История геодезических приборов берет свое начало со времени строительства оросительных каналов в древнем Вавилоне, Китае и Египте, то есть от XIII века до н.э. Их появлению способствовала необходимость использования топографических карт при боевых действиях армий. Угломеры привнесли в геодезию астрономы. Отвесы и ватерпасы возникли вместе с землемерным делом.
Значительный вклад в технику геодезических измерений внесли арабы, греки и римляне. Эратосфен в 200 г. до н.э. гномоном (солнечные часы) впервые инструментально определил окружность Земли. Птолемей через пятьдесят лет после него придумал линейку для вертикальных углов, а еще через двадцать лет Гиппарх предложил астролябию с лимбом, прообраз теодолита.
Угломер Герона, римский землемерный крест и усовершенствованный арабами китайский компас для измерения углов – это все этапы развития геодезических приборов. В ХVI веке Леонардо да Винчи сконструировал специальную тележку для определения расстояний и шагомер, в Голландии появились мерная цепь и микроскоп, а в Германии – линейка с диоптрами.
В 1593 г. немецкий математик Клавиус придумал принцип нониуса, а в 1609 г. Галилео Галилей изобрел зрительную трубу. В 1662 г. француз Тевено сконструировал цилиндрический уровень, а в 1674 г. итальянец Мантанари для зрительной трубы предложил дальномерные нити.
Англичане Сиссон и Рамсден в восемнадцатом веке создали первый теодолит, практически аналогичный современному прибору, с винтовым микрометром и окуляром. Много различных оптических приборов построили русские мастеровые Беляев и Колосов при Петре I. Среди них значилась трубка с ватерпасами, то есть нивелир. В начале девятнадцатого века в России было несколько мастерских, которые специализировались на геодезических приборах. Из-под рук мастеров выходили прекрасные астролябии с трубами, базисные приборы и теодолиты, многие из которых были проданы даже в Европу.
Основоположником метрологии измерений выступил Д.И.Менделеев, а Г.К.Бауэр изготовил точный уровень, нивелир-теодолит и универсальный прибор.В 1822 году в России появился Корпус военных топографов и специальное училище по подготовке кадров для него. Русская школа геодезистов, планомерно развиваясь, просуществовала до настоящего времени. Картографирование огромной территории России, создание совершенных топографических армейских карт – вот далеко неполный перечень выполненных школой работ. В русской армии во время русско-турецкой войны огонь артиллерии осуществлялся с топографической подготовкой, а в русско-японскую войну армия России внедрила воздушное фотографирование.
Геодезическое приборостроение к концу девятнадцатого века оформилось в самостоятельное направление. Промышленность освоила высокоточные нивелиры Гедеонова, триангуляционные теодолиты, тахеометры Санге и Гаммера, внутрибазные дальномеры, а в первую империалистическую войну – даже оптические теодолиты.
К 30-м годам и в Советском Союзе заводы «Геофизика» и «Аэрогеоприбор» начали выпускать серийно высокоточные триангуляционные теодолиты, астрономические универсалы и нивелиры, а к началу второй мировой войны и все другие виды геодезического оборудования. О размахе работы геодезистов очень хорошо говорит даже такой один факт: во время войны было выпущено 38 млн. специальных топографических карт.
Послевоенное приборостроение развивается по нескольким направлениям. Приборы становятся легче, надежнее, эргономичнее и удобнее.
С развитием радиотехники были разработаны новые методы свето- и радиодальномерных измерений, на основе которых в 20 столетии созданы светодальномеры и радиодальномеры. Практическое широкое использование светодальномеров связано с созданием в 1952 г. Э. Бергстрандтом (Швеция) первого фазового дальномера, названного геодиметром.
В России создателями первого светодальномера являются В.А. Величко и В.П. Васильев, которые в 1953 г. разработали светодальномер на основе авторского свидетельства на изобретение Г.И. Трофимука, выданного в СССР в 1933 г. Первый радиодальномер, названный теллурометром, был создан Уодли в ЮАР в 1956 г. Этим радиодальномером можно было измерять расстояния до 60 км с ошибкой в несколько см. Несколько позднее (в 1960 г.) в нашей стране под руководством А.А. Генике был разработан первый отечественный геодезический радиодальномер — ВРД.
Использование светодальномеров и радиодальномеров позволило резко повысить производительность линейных измерений, которые были весьма трудоемкими и малопроизводительными, так как выполнялись до этого механическими мерными приборами.
В дальнейшем на основе новейших достижений науки и техники были созданы приборы, не только превосходящие во много раз по точности и производительности традиционные, но и позволяющие решать задачи, которые ранее не могли быть выполнены с такой точностью и скоростью. В основу работы большинства из этих приборов заложены ранее используемые принципы измерений.
Сегодня, возрастающая потребность в геодезических приборах, с одной стороны, и развитие электроники, лазерной техники, компьютерных технологий, с другой, позволяют создавать не только новые модели уже известных приборов, но и разрабатывать принципиально новые инструменты и технологии. Продолжается совершенствование электронного тахеометра. За последние 10 лет из прибора, просто объединяющего в себе теодолит и дальномер, он превратился в мощный инструмент для использования в топографической съемке, кадастровой съемке, геодезическом сопровождении строительства. Такие изменения стали возможны благодаря оснащению электронных тахеометров встроенным программным обеспечением, расширенной памятью, безотражательными дальномерами. Сегодня электронный тахеометр является основой программно-аппаратного комплекса, включающего в себя помимо прибора мощное программное обеспечение для решения широкого круга прикладных задач.
На базе моторизованных моделей электронных тахеометров создаются полностью роботизированные станции, способные без участия человека по заранее заложенной программе вести непрерывный мониторинг за объектами, определяя значения крена и смещений.
Наряду с тахеометрами, широкое распространение получило ГНСС оборудование. Сегодня ГНСС-приемник стал привычным инструментом для геодезистов проводящих топосъемку и землеустроительные работы, осуществляющих инженерно-геодезические изыскания и геодезическое обеспечение строительства.
Достаточно популярной технологией, сегодня, становятся 3D системы нивелирования для строительной техники, в которой находят свое место, как роботизированные электронные тахеометры, так и спутниковое оборудование. 3D системы нивелирования позволяют строительным машинам выполнять работу точно по проектным данным в автоматическом режиме, тем самым, исключая этап разбивочных работ и увеличивая производительность. Системами нивелирования можно оснастить бульдозеры, автогрейдеры, асфальтоукладчики и многие другие машины.
К числу совершенно новых технологий можно отнести технологию наземного лазерного сканирования. Высокая скорость работы, небывалый уровень автоматизации сбора данных, позволяют говорить о том, что лазерное сканирование имеет большое будущее.
Для обеспечения самых распространенных и простых видов работ стали широко использоваться лазерные дальномеры. Эти приборы пришли на смену обычным рулеткам, поэтому их часто называют лазерными рулетками. Теперь измерить расстояние с высокой точностью можно одним нажатием клавиши дальномера. При этом рулетка позволяет производить дополнительные вычисления, например, вычисления площади и объема. На смену оптическим теодолитам приходят электронные теодолиты, значительно повышающие удобство работы. Наряду с оптическими нивелирами все шире используются лазерные нивелиры и цифровые нивелиры.