测绘仪器发展史
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� 按测程大小分为：远程（20km以上）、中程 （5—20km）和短程（5km以下）。
� 按测定光波传播时间方式的不同可分为：脉 冲式测距仪和相位式测距仪。
� 脉冲式测距仪的精度局限性：
� 测距精度取决于测时精度，而测时精度与激光 脉冲的宽度（持续时间）、反射目标和接受光 学系统对脉冲的展宽、计数器的频率上限有关。 如果要求测距精度为±1m，则计时精度要达到 6.7ns（6.7×10-9s）。
工程中满足不了需要（建筑物变形观测、大型
工程结构安装等）。激光水准仪工作原理：垂
直安装的激光管发出激光束后，经分光棱镜分 成两部分：一部分折转900水平射出，一部分垂 直向下照射到光电对中检测器上。采用普通水 准 尺 ， 在 视 距 200m 时 ， 精 度 为 ± 0.7mm/km 。 如 果 视 距 在 100m 内 ， 高 差 测 量 精 度 在 ±0.01—0.1mm
数，仪器重、精度低，操作不便。
� 3.2 光学度盘经纬仪——第二代，用玻璃度盘代替金 属度盘，增加了光路系统，通过目镜读数窗进行读 数，精度大大提高，重量明显减轻，体积减小，对高 精度仪器角度读数可达到1′′甚至0.2′′。
� 光学经纬仪按精密度一般分三级：1′′级、2′′级和6′′级 � 国 产 光 学 经 纬 仪 分 为 ： DJ07 、 DJ1 、 DJ2 、 DJ6 、
� 由于调制光波具有周期函数的特性，任何测量 交变信号相位延迟的方法都无法测记整2π的相 位数，只能确定不足一个2π相位的尾数，即仅 用一个测尺测量距离大于测尺长度（v/2f=λ/2） 时，将导致测距结果多值（不确定）。为了保 证测距精度和长测程要求，其测距原理广泛采 用三测尺频率方式，并且两个粗测尺频率大都 相当接近，应用它们的差频来测量相位，保证 长测程的单值性解。例如Wild测距仪的精度达 到±(3mm+1ppm×D)，测程达14km。
� 2.4数字水准仪：将编了码的水准尺影像进行一 维处理（条形码），用传感器代替观测者的眼 睛，从望远镜中看到水准尺间隔的测量信息， 由微处理器自动计算出水准尺上的读数和仪器 至立尺点间的水平距离，并以数字的形式将测 量结果显示出来。
� 3 经纬仪(Theodolite) � 3.1金属度盘经纬仪——第一代，用游标方法读取读
� 1608年，荷兰人汉斯发明了望远镜。 � 1667年，法国首先在全圆分度器上安装
了望远镜，进行测角。
� 1783年，英国制成了度盘直径90cm，重 达91kg的经纬仪。
� 十七世纪后期，丹麦天文学家奥拉夫-鲁 默尔将测微器和显微镜用于读取度盘读 数，大大提高了读数精度。
� 1858年，意大利工程师波尔勒发明了内 对光望远镜，未能推广应用。
� 地球形状和大小
� 地面点位置的表示方法
� 测量的基本原则：从高级到低级，从整 体到局部，步步有检核。
二、传统测量仪器的发展
� 1. 距离量测 � 1.1钢尺量距： 标志地面点——直线定线——量距。 劳动强度大，精度低1/1000—1/5000
1.2 视距测量： 利用望远镜内的视距丝和视距尺，可同时 测定两点间的水平距离和高差。精度低 1/300。
� 1பைடு நூலகம்92年，减反射涂层的发明，使内对光 望远镜的制造得到发展。
� 1920年，威特等人制造成功了世界上第 一 台 光 学 经 纬 仪 （ theodolite ） ， 定 名 TH1型，1923年生产出T2型经纬仪。至 此，现代光学测量仪器的基本结构已经 确定。
� 测量的基本工作：测角、测距、测高差。 最终获得地面点的位置——平面坐标和 高程。
� 目前集成电路计数器件、触发器、门电路的开 关延迟时间和光探测器的响应时间一般为几个 ns到100ns量级。要研制测距误差小于1m的脉 冲测距仪，就必须研制时间分辨率极高的光探 测器和频率上限极高的计数器及电子元件。
� 相位式测距原理：通过测定连续调制光波在 待测距离上往返传播所产生的相位延迟，间 接测定传播时间。
� 2.2自动安平水准仪：取消复合棱镜系统，增 加了补偿器，仪器粗略整平后，补偿器就可 使视线精确水平。
� 2.3 激 光 水 准 仪 ： 精 密 光 学 水 准 仪 可 达 到 ±0.5mm/km精度，由于光学望远镜分辨力的限 制和大气湍流的影响，当视距大于50m（跨河、 深谷）时，读数和照准误差急剧增大，在特殊
� 2. 高程测量： � 2.1 水准仪(Level)：利用水平视线，借助水准
尺，测定两点间高差，计算待定点高程。
� 我国按精度划分四个等级：DS05、DS1、DS3、 DS10。
� 为了提高目估水准管气泡居中精度，微倾式水 准仪的水准管上方安装了复合棱镜系统，将水 准管两端半个气泡的像，经过三次全反射，进 入望远镜旁边的放大镜内。
DJ15、DJ60等。
� 电子经纬仪——第三代，用光栅度盘、编码度 盘代替了玻璃度盘。
� 光栅度盘（圆光栅）：两块光栅叠合，产生莫 尔干涉条纹。
� 莫尔干涉条纹的特性：条纹运动与光栅运动方 向具有对应关系、条纹具有位移放大作用、条 纹具有平均光栅误差的作用、便于实现自动控 制和数字化测量。
� 利用光栅读数头（光栅发讯器）将光栅的光信 号转化为电信号，作为计数和电子测微的原始 信号。
一.大地测量仪器发展简史
� 公元前三世纪，中国已经用指南仪器——司南 来确定方向。
� 公元400年，中国发明了记里鼓车，用以测量 距离。
� 1276年，元朝的郭守敬创制了多种天文仪器， 用于测定天体的高度和方位。
� 十五世纪，航海和地理开发的需要，研究地球 形状的科学得到发展；同时，军事和经济建设 的需要，对测量仪器提出了更高的精度要求。
� 1.3光电测距： � 1960年，美国贝尔实验室发明了世界上
第一台红宝石激光器。1962年砷化镓半 导体激光器研制成功。激光的出现，对 传统光学仪器产生了深刻影响。
� 光电测距原理：通过测定光波在两点间 传播时间来计算距离。
� 测距仪按载波不同可分为：光电测距仪（以 激光和红外光为载波）和微波测距仪（以无 线电波的微波段为载波），统称为电磁波测 距仪。
� 按测定光波传播时间方式的不同可分为：脉 冲式测距仪和相位式测距仪。
� 脉冲式测距仪的精度局限性：
� 测距精度取决于测时精度，而测时精度与激光 脉冲的宽度（持续时间）、反射目标和接受光 学系统对脉冲的展宽、计数器的频率上限有关。 如果要求测距精度为±1m，则计时精度要达到 6.7ns（6.7×10-9s）。
工程中满足不了需要（建筑物变形观测、大型
工程结构安装等）。激光水准仪工作原理：垂
直安装的激光管发出激光束后，经分光棱镜分 成两部分：一部分折转900水平射出，一部分垂 直向下照射到光电对中检测器上。采用普通水 准 尺 ， 在 视 距 200m 时 ， 精 度 为 ± 0.7mm/km 。 如 果 视 距 在 100m 内 ， 高 差 测 量 精 度 在 ±0.01—0.1mm
数，仪器重、精度低，操作不便。
� 3.2 光学度盘经纬仪——第二代，用玻璃度盘代替金 属度盘，增加了光路系统，通过目镜读数窗进行读 数，精度大大提高，重量明显减轻，体积减小，对高 精度仪器角度读数可达到1′′甚至0.2′′。
� 光学经纬仪按精密度一般分三级：1′′级、2′′级和6′′级 � 国 产 光 学 经 纬 仪 分 为 ： DJ07 、 DJ1 、 DJ2 、 DJ6 、
� 由于调制光波具有周期函数的特性，任何测量 交变信号相位延迟的方法都无法测记整2π的相 位数，只能确定不足一个2π相位的尾数，即仅 用一个测尺测量距离大于测尺长度（v/2f=λ/2） 时，将导致测距结果多值（不确定）。为了保 证测距精度和长测程要求，其测距原理广泛采 用三测尺频率方式，并且两个粗测尺频率大都 相当接近，应用它们的差频来测量相位，保证 长测程的单值性解。例如Wild测距仪的精度达 到±(3mm+1ppm×D)，测程达14km。
� 2.4数字水准仪：将编了码的水准尺影像进行一 维处理（条形码），用传感器代替观测者的眼 睛，从望远镜中看到水准尺间隔的测量信息， 由微处理器自动计算出水准尺上的读数和仪器 至立尺点间的水平距离，并以数字的形式将测 量结果显示出来。
� 3 经纬仪(Theodolite) � 3.1金属度盘经纬仪——第一代，用游标方法读取读
� 1608年，荷兰人汉斯发明了望远镜。 � 1667年，法国首先在全圆分度器上安装
了望远镜，进行测角。
� 1783年，英国制成了度盘直径90cm，重 达91kg的经纬仪。
� 十七世纪后期，丹麦天文学家奥拉夫-鲁 默尔将测微器和显微镜用于读取度盘读 数，大大提高了读数精度。
� 1858年，意大利工程师波尔勒发明了内 对光望远镜，未能推广应用。
� 地球形状和大小
� 地面点位置的表示方法
� 测量的基本原则：从高级到低级，从整 体到局部，步步有检核。
二、传统测量仪器的发展
� 1. 距离量测 � 1.1钢尺量距： 标志地面点——直线定线——量距。 劳动强度大，精度低1/1000—1/5000
1.2 视距测量： 利用望远镜内的视距丝和视距尺，可同时 测定两点间的水平距离和高差。精度低 1/300。
� 1பைடு நூலகம்92年，减反射涂层的发明，使内对光 望远镜的制造得到发展。
� 1920年，威特等人制造成功了世界上第 一 台 光 学 经 纬 仪 （ theodolite ） ， 定 名 TH1型，1923年生产出T2型经纬仪。至 此，现代光学测量仪器的基本结构已经 确定。
� 测量的基本工作：测角、测距、测高差。 最终获得地面点的位置——平面坐标和 高程。
� 目前集成电路计数器件、触发器、门电路的开 关延迟时间和光探测器的响应时间一般为几个 ns到100ns量级。要研制测距误差小于1m的脉 冲测距仪，就必须研制时间分辨率极高的光探 测器和频率上限极高的计数器及电子元件。
� 相位式测距原理：通过测定连续调制光波在 待测距离上往返传播所产生的相位延迟，间 接测定传播时间。
� 2.2自动安平水准仪：取消复合棱镜系统，增 加了补偿器，仪器粗略整平后，补偿器就可 使视线精确水平。
� 2.3 激 光 水 准 仪 ： 精 密 光 学 水 准 仪 可 达 到 ±0.5mm/km精度，由于光学望远镜分辨力的限 制和大气湍流的影响，当视距大于50m（跨河、 深谷）时，读数和照准误差急剧增大，在特殊
� 2. 高程测量： � 2.1 水准仪(Level)：利用水平视线，借助水准
尺，测定两点间高差，计算待定点高程。
� 我国按精度划分四个等级：DS05、DS1、DS3、 DS10。
� 为了提高目估水准管气泡居中精度，微倾式水 准仪的水准管上方安装了复合棱镜系统，将水 准管两端半个气泡的像，经过三次全反射，进 入望远镜旁边的放大镜内。
DJ15、DJ60等。
� 电子经纬仪——第三代，用光栅度盘、编码度 盘代替了玻璃度盘。
� 光栅度盘（圆光栅）：两块光栅叠合，产生莫 尔干涉条纹。
� 莫尔干涉条纹的特性：条纹运动与光栅运动方 向具有对应关系、条纹具有位移放大作用、条 纹具有平均光栅误差的作用、便于实现自动控 制和数字化测量。
� 利用光栅读数头（光栅发讯器）将光栅的光信 号转化为电信号，作为计数和电子测微的原始 信号。
一.大地测量仪器发展简史
� 公元前三世纪，中国已经用指南仪器——司南 来确定方向。
� 公元400年，中国发明了记里鼓车，用以测量 距离。
� 1276年，元朝的郭守敬创制了多种天文仪器， 用于测定天体的高度和方位。
� 十五世纪，航海和地理开发的需要，研究地球 形状的科学得到发展；同时，军事和经济建设 的需要，对测量仪器提出了更高的精度要求。
� 1.3光电测距： � 1960年，美国贝尔实验室发明了世界上
第一台红宝石激光器。1962年砷化镓半 导体激光器研制成功。激光的出现，对 传统光学仪器产生了深刻影响。
� 光电测距原理：通过测定光波在两点间 传播时间来计算距离。
� 测距仪按载波不同可分为：光电测距仪（以 激光和红外光为载波）和微波测距仪（以无 线电波的微波段为载波），统称为电磁波测 距仪。