基于我國測繪儀器現狀和發展上的幾點思考

摘要結合我國測繪儀器現階段發展情況，分析國內測繪儀器發展方向，提出幾點關于國內測繪儀器的發展思路:一是注重發展常規儀器;二是研制新型測繪儀器，三是注重專業人才的培養。

中圖分類號:TH7文獻標識碼:A

1 國內測繪儀器現狀

測繪事業的發展，很大程度上取決于測繪儀器的更新換代。從公元1730年英國人西森成功研制第一臺游標經緯儀至今，測繪儀器已廣泛應用于各項基礎建設。目前，國內測量上應用比較廣泛的測繪儀器有數字水準儀、電子經緯儀、全站儀、GPS以及各種工程激光類儀器。我國測繪儀器制造業起步較晚，但發展速度較快，在改革開放政策的正確引導下，通過引進新設備、新技術，大大促進了我國測繪儀器新技術、新產品的開發和質量的提高。我國測繪儀器正向著自動化、數字化、智能化方向發展。

(1)水準儀，出現于望遠鏡和水準器之后，按結構分為微傾水準儀、自動安平水準儀、激光水準儀和數字水準儀。20世紀初，在制造出內調焦距的望遠鏡和符合水準器的基礎上生產出微傾水準儀，50年代研制出自動安平水準儀，60年代研制出激光水準儀，90年代研制出數字水準儀，本世紀初電腦型水準儀也已經應用于實踐。目前，國內生產最多，銷售量最大的要數自動安平水準儀和數字水準儀。自動安平水準儀在規模工程乃至建筑、交通建設中仍是簡易、高效、性價比較高的儀器，市場上需求量最大。數字水準儀配合專門的條碼水準尺，通過儀器中的內置數字成像系統，自動獲取水準尺的條碼讀數，能夠有效的減少測量時間和人為的讀數誤差，提高了測量效率，因此在國內市場占有率也很高。

(2)經緯儀，由早期的游標經緯儀、光學經緯儀、發展到現在的激光經緯儀和電子經緯儀并逐步向智能型經緯儀發展。目前市場上電子經緯儀需求量最大，光學經緯儀已較少使用，游標經緯儀早已被淘汰。電子經緯儀采用光柵增量式數字角度測量系統，使用微型計算機技術進行測量、計算、顯示、存儲等多項功能，可廣泛應用于國家和城市的三角控制測量、鐵路、公路、橋梁、水利、礦山等方面的工程測量，以及建筑、大型設備安裝和地籍、地形等多種工程測量。激光經緯儀利用激光這種方向性極強、能量十分集中的光輻射進行測量工作，適用于精度要求較高的角度坐標測量和定向準直測量，對于實現測量過程的高精度、方便性及自動化是十分有利的。然而，隨著全站儀的普遍使用及其測角精度的逐漸提高，經緯儀面臨著越來越巨大的挑戰。

(3)全站儀是一種集光、機、電為一體的高新技術測量儀器，廣泛應用于地上大型建筑和地下隧道施工等精密工程測量或變形監測等領域。全站儀的發展經歷了從組合式到整體式的發展過程，隨著計算機技術的不斷發展與應用，全站儀擁有了全新的發展方向--電腦型全站儀。電腦型全站儀使用微型計算機技術，能夠快速辨別、鎖定、跟蹤、自動照準目標和高精度測量，具有更加完備的測量軟件和足夠大的數據內存儲區、圖形和文本顯示功能，即可遠距離遙控運行，也可以在機載應用控制程序下使用。全站儀發展的另一個方向是適用于礦井下黑暗、潮濕、多粉塵等惡劣環境的防爆型全站儀。防爆型全站儀能夠在多種惡劣環境中對變形體實時準確監測，是普通全站儀所不能及的。防爆型全站儀的誕生與應用大大降低了井下作業的危險系數，更有利于生產的順利進行。可惜我國大部分測繪儀器制造商還不具有獨立研制、生產防爆型全站儀的能力。即使少數企業能夠生產防爆型全站儀，但產品的防塵、防水、內部光學器件的穩定性以及測量精度、使用壽命同全進口的儀器相比還是存在很大差距。

(4)GPS定位技術從誕生之初到現在已廣泛滲入工程測量、地籍測量、高程控制測量等領域。RTK采用載波相位動態實時差分(Real - time kinematic)方法，是GPS應用的重大里程碑。它的出現為公路控制測量、電子線路控制測量、水利工程控制測量、大地測量等外業作業帶來了新曙光。RTK實現了實時高精度定位，沒有白天與黑夜的限制，不必選點、造標，可以在一個瞬間獲得厘米級精度的測站坐標，測一個控制點在幾分鐘甚至于幾秒鐘內就可完成，不僅大大減少人力強度，而且節省測量費用和測量時間。RTK最大的優點是實時檢測測量成果。一般情況下，在外業測設過程中不能實時知道定位精度，如果測設完成后，回到內業處理后發現精度不合要求，還必須返測。采用RTK來進行控制測量，能夠實時知道定位精度，如果點位精度要求滿足了，用戶就可以停止觀測了，而且知道觀測質量如何，這樣可以大大提高作業效率。目前，在GPS技術開發和實際應用方面，國際上較為知名的生產廠商有美國Trimble(天寶)導航公司、瑞士Leica Geosystems(徠卡測量系統)、日本Topcon(拓普康)公司。國內少數測繪儀器制造商如廣州中海達，上海華測導航和南方測繪等已具備生產GPS接收機的能力，但產品性能還有待進一步提高。GPS由靜態發展到動態RTK將在高級控制測量中逐步取代全站儀測量，逐步發展成為常規測量的基本手段。

2 基于發展上的思考

2.1 發展常規儀器

測繪儀器研制和開發周期長、難度大，目前只有歐洲、日本、美國等極少數公司具有生產高性能測繪儀器的能力，世界市場還很大。進口儀器因其較高的可靠性和穩定性，深受廣大使用者的青睞。在公路、鐵路、橋梁、水利、以及大型設備安裝、變形監測等工程中，價格較高的進口儀器依然占主導地位。國產儀器價格一般為進口儀器價格的四分之一到十分之一不等，因價格便宜，也具有較好的市場占有率。受儀器測量精度的限制，大部分國產儀器局限于精度要求不是很高的普通測量。同進口儀器相比表現出的劣勢，使得國產儀器很難進一步提高市場占有率，因此國內測繪儀器在一定程度上還具有很大的發展空間。

筆者于2010年春做過一項關于測繪儀器的市場調查，就調查反饋情況來看，國產測繪儀器主要存在的問題有:儀器易出現卡軸現象，導致儀器無法制動;補償器氣泡不穩定，誤差增大，難以保證測量所需精度;輕微的地面搖晃就會影響儀器正常讀數，電子系列儀器反應速度慢，延誤測量進度;儀器接口與電腦接口不匹配，測量的數據無法傳輸到電腦，造成數據白白丟失。國內儀器制造商可從以上幾個方面著手，以提高儀器的精度、可靠性、穩定性以及自動排除干擾能力作為發展的第一步，不斷提高儀器的質量、改善儀器性能、提高儀器的反應速度、增強儀器的環境適應能力、豐富測量軟件的功能，使國產測繪儀器走出中國，逐漸占領國際常規測繪儀器市場。

2.2 研制新型測繪儀器

測繪科學的發展經歷了模擬化測繪到數字化測繪階段，并逐步向信息化測繪階段過渡。信息時代測繪學科最鮮明的特征是測繪和大地測量已從單純的幾何測量發展成為研究空間數據的信息科學。所謂空間數據，即包括事物的空間特性還包括屬性特征。也就是說信息時代測繪學科不僅需要解決空間定位問題，還要采集空間屬性數據。三維激光掃描儀的誕生滿足了快速、準確、有效的獲取空間三維信息的要求。

三維激光掃描儀采用非接觸主動測量方式直接獲得高精度三維數據，能夠對任意物體進行掃描，且沒有白天黑夜的限制。能夠快速將現實世界的信息轉換成可以處理的數據。利用三維激光掃描儀獲取的點云數據構建實體三維幾何模型已經廣泛應用于災害評估、建立3D城市模型、大型建筑變形監測。測量上利用三維激光掃描儀進行大范圍數字高程模型的高精度實時獲取、城市三維模型重建、局部區域的地理信息獲取，對促進信息化社會的發展起了很好的推動作用。

生產三維激光掃描儀技術要求很高，只有少數幾家測繪儀器生產企業能夠規模化生產三維激光掃描儀。目前，國內還沒有任何測繪儀器制造企業自主研制和生產高性能三維激光掃描儀。因此，研制具有自主知識產權的新型測量儀器成為我國測繪儀器發展的又一重點。

2.3 培養測繪儀器研究、開發人才

測繪儀器是高科技產品，但是大多數國內儀器制造企業缺乏核心技術，專業人才流失嚴重，自主知識產權和專利不多，創新少，雷同產品多，國產測繪儀器市場占有率不高。國產測繪儀器要想走出國門，占領世界市場就不能完全靠效仿，而要另辟蹊徑，研究新技術，攻克新課題，發展自主產業。

產業的發展離不開高素質人才。在測繪科學發展的不同階段，社會對測繪人才的需要也不同。21世紀測繪事業已經進入信息化時代，培養符合社會要求的高素質、高技能的復合型人才成為促進產業發展的瓶頸。

培養符合社會要求的高素質、高技能人才最重要的是提高學校教學質量。高校是培養人才的倉庫，高校測繪教育工作者要根據社會對不同人才的需要而不斷調整和改變教學計劃，注重學生基礎技術素質的訓練，加強學生的理論知識的學習。

其次是在人才的培養過程中加強實踐性教學環節，以培養學生的動手能力和解決實際問題的能力。測繪教育工作者有序組織、安排學生參加工廠生產實習，幫助工廠攻關，突破一些關鍵技術。學生將所學的理論知識運用到生產實習中，因此掌握了更多儀器知識和生產技術。理論與實踐相結合的方法，促進了學生自我素質的發展，培養學生創新思維以及想問題、解決問題的能力，進一步鞏固和加強了學生對理論知識的理解。工廠方面不僅可以節約生產成本也可以通過購買學生的專利技術來提高產品的檔次，逐步提升企業實力。

3 展望

測繪業是集空間技術、信息技術和計算機技術為一體的行業，在空間數據基礎建設和數字地球發展中占領了不可替代的重要位置。測繪業的發展極大的依賴于儀器設備的進步。隨著信息化社會的不斷發展，測繪儀器在構建信息化社會中得到了越來越廣泛的應用。市場對測繪儀器的要求也越來越高。近年來世界各國測繪儀器制造商正在不斷的創造更多方便、快捷的測繪儀器，國內測繪行業也在全球信息化的大浪潮中勵精圖治、改革創新，在近幾年的發展中積累了不少經驗。雖然我國測繪業起步晚，但筆者相信在不久的將來，中國測繪儀器必將走出國門，走向世界，以嶄新的姿態迎接世界人民的考驗。

參考文獻

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