浅谈测绘仪器的发展与销售前景毕业论文范文模板参考资料.doc

黄河水利职业技术学院毕业论文（设计）题目：浅谈测绘仪器的发展与销售前景摘要：测绘仪器是测量之本，伴随着测绘科学的发展，测绘仪器从早期的测绳、罗盘仪、游标经纬仪发展到目前的电子经伟仪、数字水准仪、全站仪、GPS以及各种电子专用仪器。大大推动了测绘工作向自动化、数字智能化方向发展。对测绘仪器的发展进行回顾与瞻望. 电子测绘仪器是以电学为基础或用电作为启动电源的各类测绘仪器的总称。它代表着测绘学科的发展水平。20世纪中叶以来，测绘学科是随着微电子学、激光技术、计算机技术等发展而发展的从某种意义上讲，测绘仪器的发展史就是测绘学科的发展史和发展动力。从早期的罗盘仪、半月仪等发展到光学仪器，直至现在的电子测绘仪器，测绘科学发生了翻天覆地的变化。测绘学科是一门历史悠久而发展迅速的学科，它是地球科学的重要分支，是研究地球形状大小以及确定地面点位置的科学。它的内容主要包括测定和定测两个方面。测定是通过各种测绘理论和测绘仪器，把地球表面的形状和大小缩绘成各种比例的地形图以及得到各种相应的空间数字信息，供国防工程和国民经济建设的规划、设计、施工、管理及科学研究使用。定测是指利用各种技术和测绘仪器把图纸上规划设计的建筑物、构筑物的位置在实地标定出来，作为施工的依据。测绘科学在国防建设中发挥了重要作用，因为军事测量和军用地图是现代战争中不可缺少的重要保障。更重要的是，对于远程导弹、空间武器、人造卫星或航天发射，要保证其精确人轨，并随时校正轨道或命中目标，除了测算出发射点和目标点的精确坐标、方位、距离外，还必须掌握地球形状、大小的精确数据和有关地域的重力场资料。在科学研究中，空间科学技术、地壳形变、地震预报、各种灾情监测等研究工作涉及的内容和服务对象都需要测绘技术和测绘资料，而这些测绘技术和测绘资料，必须通过各种测绘仪器来实现。可见，测绘仪器在测绘学科中具有重要地位。早期的测量工作，主要用罗盘仪、游标经纬仪以及测绳、皮尺等仪器，劳动强度大，测量速度慢，精度低。随着社会的发展和科技的进步，20世纪40年代出现的光学玻璃度盘，用光学转像系统可以把度盘对经位置的刻画重合在同一平面上，这样比起早期的游标经纬仪大大提高了测角精度，而且体积小、质量轻、操作方便。到了60年代，随着光电技术、计算机技术和精密机械技术的发展，1963年Fennel终于研制了编码电子经纬仪，从此常规的测量方法迈向自动化的新时代。经过70年代电子测角技术的深入研究和发展，到了80年代出现了电子测角技术的大发展电子测角方法从最初的编码度盘测角，发展到光栅度盘测角和动态法测角。由于电子测微技术的改进和发展，电子测角精度大大提高。 关键词：罗盘仪；游标经纬仪；数字水准仪；全站仪；GPS目录第一章 绪论 1第一章：仪器概论1.1测绘仪器发展的回顾测绘仪器是伴随着测绘科学发展而发展起来的。早在公元前1400年，埃及就有边界的测定，在公元前3世纪，中国人就知道天然磁石的磁性，并有某种形式的磁罗盘，公元前2世纪，司马迁在史记·夏本记中就有叙述大禹为治水而进行的测量工作。所谓“左准绳，右规矩”说明在古代就有了简单的测量工具。使用这类仪器测量，劳动强度大、速度慢、精度低。公元1730年，英国西森(Sisson)研制成第一台游标经纬仪，随后陆续出现了小平板仪、大平板仪以及水准仪等。20世纪40年代出现了光学玻璃度盘，用光学转像系统的度盘对准位置的刻划重合在同一平面上，根据这一理论就形成了光学经纬仪。光学经纬仪比早期的游标经纬仪大大提高了测角精度，而且体积小、重量轻、操作方便。可以说，从17世纪到20世纪中叶是光学测绘仪器时代，此时测绘科学的传统理论和方法比较成熟。到了20世纪60年代，随着光电技术、计算机技术和精密机械技术的发展，1963年Fennel厂研制出第一台编码电子经纬仪，从此常规的测量方法迈向了自动化的新时代，到了20世纪80年代，电子测角技术有了进一步发展，从当初的编码度盘，又发展到了光栅度盘测角和动态法测角，随着电子测微技术的进一步发展，电子测角精度大大提高。早在1943年，瑞典物理学家贝尔格斯川采用光电技术在大地测量基线上从事光速值的测定试验获得成功。接着与该国的AGA仪器公司合作，于1948年初步研制成功一种利用白炽灯作为光源的测距仪，迈出了光电测距的第一步，尽管这种仪器体积大、笨重、耗电大、精度低，但从根本上解决了人类多年向往的光电测距技术，在全世界产生了巨大影响。各国竞相购买仪器，引进技术，从而促进了光电测距技术的迅速发展。1960年美国人梅曼研制成功了世界上第一台红宝石激光器，第二年就产生了世界上第一台激光测距仪。激光测距仪与第一代光电测仪相比体积小、重量轻、测程远、精度高，而且可全天候观测。1963年瑞士威特厂开始研究砷化镓(GaAs)发光管测距仪，1963年定型生产出第一台红外测距仪，进一步促进了测距仪向小型化、高精度方向发展。20世纪70年代，前西德OPTON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，进一步促进了测量向自动化、数字化方向发展。1990年瑞士徕卡公司根据Gacher和Muller等1990年瑞士徕卡公司根据Gacher和Muller等人的研究成果，生产出第一台数字水准仪NA2000。NA2000水准仪首先采用图像处理技术来处理标尺的影像，并以行阵传感器取代测量员的肉眼进行读数。这种传感器可识别水准标尺上的条码分划，并用相关技术处理仪器的测量信号，自动显示与记录视线高和视距，从而实现了水准测量自动化。1973年12月，美国国防部批准建立新一代导航系统，简称GPS，它是一种可以定时和测距的空间交会定点的导航系统。可向全球用户提供连续、实时、高精度的三维位置、三维速度和时间信息，为陆、海、空三军提供精密导航，还用于情报收集、应急通讯和卫星定位等一些军事目的。GPS整个发展计划分三个阶段进行，即原理可行性论证阶段、系统的研制和试验阶段、最后为工程发展和完成阶段。直至1994年，7颗GPS试验卫星和分布在6个轨道上的24颗工作卫星已全部升空到位，并正常工作。实践证明，GPS定位技术完全可以取代常规的测角，测距手段，其相对定位精度可达厘米级以下，长距离的相对精度可达l0一，甚至更高。1852年法国物理学家付科提出地球自转在陀螺仪上产生效应的设想。“无需进行任何天文观测和地磁观测，只要由陀螺观测就可以得出任何地点的子午线位置。”直到20世纪50年代，才研制成液浮式矿用陀螺罗盘仪。20世纪60年代，在矿用陀螺罗盘仪的基础上发展成陀螺经纬仪。20世纪70年代，由于自动控制技术、计算机技术和通讯技术的发展，并引进陀螺经纬仪，研制出自动化陀螺经纬仪，如瑞士的GG!型。激光自20世纪60年代问世以来，首先用在测距仪上，由于激光有许多其他光源不可比的优越性，在测绘界广泛应用。如激光指向仪、激光投点仪、激光铅垂仪、激光扫平仪、激光经纬仪、激光水准仪和激光打印机等。随着微电子技术、传感器技术、光电技术、计算机技术、通讯技术、空间技术以及光、机电技术的一体化等技术的发展，促进了测绘仪器的发展，先后出现了许多专用的电子测绘仪器。如电子倾斜仪、回声测深仪，管线探测仪、海底地貌探测仪、电子伸缩仪、重力测量仪、电子气压测量仪等。回顾测绘仪器的发展，可清楚地看到，测量仪器从早期的测绳、罗盘仪、游标经纬仪已发展到目前的电子经纬仪、数字水准仪、全站仪、GPS以及各种专用测绘仪器，推动了测绘工作向自动化、数字化、智能化方向迈进. 1.1.1测绘仪器发展的展望测绘仪器发展到如今，全站仪、数字水准仪、激光类仪器、GPS以及专用电子测绘仪器等已是测量的常规仪器，但随着科学技术的进步和现代化进程的加快，这些常规仪器的精度和自动化、智能化程度向了自动化的新时代，等还不能完全满足现代精密测量和航空、航天、高能物理等高新科技研究的需要。必须加强新型的高质量的测绘仪器研制。展望未来，测绘仪器可能在以下几个方面有发展。1提高现有(常规)仪器的性能目前常用的测角、测距、测高、定向、定位和绘图类仪器，与早期的简单工具和后期的光学仪器相比有许多优越性，但其精度、可靠性、稳定性以及自动排除外界各种干扰的能力还远远不够，往往是通过多余观测或重复测量来保证精度和稳定性，劳动强度大、作业时间长，已不太适应时代的需要。要充分利用已有微电子技术、计算机技术、通讯技术等对仪器进行更新和改造，不断提高仪器的性能和对外界环境的适应性。可望将来测量结果能像照相机一样，一次性就能达到精确度、稳定性、可靠性的要求，减小劳动强度、提高工作效率。2研制新型的测绘仪器利用各种传感器各信息传递系统，研制出新型的全站仪、水准仪、GPS、绘图仪和遥测遥控仪器以及自动测定微小信息变化的仪器。可望不久将会出现全站型测量机器人，可完成特殊环境和条件下的测量工作，不用人工具体操作，凭着测量人员的大脑和思维自动进行工作。比如可自动测量珠峰和海底的平面位置和高程。3研制人类未知的新的测绘类仪器有关专家和学者预测，目前人类对宇宙和地球的规律和奥秘的认识与了解还不到5 ，其中95有待进一步研究和开发，测绘学科也不例外，将要研究人类目前未知的测绘新理论、新技术、新仪器，可能利用纳米技术、网络技术、宇宙环境、空间信息以及特殊的技术，研制新一代的定向、定位、绘图等多维、智能性的测量仪器。可望不久测量仪器可代替人的大脑和思维，实现测量定位、定向、信息采集和成图一体化、成果多元化、施工放样和微小变量监测与灾害预测自动化，实现测绘科学现代化 第二章世界测绘仪器发展趋势及对策1.1世界测绘仪器格局以“合”为贵    2007年底，日本拓普康（topcon）与索佳(sokkia)合并，从而使到世界上测绘仪器大集团就剩下三大家：徕卡(leica)、天宝(trim-ble)、拓普康，而徕卡实际又被海克斯康控股。当年的著名厂家如克恩(kern)、蔡司(zeiss)、捷创立现已统归天宝，不再有独立品牌，等于是消失了，而尼康（nikon）也被天宝参股，但仍以独立品牌出现，宾得（pentax）则还在支撑。    可见随着电子测绘仪器的出现，生产能力大大加强，全球市场完全可以由几大厂家供应，形成寡头垄断局面，其它厂家则难以生存，以前很多国家都有自己的测绘仪器生产厂家，现在都几乎灭绝了，只有中国不仅没沦陷，而且还成为测绘仪器世界强国。1.1.1近年技术发展以“数”为主    在技术上而言，进入上世纪八十年代末，电子测绘仪器蓬勃发展，逐渐由光学向电子转变，电子经纬仪、全站仪大行其道，光学仪器慢慢淘汰。    近二十年的发展，都是围绕全站仪数字化进行，先是简单的测距测角功能，然后增加函数运算，再就是应用程序的内置化，后来有了内存功能，更加拓展了全站仪的工程应用。近年磁盘操作系统、窗口全站仪兴起，将数字化应用到了极致。    这段时间的发展，都是跟随计算机的发展步伐，在算和存方面的不断改进，其它没有太大本质的变化。但内部结构还是有很大改进，越来越简单化，由此大大提高了生产效率，产量一大，就导致不能给太多厂家生存空间，兼并整合也是自然的事情。1.1.1.1今后发展趋势以“光”为媒    进入21世纪，世界测绘仪器兴起了激光热潮，1998年，徕卡率先推出了TPS系列免棱镜激光全站仪，不用棱镜可以达到100米，让人开了眼界。接着，拓普康也推出了同样产品，后面其它厂家都纷纷跟上，使得激光全站仪成为主流。    目前最先进的当属三维激光扫描仪，徕卡、天宝以及非传统测绘仪器厂家都研发出这种产品，只是价格相当昂贵，普及率还是很低的。    激光的应用不仅仅在全站仪上，在电子经纬仪、扫平仪、投线仪等更是广泛应用，特别是投线仪，已经在发达国家非常普及，达到工具级的应用，远远比全站仪用量大。    由于激光具有可见性、价格低、生产易的优点，因此渐渐成为主导，全站仪也从红外过渡到激光，广泛应用到测绘领域。1.1.1.1.1中国测绘仪器现状以“低”为优    中国厂商经过几十年发展，从光学仪器到电子仪器，从红外到激光，已经完成了全系列产品的生产，现已经成为世界测绘仪器的生产基地，彻底实现了国产化。    目前，中国的水准仪已经独占世界，占得90以上的市场，电子经纬仪已经令到国外厂商停产，中国制造一统天下，而全站仪，中国产量已经占世界产量的30以上，投线仪、扫平仪应该也有半壁江山，其它附件类产品，就是以中国为主导了。    中国测绘仪器在中低端市场之所以能占得优势，主要是实现了低成本的自主创新，形成价格的绝对优势，在市场中形成强大的竞争力，因此中国制造得以实现，逐步风靡全球。第三章现代测绘仪器的发展和现状1.1传统测绘仪器从 20世纪 50年代起 ,测绘仪器朝着电子化和自动化方向发展。首先是测距仪器的变革 , 19 48年起陆续发展起来的各种电磁波测距仪 ,因其能直接用来精密测量远达几十公里的距离 ,因而使得大地测量定位方法除了采用三角测量外 ,还可以方便地采用精密导线测量和三边测量。大约与此同时 ,出现了电子计算机 ,并很快被应用于测量学中 ,这不仅加快了测量计算的速度 ,而且还改变了测绘仪器和方法 ,使测绘工作更为方便和精确 ,随后 ,相继发展起来的空间技术、卫星遥感技术等在测绘器生产中的应用 ,已构成现代测绘仪器发展的主要特征。1.1.1电子经纬仪60年代以来 ,随着近代光学、电子学的发展 ,使角度测量向自动化记录方向改进有了技术基础 ,从而出现了电子经纬仪等自动化测角仪器。电子经纬仪在结构及外现上和光学经纬仪相类似 ,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。电子测角虽然仍旧是采用度盘来进行 ,但不是按度盘上的刻划 ,用光学续数法读取角度值 ,而是以度盘上取得电信号 ,再将电信号转换成角度值。电子测角的度盘主要有编码度盘、光栅度盘和动态测角度盘三种形式。因此 ,电子测角也就有编码度盘测角 ,光栅度盘测角和编码度盘结合测角 ,以及动态测角等四种形式。如瑞士克恩()厂的1型和2型电子经纬仪采用光栅度盘 ,德国于 19 78年生产的 - 2型电子速测仪 ,采用的是编码度盘 ,而现在主流速测仪的测角系统大多用的是动态测角系统 ,测角精度可达在0. 5。从 9 0年代起 ,国内厂家如北京光学仪器厂、南方测绘仪器公司生产的电子经纬仪测角精度均在在 5左右。1. 1. 1.1电磁波测距仪 随着各种新颖光源 (激光、红外光等 )的相继出现 ,物理测距技术也得到了迅速的发展 ,出现了以激光、红外光和其它光源为载波的光波测距仪和以微波为载波的微波测距仪 ,通称为电磁波测距仪。 电磁波测距仪的出现 ,是测距方法的革命 ,从而开创了距离测量的新纪元。与传统的钢尺或基线尺的量距相比 ,它具有精度高、作业迅速 ,受气候、地形影响小等优点。电磁波测距仪的发展很快 ,世界上第一台测距仪于 19 47年由瑞典公司制成 ,该厂生产的 - 8激光测距仪一般被认为是第一代测距仪的代表。这类仪器的测程一般为 20- 60。由南非 19 54年开始研制 , 19 57年正式生产的微波测距仪 ,也属于第一代电磁波测距仪 ,在良好的条件下 ,其测程可达 66- 80。第一代测距仪虽然测长边比较精确 ,但体积大、笨重且造价昂贵。 20世纪60年代中期 ,电子产品的小型化和小型发光二极管的研制成功 ,为第二代测距仪的设计提供了条件。第二代测距仪是一种小型、轻便的仪器 ,而且耗电少 ,操作简便 ,但测程较短 ,一般为 0. 5- 5 ,测距的中误差为正负 2- 10 + 0. 5- 5。相干激光引入光波测距仪后 ,就产生了第三代测距仪。这类仪器十分轻便 ,耗电少、读数方便 ,测程为 5 -60 ,精度高达正负 5 + 1。目前 ,测距仪正在向小型、自动、多功能的方向发展。将测距仪通过接合器 ,安装在光学经纬仪或电子经纬仪的望远镜支架上 ,以形成组合型仪器 ,是半全站型记录或电子速测仪的发展开端。从 80年代起 ,我国科研单位举行了联合公关 ,在 80年代中期 ,已研制出了第一台电磁波测距仪 ,但由于国内的电子材料的质量等问题 ,始终未能投入生产 , 80年代后期 ,北京光学仪器厂与德国公司合作 ,组装生产了 - 112、 - 114等型号的测距仪 ,在 9 0年代初常州第二无线电厂推出了大地系列的测距仪 ,标称精度在5 + 5。