Глава 1. Предмет и наука геодезия

Общие сведения по курсу. Геодезические работы как составная часть производства. История геодезии. Связь геодезии с другими науками.

Геодезия – наука об измерениях, производимых с целью изучения формы и размеров всей Земли и отдельных участков ее поверхности. Слово геодезия состоит из двух компонентов: греческих слов гео –земля и дэзо – делить. В буквальном переводе это означает землеразделение. В практическом смысле геодезия интерпретировалась как наука по землеустройству. Это указывает о значении геодезии, как практической науки, возникшей благодаря насущным потребностям человека. По мере развития науки и техники роль геодезии увеличивалась, задачи и цели расширялись. В настоящее время геодезия охватывает весьма широкий круг теоретических и практических вопросов, каждый из которых являет самостоятельное научное и техническое направление. Среди них важнейшими являются:

Высшая геодезия решает следующие научно-технические задачи.

1. Определение фигуры и внешнего гравитационного поля Земли и их изменения с течением времени, установление единой системы геодезических координат, изучение деформаций земной коры путем выявления вековых и периодических вертикальных и горизонтальных движений отдельных материков и их частей, а также сдвигов отдельных участков поверхности вследствие сейсмической деятельности, определение перемещения земных полюсов, разности уровней морей и океанов.

2. Геодезическое изучение фигур и гравитационных полей Луны и планет Солнечной системы.

3. Создание и поддержание на высоком научно-техническом уровне основных опорных астрономо-геодезической и нивелирной сетей государства как базы для его картографирования, удовлетворения нужд народного хозяйства и обороны страны.

4. Разработка способов и приборов для проведения высокоточных измерений на местности с целью последующего определения взаимного положения точек.

5. Разработка методов математической обработки результатов высокоточных измерений и способов решения различных геодезических задач на большие расстояния.

6. Изучение способов отображения отдельных частей или всей земной поверхности на эллипсоиде или плоскости. Решением этой задачи занимается математическая картография. Однако и в высшей геодезии рассматриваются некоторые математические проекции отображения поверхности эллипсоида на плоскость и сферу.

Топография и картография, изучающие участки Земли, которые можно без значительных искажений изобразить на картах и планах.

Фотогеодезия и аэрофотогеодезия, позволяющие с помощью фотоприборов рационализировать процессы геодезических работ и построение карт и планов местности.

Прикладная геодезия занимается решением задач по обеспечению жизнедеятельности людей.

Как результат синтеза геодезии, геометрии, геологии, горного дела, механики и других наук образовалось самостоятельное научно-техническое направление – маркшейдерское дело, которое охватывает в настоящее время очень широкий спектр научных и технических проблем.

Любой процесс геодезических работ включает в себя следующие стадии:

- полевые работы;

- вычислительные работы;

- графические построения и выводы.

Вычисления и графические работы носят название «камеральные работы».

Значение геодезии в производстве и строительстве можно проиллюстрировать на конкретном примере. Для проектирования и строительства любого сооружения необходимо знать его месторасположение, связь с коммуникациями, возможности инженерных сетей, геометрическое соответствие проектам и стандартам. Кроме того, необходимо согласование с соответствующими планами различных ведомств. Конструктивные параметры промышленных механизмов непременно проверяются на соответствие геометрическим элементам.

Особенное значение геодезия имеет в обороне страны. Хорошее и подробное изображение местности на топографических картах необходимо для общих стратегических соображений и проведения операций целых армий. Каждому командиру того или иного подразделения в первую очередь необходимо знание местности в районе происходящих военных действий

Местность на войне является одним из наиболее важных элементов боевой обстановки. От характера местности в значительной мере зависит применение того или иного рода войск, что наилучшим образом можно определить по хорошей карте.

По карте же лучше всего наметить маршруты следования отдельных отрядов при передвижении войск, места дислокации, месторасположение командных пунктов, полевых госпиталей и т.д.

К деятельности землеустроителей относится разметка угодий и садов, прокладка гидромелиорационных систем, сельскохозяйственных дорог и прочие задачи в геометрии сельского хозяйства.

В решении поставленных задач геодезия всегда была связана с различными науками. В первую очередь это физика, география, черчение, математика, высшая математика, математическая статистика.

Производство геодезических приборов связано с механикой, оптикой, радиотехникой, электроникой. В связи с тем, что геодезия является наукой о форме и размерах Земли, ее нельзя отделить от астрономии. И, конечно же, трудно представить современную геодезию без применения вычислительной техники.

Взаимоотношение прикладных разделов геодезии с такими прикладными науками, как проектирование и строительство, горное дело, мелиорация, гидротехника, метростроение, военное дело вообще трудно переоценить.

За четыре с лишним тысячелетия до нашей эры в Египте уже производились некоторые геодезические работы с определением границ земельных участков, периодически заливаемых Нилом.

Преемницей и продолжательницей египетской культуры явилась Греция. Здесь развитие геодезии происходило в тесной связи с развитием математики. В Греции впервые высказывается гипотеза о шарообразности Земли (550 лет до нашей эры), делаются попытки определить ее размеры (200 лет до нашей эры) и составляется первая книга по геодезии («Диоптрика Герона»).

О применении геодезии в древней Руси известно из летописей, начиная с десятого века. При раскопках около города Тамани был обнаружен камень с высеченной на нем надписью на древнерусском языке, которая повествует о том, что в 1068 г. было измерено расстояние по льду Керченского пролива между Таманью и Керчью.

В то время Русь была раздроблена на отдельные княжества, что вызывало необходимость в описании земельных участков. Издается свод законов о границах земельных владений («Русская Правда» 12 века). С образованием Московского государства появляется необходимость не только в описании земель и границ, но и в измерении их с целью налогообложения. Так в 15 веке появляются «писцовые книги» с составленными к ним чертежами, представляющими собой землемерные начертания участков. В середине 16 века была создана первая карта Московского государства, названная «Большой чертеж», которая

в 1627 году ввиду износа была вычерчена заново. После присоединения Сибири к Московскому государству во второй половине 16 века были составлены две большие карты Сибири.

Между тем, все существовавшие в то время карты содержали в себе много грубых ошибок. Последнее вызывалось тем, что они составлялись на основе рассказов, описаний и личных наблюдений составителей, а не по результатам инструментальных съемочных работ.

Проведение инструментальных съемочных работ в стране началось лишь при Петре 1, хотя съемки отдельных территорий и отдельных районов страны не были связаны общей геодезической основой. В 1704-1706г. большие геодезические работы были выполнены при исследованиях реки Дон и водораздела между Волгой и Доном в связи с трассировкой и началом строительства Волго-Донского канала через реки Иловлю и Камышинку. При Петре 1 была осуществлена Вышневолоцская водная система, а после него Тихвинская и Мариинская водные системы. Этот период можно считать началом применения геодезии в инженерных целях. В петровский период русские механики И. Е. Беляев и Данила Колосов изготовляли ряд геодезических инструментов, среди которых были и нивелиры со зрительной трубой. Большой вклад в геодезическую науку внес гениальный русский ученый М. В. Ломоносов. Под его руководством Географическим департаментом (середина 18 столетия) была составлена географическая карта Европейской части России на 13 листах и Азиатской части России на 6 листах. Большие плановые и картографические материалы дало так называемое «генеральное межевание» земель, начавшееся в 1765 году. Геодезические работы, связанные с «генеральным межеванием», вызвали необходимость подготовки землемеров, в связи с чем в 1779 г. в Москве была открыта Межевая школа, которая в 1838 г. была преобразована в Межевой институт.

В 1822 г. в России организован Корпус военных топографов (КВТ). С этого времени геодезические работы стали быстро развиваться, главным образом в приграничных полосах нашего государства, причем эти работы проводились на основе опорной триангуляционной сети.

15 марта 1919 г. Совет Народных Комиссаров издал декрет, подписанный В.И.Лениным, о создании Главного геодезического управления (ГГУ), на которое в основном было возложено: производство общегосударственных сплошных геодезических съемок, составление и издание карт, составление общеобязательных технических инструкций для всех ведомств и учреждений, ведущих геодезические работы, подготовка кадров для этих работ.

В дальнейшем ГГУ было преобразовано в Главное управление геодезии и картографии.

Выдающимся достижением топографо - геодезического производства является завершение картографирования всей территории страны полностью в основном государственном масштабе 1:1 000 000, что является исключительно важным в деле всеобъемлющего и всестороннего изучения территории страны.

Свидетельством высокого уровня картографической промышленности является тот факт, что созданные за последнее время карты СССР масштабов 1:1000000 и 1:2500000, а также географические атласы: атлас учителя, морской атлас, атлас СССР и атлас мира получили очень высокую оценку. Содержание и оформление государственных топографических карт ставит их в число лучших карт мира.

Нельзя не отметить также ту огромную роль, которую сыграла отечественная геодезическая наука при изысканиях, проектировании и возведении многочисленных крупнейших строек страны. Особого внимания заслуживают работы геодезистов, которые довели градусные измерения по 52-й параллели от нашей границы с Польшей до Владивостока и выполнили целый ряд других градусных измерений по меридианам и параллелям.

Основываясь на результатах этих градусных измерений и гравиметрических определений СССР и других стран мира, Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэрофотосъемки и картографии под руководством Ф. Н. Красовского вычислил новые размеры земного эллипсоида. Постановлением Совета Министров СССР от 7 апреля 1946 г. размеры этого эллипсоида были положены в основу всех картографических работ в СССР.

История развития отечественной геодезической науки показывает, что она всегда шла и развивалась самостоятельными и оригинальными путями, выдвигая крупнейших ученых, исследователей и практиков, и обогащала своими достижениями мировую науку.

Тесты к главе 1