温州市测绘志送审稿第十篇测绘仪器.docx

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温州市测绘志送审稿第十篇测绘仪器

第十篇测绘仪器

测绘仪器是测绘生产的重要物质条件。

“工欲其善，必先利其器。

”测绘仪器的更新、发展直接影响到测绘生产效率、强度和质量，并带来测绘模式的改变。

从测绘仪器的发展看，大体可分为简易测绘仪器、常规测绘仪器、电子测绘仪器及数字化测绘系列等。

使用何种性能、水平的测绘仪器，即获得相应的测绘成果，并反映在同时代所测制的测绘图件上（地形图、地籍图、房产图等）。

就温州来说，从清末的示意图开始至民国直到20世纪80年代的模拟图，以及20世纪90年代至今的数字化图即为佐证。

第一章简易测绘仪器和常规测绘仪器

在温州，从古代到近代（清末）以简易测绘仪器为主，常规测绘仪器的应用则开始于20世纪初期。

第一节简易测绘仪器

温州自南宋以来经济发展较快，随着农田、水利、城市街坊的治理需求，以简易测绘仪器为主的测绘作业逐渐推行，此时的仪器主要为简易器具，可分为水利测量器具、土地丈量器具、舆图测绘仪器等。

（一）水利测量器具

劳动人民在历代漫长治水过程中，采用立于水中测量水位高低的“水则”来记载水文、调节水利、测验农田地势。

宋元祐三年（1088），温州建“永嘉水则”于城区谯楼前五福桥石柱上，以管理各陡门起闭。

南宋淳熙四年（1177），知州韩彦直开浚护城河，测定河长2300丈，在谯楼前设水平测站测量水利（水则）。

明弘治九年（1496），温州镌刻新水则于上陡门，起闭闸门以水则为准。

1942年，华北水利委员会南迁，至温州测量塘河和陡门，用水准测定各陡门闸高程，联测原有水则，制定新水则，以永嘉海坦山麓井圈石上第1号水准点假定高程10.000米起算，测得五福桥原“永嘉水则”开、平、闸时的水位高程，并测定塘河区和永强区关、平闸门新水则的水位高程。

（二）土地丈量器具

古代清丈工具为绳（标记一定长度单位的麻绳、竹绳）、竿（刻制一定长度单位的竹篾索尺、木杆、竹竿）、弓（取一定单位用木制成两脚规形）。

上述长度单位以清政府工部颁发的营造尺（标准尺）为准，即“十寸为一尺，十尺为一丈，一百八十丈为一里，乌里人里俱准此”。

浙江省舆图局采用营造尺为长度计量标准，制成测杆（五尺杆、一丈杆等）测里。

（三）天文观测仪器

浑仪（浑天仪）是中国古代测定天体位置的一种仪器。

在支架上固定着两个互相垂直的圈，分别代表地平与子午圈，在其内还有若干个能绕1条和地轴平行的轴转动的圈，他们分别代表赤道、黄道、时圈、黄经圈等，并且在可转动的圈上，附上可绕中心旋转的窥管，用以观测天体。

元代温州平阳陈刚著有《浑天仪说》，在坊间面世。

（四）舆图测绘仪器

清代浙江在舆地图测绘中，开始制造简易的测绘仪器，并逐步引进西方测绘仪器。

同治三年（1864），清政府命浙江沿海各县测制舆图。

光绪十五年（1889），清政府诏令各省测制地图报送会典锁，规定这次测绘地图仪器有全圆仪、象限仪、矩度仪、定向盘和营造尺等。

营造尺为清政府工部部颁标准尺，“十寸为一尺，十尺为一丈，一百八十丈为一里，乌里人里俱准此。

”浙江舆图局采用营造尺为长度计量标准，制成测杆（五尺杆、一丈杆等）测量。

测绘内业计算器具：

以算盘、对数表、函数表、计算尺为主。

至20世纪50、60年代增加了坐标增量表、视距表、手摇计算机。

地图制印以石版印刷为主。

清光绪八年（1882）刊行的温州城池、坊巷图，可谓这一时期使用简易测绘仪器测制的成果。

此图无比例尺，只有概略方位，仅反映当时城区面貌、街坊分布之示意图，就测绘学专业讲谈不上数学精度、地理元素表达等，因而在科技、军事的作用有限。

第二节常规测绘仪器

（一）常规测绘仪器使用概况

20世纪初至80年代中，温州使用常规测绘仪器进行作业。

就测绘工程的规模、进度讲以工程测量、海洋测量为主。

前者主要为经纬仪（J2、J6、J10级）、水准仪（S3、S10级）、平板仪（P3级）等居多。

后者主要为六分仪、测深仪。

当时全市各测绘单位、部门拥有的经纬仪、水准仪、平板仪等“老三仪”的数量当以几百台计。

进口经纬仪以开依（美国产）、仿开依（日本产）、艽司（德国产）、克恩（瑞士产）居多，且以工程、地籍的控制测量为主。

当时市建筑设计处曾拥有1台瑞士产的（Wild）N3精密水准仪（S05）级，为全市常规测绘仪中精度之最。

至20世纪80年代温州地区在用的常规测绘仪器基本上全是国产的。

（二）国产常规测绘仪器品牌介绍

经纬仪系列（J2）

主要有苏州第一光学仪器厂（DJ2）、北京光学仪器厂（TDJ2）、西北光学仪器厂、上海光学仪器厂（第三光学仪器厂）、江西光学仪器厂、原东德蔡司厂（CarlEeiss）Tneo010型。

（J6）级：

北京光学仪器厂（TDJ6）、南京1002厂、杭州红旗光学仪器厂、西北光学仪器厂、徐州光学仪器厂。

水准仪系列（S3）级

北京测绘仪器厂、苏州第一光学仪器厂生产的（DSZ2）自动安平水准仪、天津第二光学厂仪器厂、靖江测绘仪器厂、杭州光学仪器厂、江西光学仪器厂。

平板仪系列（P3）级

陕西测绘仪器厂（DGP）型、上海光学仪器厂101型、连云港光学仪器厂（DP）型、西安1001厂（DP3—1）型、杭州光学测绘仪器厂、原苏联101型、匈牙利MOM型。

航测仪器

主要集中于温州市勘察测绘研究院（简称温州市勘测院，下同）、瓯海测绘工程院，计：

1、2323型立体量测仪4台（改装型）。

X、Y、Q、P的推送精度分别为15、10、10和5U，90年代初应用于市域1:

500航测作业。

2、JX—4CDPS数字摄影测量工作站，该仪器可以完成矢量测图，DEM、TIN、DOM三维城市等多种作业。

2004年应用于市域1:

5000航测作业。

海测仪器

定位仪器：

六分仪、广州南华机械厂生产的航测—1型导航仪、天津产的近导—4定位仪，20世纪80年代引进美国“阿戈”（ARGO）定位系统，20世纪90年代后采用“GPS”定位。

水深仪器：

20世纪70—80年代使用普通测深仪、高精度测深仪，其后使用无锡产的SDH—13型超声测深仪。

第二章电子测绘仪器及数字化测绘系统

第一节电子测绘仪器

20世纪下半叶，由于编码度盘的发明导致电子测角系统研究成功，这是对传统经纬仪金属、玻琍度盘的重大突破，在此基础上研制出电子经纬仪。

从常规测绘仪器到电子测绘仪器不仅仅只是主机性能的改进，实则涉及测绘仪器的设计理念、材料使用、电子数据处理技术应用等等的更新、转变。

是突破性革命！

电子测绘仪器在温州开始使用于20世纪80年代，通用的有电子计算器（PC—1500）、微机（286—686等）、GPS接收机、静电复印机等。

专用的有电磁波测距仪、激光地形仪、电子速测仪等。

温州市首先使用电子测距仪的单位为温州市勘测院，该院于1984年4月购进1台瑞典产的阿嘎（AGA）112型光电测距仪，此仪器系与北京光学仪器厂生产的TDJ2经纬仪搭装的，其技术参数为：

测角精度：

±2″，测距精度：

±（5毫米+5PPm×D），测程：

二棱镜2500米。

该院还购置进口红外测距平板仪1台。

此后浙江省第十一地质大队（简称地质11队，下同）购进超小型红外测距仪索佳Redmini型，温州地区水电局测量队开始使用瑞士产的克恩（Kevn）502测距仪，瑞安规划测绘队使用国产DCH—2型红外光电测距仪，主要技术参数：

测距精度：

±（5毫米+5PPm×D），测程：

单棱镜10米—1300米，三棱镜10米—2000米。

由于电子测距仪与经纬仪搭载（电子速测仪）在野外作业中可同时测角、测距，比之常规测绘仪器大大提高了工效。

从20世纪90年代初各测绘单位均购置了红外电子测距仪。

与之同步的PC—1500袖珍计算器在内业计算上亦得到广泛应用，用（BASIC）语言进行内业编制程序。

随着电磁波测距技术（EDM）的发展、成熟，电子测距仪望远镜的光轴（视准轴）和光波测距仪的光轴是同轴的，并通过电子处理将测量数据输送给外围设备，两者相结合（EDM）与电子经纬仪就形成全站仪。

全站仪可同时显示水平角、垂直角、距离。

并快速读取，可消除读数误差，采用双轴倾斜传感器来杄测仪器的倾斜，自动补偿垂直角、水平角的倾斜误差。

进而所有数据直接输入磁卡记录接入微机处理。

全站仪的检验分三部分进行检验，电子测角系统部分按电子经纬仪的各项要求进行检验；光电测距系统部分按光电测距仪的各项要求进行检验；数据采集及处理系统按有关专业要求进行检验。

凡配有存储卡（或记录模块）的必须对其进行检查。

要求其初始化正常，存储容器达到指标，文件的建立和删除功能正常，数据的记录、存储、查阅与保护和解除保护的功能正常，数据能通过外围设备顺利输出等功能检查。

自21世纪初开始，本市各房产测绘队普遍使用手持式激光测距仪测量房屋内长、宽、高数据，代替过去的钢尺、皮尺作业。

由于其重量轻（0.67千克）、测程（0.3米—100米，精度不超过±5毫米）、测量速度快、目标点无需站人、在黑暗的环境条件下仍可作业，还可装在经纬仪上测距，因而得到广泛使用。

同任何电子仪器相似，手持式激光测距仪应定期进行检定，测定其常数及各项标称指标。

拟大幅度提高测绘作业生产效率及精度，只是提高电子测绘仪器的性能是不够的，还必须将电子数据处理技术在测量中得到应用、发展。

从21世纪开始温州市各测绘作业单位以全站仪、遥感影像、GPS（全球卫星定位）等手段获得空间数据，以微机为数据变换、交换、处理存储手段，以数字化地形、地貌测图为基础，以GIS（地理信息系统）为产业的现代测绘技术正在崛起。

数字化对测绘仪器提出了更新、更高的要求。

因此，现代意义上的测绘仪器还应包括微机及外延设备（打字机、绘图仪、数字化仪等）。

20世纪80年代中至90年代初，温州地区各测绘单位使用的电子测绘仪器以电磁波测距仪、PC—1500袖珍机为主，基本上以进口居多。

至20世纪80年代末国产电子测距仪等开始面市，此时的电子测距仪与经纬仪搭载为速测仪，此可谓是全站仪诞生前的一款过渡型式。

各测绘单位常用作业仪器有以下几款：

瑞士威特（WilD）DI1001、DI1600，索佳（SOKKIA）RED2A、RED2L，拓普康（TOPCON）DM-S2,宾得（PENTAX）MD-20。

主要技术参数：

测角精度：

±2″-5″，测距精度：

±（5毫米+3PPm×D），测程：

1.5千米—2.0千米。

唯威特厂的测距仪其测程：

2.5千米，测距精度：

±（3毫米+2PPm×D）。

国产测距仪为常州第二电子仪器生产的DCH—2，测距仪（配苏—光DJ2经纬仪），南方测绘仪器公司生产的ND2000、ND3000测距仪，配南方电子经纬仪ET—02，ET—05组成速测全站仪ETD—2、ETD—5。

其主要技术参数：

测角精度：

±2″—5″，测距精度：

±（5毫米+3PPm×D），测程：

2千米。

20世纪80、90年代左右，以短程测距、内业计算、面积量算等为主，作业工效比使用常规测绘仪器有较大提高。

在一个测站上可同时完成测角、测距。

尤其是不需要费力费时的钢尺量距作业。

在原先传统测绘作业中量距超限是经常遇见的一个难题，改为电子测距后既提高了量距精度（一般标称精度达万分之一以上），又加快了作业进度。

20世纪90年初随着编码度盘、视准轴和光波测距仪的光轴同步及电子处理数据等技术突破就产生了全站仪，这对原来常规测绘仪器讲就不只是仪器性能改进，而是质的突破。

这一时期全站式测绘仪器的性能、外延都取得长足进度，各项技术指标均得到提高，尤其在内存储量功能的提升。

20世纪90年代中期前后，各测绘单位常用的全站仪有下列各种：

瑞士莱卡（Leica）TC305、TC302,索佳（SOKKIA）SET5F、SET2C,拓普康（TOPCON）GTS211D、GTS311S,宾得（PENTAX）PCS215、PCSV2等。

主要技术参数：

测角精度：

2″—5″，测程：

2千米—3千米，测距精度：

±（3毫米+2PPm×D），内存储量：

3000点左右（XYZ）。

莱卡全站仪精度：

±（2毫米+2PPm×D），测角：

2″，内存储量：

8000点（XYZ）。

南方测绘仪器公司于1995年10月生产出我国首台全站仪NTS—202,其主要技术参数：

测角精度：

2″，测程：

1.8千米，测距精度：

±（5毫米+5PPm×D）。

2009年该公司生产的全站仪超一万台，其型号为NTS—352等。

主要技术参数：

测角精度：

2″，测距精度：

±（2毫米+2PPm×D），该公司的产品及软件如测距仪、电子经纬仪、全站仪、GPS接收机、配件等在温州地区各单位（测绘、交通、铁路、海运、水利、城建等）占有一定份额。

北京光学仪器厂生产的全站仪BTS6082C，苏州第一光学仪器生产的全站仪OTS712，其主要技术参数为：

测角精度：

2″，测距精度：

±（3毫米+2PPm×D），内存储量8000点（XYZ）。

以上两厂系我国著名的专业测绘仪器厂，在温州地区拥有固定用户。

以上技术参数皆为2010年标称值，就全站仪讲20年间硬件精度稳定：

测角精度：

2″，测程：

3千米左右，测距精度：

（2毫米+2PPm×D）。

2010年，温州市勘察测绘研究院拥有一台TPS1000型电子速测仪，该仪器属测量机器人型，具有马达驱动和自动目标识别装置，从而提高了重复照准和放样测量精度。

其测角精度：

0.5″/1″，测距精度：

±（1毫米+1ppmxd），为温州市电子测绘仪器精度之最。

第二节数字化测图

数字化测图是现代测绘技术与计算机技术的产物，一般由硬件（测绘仪器、计算机及配套设备）和软件构成。

传统的地图不再是表示地形、地貌的唯一手段，数据库可以为人们提供多样化的表示方法，表格、数据集、三维立体模型、地形图等均可以。

地图只是其中一种方法，但不是唯一的。

其最后产生的成果是存在磁盘上的，描述地表、地形、地物的数据集，画出来的图只是一种表示方式，或是人们传统习惯上的用法（纸质图）。

随着全站仪性能全面提升，软件应用日趋完善，数字化测图就逐渐取代传统测图作业。

温州地区各持证单位在90年代中开始数字化地形图测制，数字房产、地籍等次第展开。

数字化测图质量优劣主要体现在数据采集的质量，不能光看图画，数字化测图的验收不同于传统测图的验收。

数字化测图的精度与成图比例尺无直接关系。

温州地区数字化测图始于20世纪90年代中，首先是1:

500地形图，具体作业模式主要有以下二种：

1、全站仪+电子手簿、自动记录。

2、平板仪测图+数字化仪数字化（部分白纸测图矢量化）。

采用的软件主要有：

清华山维公司的EPW96-EPWS2005。

南方测绘仪器公司的CASS（2.0—9.0）。

平板仪测图虽说是传统方法，但不用清绘，而用数字化仪通过成图软件将其输入电脑中，在电脑中整饰，利用绘图仪输出正式成果。

对于白纸图可依法炮制，等于重新“复制”一遍，但意义大不一样，既未浪费成果，又实现图形数字化，成本增加不多，大约只是人工清绘的二倍，却可实现数字化。

2002年初，温州城区已实现数字化地形测图，至2007年12月，城区（鹿城、龙湾、瓯海三区）已完成1:

500数字化地形图450平方千米。

瑞安、乐清两市、永嘉、平阳、苍南、文成、泰顺、洞头6县完成1:

500数字化地形图合计在600平方千米左右。

由于国民经济（温州模式）快速发展，初期的数字化成图已不敷需求，从2007年7月开始温州市域已进行第二次数字地籍调查测量。

500数字地形、地籍、房产等基础测绘的投入已呈常态化。

数字地图在电脑中，配以软件可以很方便制作各种城市规划、交通、铁路、海运等立体模型，而且精度高，可以动态修测，深得各界欢迎。

截至2010年12月，温州全市41个持证单位的电子仪器、数字化系列仪器及使用的软件统计如下：

全站仪：

包括进口、国产，按2″、5″级，计179台；

电子测距仪及电子经纬仪等为：

28台；

精密水准仪：

包括电子、自动安平等为13台；

测深仪：

包括水下、地下及航测仪器等为24台；

GPS接收机：

单频、双频及RTK差分机等为81台；

软件：

外业测图、内业量算面积及地理信息系统等常用的有EPSW、CASS、MAPIS、Walk、ABRDS等共计344套。

由于电子测绘仪器、全站仪、GPS接收机、软件的开发、成熟，数字测绘的实践，测绘技术系统同传统测绘的概念已有质的突破，具体见下面测绘技术系统示意图。

测绘技术系统

数字化地形图

施工放样

控制测量Ⅱ

变形观测

GPS接收机

控制测量Ⅰ

全站仪2″

全站仪6″

全站仪6″″

全站仪1″

软件B

软件A

标定直位

极标定直

三维定位

导线测量

相对定位

基线向量

微机

软件C

软件D

软件E

X、Y、H

线划地图

成果表

绘图机

打印机

软件

Ⅰ数据库

Ⅱ数据库

数字地图数据库

施工放样数据库

数据2

数据1

空间分析查询

数据n-2

数据n

GIS系统

数据n-1

+…+

予处理软件

后处理软件

导线网平差软件

变形观测数据库

第三章全球定位系统

第一节从GPS到北斗卫星系统

（一）全球定位系统（GPS）

GPS（全球定位系统，Globalpositioningsystem）于1994年全面建成。

具有在海、陆、空进行全方位实时三维导航与定位功能。

目前可供利用的全球卫星导航系统有美国的GPS、俄罗斯的GLONASS（格洛纳斯）、欧盟的GALILEO（伽利略）和中国的COMPASS（北斗）。

在地球上任何地方的接收机、接收人造卫星发出的电波并进行解析，以测量出该地方位置的系统。

不受时空条件限制，可以全天候作业，广泛应用于国民经济、国防建设等。

GPS由以下三个主要部分组成：

⑴空间卫星部分：

由29颗卫星组成，分布在6个轨道面内，6个轨道面与赤道夹角55°，这样就能使地面上任何时刻、任何地方收到4颗卫星发射的讯号，以满足定位需求。

⑵地面监控部分：

通过注入站对卫星进行调整，保证卫星正常运行轨迹。

⑶用户设备部分：

由GPS接收机硬件、数据处理软件及微机处理机组成。

卫星轨道高度：

20000千米，（约为地球直径1.5倍）。

周期：

约11点58分（0.5恒星日）。

虽说GPS定位系统具有灵活机动、全天候、不受通视、气象等条件限制，可快速、准确定位。

但仍受环境影响，周围有强电磁场或发射源，要避开多路径影响，不能架设在湖边或者玻璃垟的地方，收到卫星数量与质量较差时难以进行工作。

这些在具体作业时都得顾及。

通过实践，人们在GPS定位、导航作业中，总结出实时动态差分法（RTK），及连续运行GPS参考站（CORS），为此工效提高、成本降低。

（二）北斗卫星系统

美国的GPS自20世纪90年代初进行商业运作以来，以其从政治、军事上考量，对外分别提供精、粗码。

这点从1999年中国驻南斯拉夫大使馆被炸事件中受制于人的教训令人震撼！

从国家安全、商业利益开发，我国独立发展北斗定位系统是十分必要的。

2000—2003年，中国建成由3颗卫星组成的北斗卫星试验系统，至2012年建设北斗导航、定位系统，形成中国及周边地区的覆盖能力。

至2020年左右，北斗卫星系统将形成全球覆盖能力（35颗卫星）。

目前，北斗系统已完成第二步，开始向第三个目标迈进。

北斗系统可以导航、定位授时，还能发送短文（特有），定位精度小于10米，且具兼容性，在同一终端上接收北斗、GPS、“格洛纳斯”的信号。

这样既能提高定位精度，还增加了备份。

目前，中国与泰国、俄罗斯进行了不同程度合作，中国北斗目前尚以军事应用为主，届时当会进行商业运作，人们将享受到北斗系统所带来的方便、快捷。

第二节全球定位系统在温州测绘业中运用

（一）温州市连续运行卫星定位综合服务系统（WZCORS）

2007年10月“温州市连续运行卫星定位综合服务系统（WZCORS）”正式启动，至2010年12月该系统建成。

从此基层单位只需购一台接收机即可进行作业。

整个GPS作业方式、成本比之以往是改观不少。

温州“CORS”平均边长50千米左右，较好的覆盖了整个温州，包括西部山区和东部海岛县洞头。

见图10-01。

。

图10-01

目前GPS测量的精度状况见下：

实时动态（RTK）：

水平精度：

±（10＋1×10-6×D）毫米

垂直精度：

±（20＋1×10-6×D）毫米

静态：

水平精度：

±（3＋1×10-6×D）毫米

垂直精度：

±（5＋1×10-6×D）毫米

对比1983年，花了一年时间才完成温州市城关250平方千米的首级控制网，而今仅用几个月（实际工时）即完成全市域近10000平方千米（包括山区、海岛）控制网络。

简直是天壤之别！

可见随着GPS技术发展成熟，将给测绘领域带来一场深刻的技术革命。

20世纪90年代，GPS刚面市时，全是进口产品，价格昂贵，一般中、小测绘单位无力问津。

1995年南方测绘仪器公司首次推出国产GPS接收机（单频）NG200S，1998年推出NGK600（双频），至2005年、2010年又相继推出S80、S82等双频RTK机。

由于国产化成功，GPS接收机的价格大幅下降，现温州市各持证单位皆备有GPS接收机，并在日常作业中广泛使用。

此外“中海达”的HD8700，“华测”的R30等机型在温州市场中占有一定份额。

鉴此，近年来原先各种型号的进口GPS接收机已很少见到。

（二）温州丙级以上持证测绘单位设备状况

温州丙级以上持证测绘单位设备状况，见表10-02。

2011年温州市测绘持证单位测绘仪器一览表（丙级以上）

表10-02

单位名称

全站仪

水准仪

全球定位仪（GPS）

软件（内外业）

测深

仪

航测

仪

备注

一般

精密

一般

精密

温州市勘察测绘研究院

甲级

温州综合测绘院

乙级

温州市瓯海测绘工程院

乙级

浙南测绘工程处

甲级

永嘉县勘察测绘院

丙级

温州市水利电力勘测院

丙级

瑞安市规划测绘队

丙级

乐清市测绘队

丙级

平阳县测绘大队

丙级

苍南县测绘所

丙级

温州浙南测绘公司

丙级

瓯海区房产测绘队

丙级

文成县测绘大队

丙级

温州市横宇数码测绘公司

丙级

温州港务局测绘队

丙级

全市持证测绘单位为41家

第四章测绘仪器生产、检定与销售

第一节测绘仪器生产

（一）温州测绘仪器生产发展概况

20世纪30年代为了全区地政测量需要曾向当时的浙江地方银行贷款6万元法币（当时币值），购置进口经纬仪10台，以观测小三角锁、导线、地籍等。

当时受人员、设备条件限制，温州较大规模的工测、地政、海测等一般都由省里、省外专业队伍承担。

20世纪50年代开始，本地区一直处于前线城市，立足战备，基础设施设置不受重视。

温州在常规测绘仪器的试制方面是薄弱的，几间小规模的厂都以生产三脚架等辅件为主，其中温州测绘仪器厂的影响面较大。

该厂系80年代为国家机械部定点批准的以生产国际标准的三脚架企业，有一定的规模和水平，产品由部统销，且还生产与此有关的工夹具等。

90年代中，因受城市建设、规划的需要而拆迁，停产。

至今全市生

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温州市测绘志送审稿第十篇测 绘 仪 器.docx

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