

表3 徕卡全站仪各机型前缀[3]

Table.3 Prefix of Leica total station instrument

英文缩写中文

TC标准全站仪

TCM马达驱动全站仪

TCR无反射棱镜全站仪

TCRM无反射棱镜、马达驱动全站仪

TCRA无反射棱镜、自动跟踪全站仪

TCA马达驱动、自动跟踪全站仪

TDM马达驱动、工业测量全站仪

TDA马达驱动、自动跟踪、工业测量全

站仪

表4 徕卡TPS全站仪系列字符含义

Table.3 Character meaning of Leica TPS total station instrument

英文缩

写

对应英文对应中文

D

Distancer/Distomat

测距仪

I Infra-red红外光

T Theodolite经纬仪、全站仪

C Classical典型的、标准的

M Motorized马达驱动

R Reflectorless无反射棱镜

A Automatic自动目标识别

P Power Search超级搜索

3.4 1994年推出的TPS1000及1998年推出的TPS1100系列

徕卡全站仪如TPS1000系列，1100/1500/1700…，数字越大，精度越高，

TPS300/700/1100系列则是以编号末位来表征其测角精度等级的，末位数越大，

精度越低，如307就比302精度低。[4]

3.5 2004年推出的TPS1200系列

以现在阶段最常用的、机型最多的TPS1200系列为例，同代型号后两位显示

测角精度，即12XX，如1203，即为1200系列3″精度的全站仪。

3.6 徕卡全站仪在2009年至今，即TS系列

在2009年以后推出的TS02/06/09、TS11/15、TS30/50系列中，同一型号一般有多种测角精度，一般人为习惯写为TS06-02，即TS06系列2″精度的全站仪。

4 徕卡全站仪系列精度

全站仪的精度也是指角度，是通过一测回测量,来决定仪器的精度,跟经纬仪一样的。

图2 扇区式编码度盘图3 条码式编码度盘

徕卡全站仪测角精度范围从0.5″到10″，一般同一系列有不同的精度，同一精度内又有不同的类型的产品。

5 徕卡同系列不同类型产品及最新性能

5.1 TPS1200系列的种类

每一种TPS系列里的产品，尽管类型、精度方面，也许会有些不同，但其用户界面、整

体外观、键盘布局等方面几乎一样。内部结构除了度盘阵列数有区别外，基本上也相同。这

样就极大地方便了生产、使用、升级、培训和维修。以徕卡全站仪前几年市场上产品类型最

广的1200系列为例，1200单系列可提供56个型号的全站仪。

5.2 徕卡TS系列的最高参数

当前高端的全站仪工作站已达到集成了高精度全站仪技术、高速3D扫描技术、高分辨

率数字图像测量技术、自动识别监测技术，类如新一代超高精度全站仪徕卡TS50、精密监测

机器人徕卡TM50、综合测量工作站徕卡MS50，各项性能指标分别达到：

(1) 圆棱镜模式测量距离可达10000米，测距精度可达0.6mm + 1ppm；

(2) 免棱镜模式测量距离可达2000米，免棱镜单次测量用时1.5秒，

(3) 自动目标识别功能（ATR模式）：通过全站仪内部的高分辨率CMOS摄像头，拍摄捕

捉棱镜回光的光强点（棱镜中心），然后自动定位仪器照准棱镜中心，ATR自动照准范围圆

棱镜下可达3500米。

(4) LOCK功能，即可对单一目标实时跟踪并锁定目标连续测量，跟踪模式可达800米；

(5) 超级搜索能达到在300米的距离典型时间达到5s；

(6) 500万像素CMOS传感器，全景图像摄影可达每秒20帧；

(7) 望远镜视场范围可达1º30′；望远镜小视场角，指全站仪识别两相邻棱镜的最短距离，即距离分辨率，最短距离在200米处为0.3米，转化成识别棱镜的最小角度是5.16′。

6.徕卡全站仪操作系统及二次开发软件

徕卡全站仪的软件系统主要包括：全站仪系统软件、全站仪应用程序库、全站仪其它工

具类软件（如SurveyOffice）等。全站仪操作系统软件类似于计算机的Windows或者mac操

作系统，是全站仪的底层核心软件，管理和调用全站仪的测量、显示、记录、键盘操作等所