Современный период (20 век)

Начало 20 века в истории геодезии характеризуется, прежде всего, продолжением высокоточных работ с целью уточнения фигуры Земли и покрытия всей территории геодезической основой.

К подобным работам относятся работы по соединению среднеазиатской триангуляции России с триангуляцией Индии. Эти работы были начаты в 1909 г., их выполняли русские и английские геодезисты, двигаясь навстречу друг к другу. Русской экспедицией руководил подполковник Корпуса военных топографов М.Чейкин. Работы начались от г.Ош через горные пустыни Памира. На высотах около 5000 м были воздвигнуты деревянные пирамиды, заложены долговременные центры и произведены высокоточные угломерные наблюдения. Все наблюдения выполнены самим Чейкиным. Триангуляционный ряд состоял из 85 простых треугольников со средними длинами сторон от 7 до 12 км. Максимальная сторона достигала 39 км. Горизонтальные углы измерялись шестью приёмами с помощью 10-ти секундного теодолита Гильдебранда. Средняя ошибка угла, полученная по невязкам треугольников составляла 2.89". На Памире под руководством начальника Туркестанского военно-топографического отдела генерал-майора Репьева был измерен базис, расположенный на высоте 4000 м. Длина базиса 8.4 км измерена тремя инварными проволоками с относительной погрешностью 1:4 200 000. (?) На одном из концов базиса выполнены астрономические наблюдения. 9 июля 1912 г. на горе Беик вблизи общего пункта триангуляции произошла встреча русских геодезистов с английскими.

Другим примером подобных же работ является установление трудноисполнимой триангуляционной связи о. Корсика с побережьем Франции, которую осуществил в 1925 г. Эльброннэ. При этом наименьшая длина стороны через море составляла 196 км, а наибольшая - 271 км. Наблюдения Эльброннэ выполнял только по ночам на свет мощных прожекторов.

Вместе с тем данный период характеризуется бурным совершенствованием методов и приборов, а также появлением принципиально новых способов выполнения геодезических работ.

На первом месте здесь стоит эпохальное открытие А.С.Поповым радиосвязи в 1895 г., оказавшее огромное влияние на развитие всех отраслей знания. Появление радио совершило подлинный переворот во всех областях науки и техники. Не явилось это исключением и для геодезии.

Прежде всего, это относится к долготным определениям. Так, первое определение разности долгот по беспроволочному телеграфу было выполнено в 1906 г. между г. Потсдамом и горою Брокен, находящимися на расстоянии около 200 км друг от друга. В России в 1910 г. геодезист О.Г. Дитц и гидрограф Н.Н. Матусевич впервые произвели радиотелеграфное определение разности долгот Мариенхамна (на Аландских островах) и маяка Богшер в Балтийском море. В СССР первое долготное определение по радио выполнено в 1922 г. астрономом П.И. Яшновым на основном пункте "Саратов".

Созданию современных надёжных и малогабаритных приборов посвятил свою жизнь знаменитый швейцарский геодезист-конструктор Генрих Вильд (1877-1951). В 1908 г. он ввёл внутреннюю фокусировку зрительных труб; предложил контактный уровень; в 1918 г. - оптический микрометр плоскопараллельной пластинкой и прецизионные рейки со шкалой, нанесённой на инварную ленту. В 1922 г. фирма "Карл Цейс" в Йене серийно выпустила первый оптический теодолит со стеклянными угломерными кругами, в конструкции которого были реализованы изобретения Г. Вильда. Впоследствии фирма "Карл Цейс" соединилась с фирмой "Оптон Файнтехник".

Быстрое развитие электронной вычислительной техники, широкое внедрение её в топографо-геодезическое производство позволило не только на более строгой научной основе производить уравнительные вычисления, но и значительно повысить производительность труда.

Высокой степени совершенства достигли методы изучения и отображения земной поверхности. Здесь решающую роль сыграло использование аэрофотосъёмки, а впоследствии и методов космической съёмки.

Практически сразу же после изобретения фотографии в 1839 г., когда почти одновременно во Франции Луи Жак Монде Даггер (1787-1851) и в Англии Уильям Генри Фокс Тальбот (1800-1877) предложили способ фиксации изображения предмета, Франсуа Араго предсказал, что такие снимки, сделанные с определённых точек, заменят кропотливую работу топографа. Начиная с 1854 г. фотография стала использоваться при топографических работах, сначала в виде фототеодолитной наземной, а затем и воздушной съёмки.

Первый опыт осуществлён французом Эме Лосседа в 1859 г., после чего он сконструировал первый фототеодолит. В том же году француз Нодар (настоящее имя - Феликс Турнашон, 1820-1910) впервые произвёл съёмку с привязного аэростата на высоте 80 м. Им был сделан один снимок, но опыт оказался неудачным из-за несовершенства методов обработки фотопластинки, и развитие воздушных съёмок затормозилось почти на полвека.

В последнее десятилетие 19 в. в России стали выполнять фотограмметрические (photos - свет, gramma - запись, metreo - измеряю) перспективные съёмки с привязных аэростатов. Во время фотографирования с аэростата аппарат не смещался и, таким образом, привязной аэростат выполнял роль фотоштатива.

В России первая воздушная съёмка произведена в 1886 г. поручиком А.М. Кованько и А.Н. Зверинцевым с помощью фотоаппарата конструкции Средневского. Они произвели фотосъёмку устья Невы, отдельных районов Петербурга и Кронштадта с воздушного шара, с высоты 800-1350 м. В эти же годы перспективная фотосъёмка производилась во Франции и Англии, однако все эти работы ещё носили опытный характер и выполнялись на небольших участках местности.

Первые наземные съёмки в 1890-1898 г.г. применялись при изысканиях дорог и неисследованных ранее территорий. В частности, академики Голицын и Чернышев произвели фотосъёмку на о.Новая Земля и по снимкам составили карту совершенно неисследованной площади в 300 кв. вёрст.

С началом первой мировой войны стала развиваться фронтовая плановая съёмка с самолётов, с применением фотоплёнки, а не фотопластинок. Первая такая съёмка была выполнена в 1914 г. при осаде города Перемышля. По результатам съёмки составлялись планы и карты с объектами военного значения. Например, в 1915 г. по аэроснимкам была составлена карта Мазурских болот (северо-восток Польши). Однако техника обработки результатов аэросъёмки в России была ещё примитивной и малопроизводительной, хотя к тому времени в странах Европы уже были созданы первые приборы для обработки стереоскопических снимков - стереокомпаратор (1901 г.) и универсальный прибор для создания карт - стереоавтограф (1908 г.).

В поражении России в войне с Японией 1904-1905 г.г. значительную роль сыграло то, что театр военных действий не был обеспечен картами. Учитывая это, уже в 1906 г. штат Училища военных топографов увеличили до 50 юнкеров и создали дополнительный класс (третий курс) для подготовки триангуляторов из числа лучших выпускников после двух лет обучения.

(29.03.2004. Вставка из статьи: Е.П. Тарелкин «Училищу военных топографов 175 лет». В сб. Новые методы производства геодезических и маркшейдерских работ. СПВВТКУ, С-Петербург, 1997, 3-6)

С 1910 г. в России Корпусом военных топографов стал издаваться периодический (два раза в месяц) Топографический и геодезический журнал, издание которого было прервано первой мировой войной.

Позднее издание периодического журнала было возобновлено Высшим Геодезическим Управлением. Первый номер журнала "Геодезист" вышел в августе 1925 г.

В 1918 г. был подписан декрет Советского правительства о переходе к метрической системе мер и даны указания об отсчёте долгот от Гринвичского меридиана.

Помимо существующего Военно-топографического управления при Генеральном штабе в 1919 г. было организовано специальное гражданское учреждение - Высшее геодезическое управление (ВГУ), позднее преобразованное в Главное управление геодезии и картографии (ГУГК) при Совете Министров СССР, а теперь после распада СССР, именуемое Федеральная служба геодезии и картографии России - Роскартография.

В 1925 г. были организованы специальные аэросъёмочные подразделения при добровольных воздухоплавательных обществах "Добролёт" и "Укрвоздухпуть".

К началу 20-го века относится организация первых исследований современных движений земной коры, вызванных как естественными, так и техногенными причинами. В частности, на Апшеронском полуострове в 1910-12 г.г. была создана нивелирная сеть для наблюдений оседаний земной поверхности при разработке нефтепромыслов. В результате этих наблюдений было установлено, что наибольшие скорости опускания поверхности достигают 3-5 см/год. В настоящее время длина линий нивелирования I и II классов на Апшероне достигает 500 км. За период 1912-72 г.г. общее оседание поверхности составило 2.4 м.

В 1920 г. в СССР проф. Александром Александровичем Михайловым (1888-1981) были начаты первые гравиметрические съёмки.

В 1922 г. был подготовлен и издан первый "Русский астрономический ежегодник", издание которого продолжается и по сей день. В том же году ВГУ на основе съёмок предыдущих лет начало составлять листы карты масштаба 1:1 000 000, а в 1923 г. были приняты в качестве обязательных метрические масштабы для вновь выпускаемых карт. В 1924 г. начаты крупномасштабные съёмки городов в масштабах 1:500 - 1:5 000 по новой технической инструкции.

К началу 30-х годов геодезическая изученность нашей страны составляла всего 13.5%. При этом до 1930 г. в гражданских организациях основным методом работ по созданию карт была контурная аэрофотосъёмка. В Военно-топографическом управлении занимались не только контурной, но и съёмкой рельефа, применяя контурно-комбинированный метод, разработанный проф. Н.М. Алексапольским. Метод заключался в том, что в результате аэрофотосъёмки получали фотоплан контуров, а затем наносили мензульной съёмкой рельеф. С 1930 г. такой метод стал основным при топографической съёмке масштаба 1:25 000 и практически вытеснил "чистую" мензульную съёмку.

Ещё в первые годы Советской власти остро встал вопрос об обеспечении опорными пунктами съёмочных работ и выявилась необходимость создания единой государственной опорной геодезической сети, поскольку триангуляционные сети западной и центральной частей СССР (до долготы Красноярска) уравнивались совместно на референц-эллипсоиде Бесселя в Пулковской системе координат, а триангуляции Дальнего Востока - тоже на референц-эллипсоиде Бесселя, но в Свободненской системе (по названию фундаментального астрономического пункта вблизи г. Свободный в Амурской области).

Вначале советские топографические карты продолжали создавать в проекции Мюфлинга, применяемой как многогранная, но в 1928 г. на 3-ем геодезическом совещании для всех топографо-геодезических работ и обработки геодезических измерений были введены единая проекция Гаусса-Крюгера и система прямоугольных координат, разработана стройная система разграфки и номенклатуры топографических карт.

В 1928 г. проф. Феодосий Николаевич Красовский (1878-1948) разработал схему и программу создания единой государственной опорной геодезической сети (триангуляции), которая включала не только астрономо-геодезические, но и гравиметрические измерения. Когда началась её реализация выявилось, что при соединении двух основных систем триангуляций (западной и восточной) расхождения координат связующих пунктов достигают почти километра. Это обусловлено тем, что размеры эллипсоида Бесселя оказались существенно преуменьшенными, а его ориентация в теле Земли не соответствовала особенностям территории СССР, сильно вытянутой по долготе.

Полученный результат наглядно продемонстрировал, что фигура Земли может быть лишь с определённым приближением описываться математически строгой поверхностью, и параметры применяемых математических поверхностей должны определяться исходя из особенностей отображаемой территории, в частности, её размеров и ориентации на поверхности Земли. По своей сути этот результат является дальнейшим развитием представлений человечества о Земле и Вселенной и поэтому имеет большое философское значение.

Для ликвидации указанного положения группа учёных ЦНИИГАиКа под руководством Ф.Н. Красовского и А.А. Изотова проделала огромную работу по выводу параметров более подходящего эллипсоида для территории СССР. В этих исследованиях был применен метод совместного использования градусных и гравиметрических измерений, для чего была выполнена общая гравиметрическая съёмка по единому научному методу и по одной технической инструкции.

Эта работа была завершена в 1940 г., и принятый референц-эллипсоид был назван именем Красовского, а система координат - Системой координат 1942 г. Эта система была официально утверждена в качестве государственной в 1946 г.

В те же годы группой ученых в ЦНИИГАиКе под руководством М.С. Молоденского был разработан метод астрономо-гравиметрического нивелирования, применение которого в дальнейшем позволило изучить фигуру геоида на значительной территории СССР и решить важные вопросы обработки астрономо-геодезических сетей.

С 1935 г. Военно-топографическое управление приступило к съёмке масштаба 1:50 000 в необжитых и труднодоступных районах Сибири и Дальнего Востока. Это потребовало перейти от мензульной съёмки рельефа к стереофотограмметрической съёмке, основанной на принципе стереоскопического зрения и стереоскопического определения высот. Большое значение в развитии стереотопографической съёмки имело изобретение в 1936 г. проф. Ф.В. Дробышевым топографического стереометра для стереоскопической рисовки рельефа на аэрофотоснимках.

В 1935 г. ГУГК перешёл от съёмок ведомственного характера к съёмкам общегосударственного значения, к работам по картографированию всей страны. В конце 1938 г. в системе ГУГК был создан ряд аэрогеодезических предприятий и Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэрофотосъёмки и картографии (ЦНИИГАиК). С этого времени аэросъёмка стала основным методом топографических съёмок для картографирования страны.

Всё это способствовало тому, что к 1940 г. аэрофототопографическим методом была почти завершена съёмка огромной территории нашей страны в масштабе 1:100 000 000, чем было ликвидировано отставание в топографической изученности дореволюционной России, и вместе с тем к началу Отечественной войны съёмками крупных масштабов различной давности было покрыто лишь 23% территории СССР. Даже ряд важнейших промышленных районов не был полностью обеспечен топографическими картами.

С июня 1941 г. до начала 1942 г. Топографическая служба СССР в труднейших условиях создала карту масштаба 1:100 000 на территорию от Днепра до Волги.

(29.03.2004. Вставка из статьи Е.П. Тарелкин «Училищу военных топографов 175 лет». В сб. Новые методы производства геодезических и маркшейдерских работ. СПВВТКУ, С-Петербург, 1997, 3-6)

Неоценимы заслуги геодезистов и топографов в годы войны. Требовалось срочно обеспечить Советскую армию картами, необходимыми для управления войсками и решения тактических и стратегических задач. В этот период был выполнен огромный объём работ по развитию опорных сетей, дешифрированию аэрофотоснимков, картографированию и определению координат целей. Государственная геодезическая сеть в эти годы пополнилась 3121 пунктом 1-го и 2-го классов, проложено 38.4 тыс. км нивелирных ходов 1-го и 2-го классов. Созданное плановое обоснование позволило развивать топографические съёмки не только в прифронтовых районах, но и на территории Дальнего Востока и Средней Азии.

Съёмки необжитых и малообжитых районов Сибири и Северо-Востока страны выполнялись исключительно стереотопографическим методом по материалам сплошной аэрофотосъёмки. При отсутствии пунктов триангуляции плановая основа съёмки состояла из астрономических пунктов, располагаемых по углам съёмочных планшетов, но не далее 100 км друг от друга. Высотное обоснование в открытых районах состояло из высотно-теодолитных ходов, а в закрытых и горных районах - из ходов барометрического нивелирования. Дешифрирование аэроснимков в натуре ограничивалось редкими населёнными пунктами и дорожной сетью, остальные элементы дешифрировали камерально. К концу войны были закончены топографические съёмки Казахстана и Средней Азии в масштабе 1:200 000.

Восстановление народного хозяйства после войны и его дальнейшее развитие потребовало выполнения ещё большего объёма топографо-геодезических работ. Под общим руководством Сергея Григорьевича Судакова (1904-1992) на всей территории СССР начали развивать сплошные сети триангуляции 2-го класса "имеющие первоклассную точность и являющиеся астрономо-геодезической же сетью, но лишь второй ступенью её развития" [Изотов А.А. Достижения геодезической науки в СССР за 50 лет.//Циркуляр ВАГО.1974.N24.96 с.]. За сравнительно короткий срок в стране были завершены работы по созданию государственной плановой и высотной сетей, которые по однородности и точности до сих пор являются лучшими в мире. С 1946 по 1955 г. были определены 37 349 пунктов триангуляции 1-го и 2-го классов, проложено более 200 тыс. км высокоточных нивелирных ходов. В 1954 г. намечены 28 линий нивелирования I класса, которые обеспечивали связь уровней всех морей, омывающих СССР. По ним было решено выполнять повторное нивелирование не реже, чем через 25 лет.

Советские геодезисты разработали и успешно внедрили в производство видоизменённый способ измерения углов во всех комбинациях (предложен А.Ф. Томилиным) и способ измерения направлений "неполными приёмами" (предложен Ю. А. Аладжаловым). Применение этих способов даёт значительные преимущества при измерении горизонтальных углов на пунктах государственной геодезической сети с большим числом направлений.

В связи с большим объёмом работ по восстановлению и дальнейшему развитию народного хозяйства, аэрофототопография получила новое направление: крупномасштабные (1:10 000) и особо крупномасштабные (1:5 000 и крупнее) съёмки.

К 1954 г. для всей территории нашей страны была издана карта масштаба 1:100 000, а ещё с 1948 г. была начата сплошная топографическая съёмка территории государства в масштабе 1:25 000. Одновременно на важнейшие сельскохозяйственные и промышленные районы создавались карты масштаба 1:10 000. Эта Программа была завершена в 1985 г. и теперь территория России и стран ближнего Зарубежья полностью покрыта картой масштаба 1:25 000, принятой в качестве основной общегосударственной карты. Осуществить эту небывалую по объёму работу позволило широкое применение универсального стереотопографического метода создания карт.

В 1954 г. силами Научно-редакционной картосоставительной части ГУГК (предшественницы нынешнего ПКО «Картография») было издано первое издание Атласа мира. Второе издание вышло в 1967 г.

Работы над третьим изданием Атласа мира были начаты в 1975 г., завершены в 2000 г. Атлас включает справочные сведения, 286 стр. общегеографических карт и указатель географических названий. Атлас издан на английском и русском языках. Масштабы карт зависят от степени детализации физико-географических характеристик регионов и колеблются от 1:1 250 000 до 1:7 500 000. Столицы и крупнейшие города мира, важнейшие промышленно-экономические районы, отдельные острова и полуострова показаны на картах более крупных масштабов - от 1:25 000 до 1:1 000 000. Рельеф суши и морского дна показан с большой степенью детализации.

Атлас мира третьего издания признан вершиной эпохи ручного труда картографов-составителей и поворотной точкой картографического производства, знаменующей переход от традиционных методов подготовки карт к изданию к цифровым. Следующее четвёртое издание будет будет компьютерной версией, его составление и подготовка к изданию будет вестись цифровым методом. Планируется завершить подготовку четвёртого издания к 2004 г.

(В.И. Берк Завершены работы над Атласом мира. Геодезия и картография, №1, 2000, 1-3.)

В 1949 г. Михаил Сергеевич Молоденский (1909-1991) впервые в мире доказал возможность определения фигуры Земли без привлечения сведений о структуре земной коры, по данным геодезических и гравиметрических измерений её внешнего гравитационного поля, а в 1950 г. полностью завершил разработку теории нормальных высот.

В системе ГУГК с 1958 г. начато широкое использование ЭВМ при уравнивании геодезических сетей, а в 1968 г. создан первый вычислительный центр на базе ЭВМ МА-220. В 1977 г. в СССР было завершено переуравнивание нивелирной сети I и II классов, состоящей из 500 полигонов общей протяжённостью более 110 тыс. км, в систему нормальных высот, которая сейчас известна как "Балтийская-77".

В настоящее время на территории более, чем 22 млн. км² имеется сплошная государственная сеть триангуляции 1-го класса. Работа завершена уравниванием в 1992 г. Ошибка взаимного положения пунктов сети составляет менее 5 см, взаимная ошибка положения пунктов, удалённых друг от друга на многие тысячи километров, например, Пулково и Владивосток, не превышает 1 м.

Государственная геодезическая сеть России обеспечивает решение ряда научных проблем по определению фигуры Земли и по картографированию огромных пространств. По топографо-геодезическому обеспечению среди стран с большой территорией наша страна вышла на первое место, во многом опередив США.

Одним из новых видов работ, освоенных в 70-х годах, является топографическая съёмка водоёмов и континентального шельфа морей и океанов.

Особо следует остановиться на развитии работ, связанных с использованием искусственных спутников Земли и космоса. Эти работы являются характерной чертой современного периода и имеют огромное философское значение, расширяя и уточняя наши представления о Вселенной.

В 1961 г. космонавт Г.С. Титов впервые в мире произвёл космические съёмки с борта пилотируемого корабля "Восток-2", а уже в 1976 г. космонавтами В.Ф. Быковским и В.В. Аксёновым с борта космического корабля "Союз-22" была произведена съёмка земной поверхности многозональной фотокамерой МКФ-6. На Землю было доставлено 20 тыс. космических снимков, каждый из которых покрывал площадь земной поверхности 2475 км². В настоящее время космическая спектрозональная съёмка находит очень широкое применение, по её материалам созданы серии природных карт: геологических, ландшафтных, почвенных, грунтовых вод и др.

В 1966 г. автоматическая межпланетная станция "Луна-9" впервые передала на Землю серию панорамных снимков, использованных для составления топографического плана района посадки станции, - это была первая топографическая съёмка, произведённая на поверхности внеземного объекта - на Луне. Позднее по материалам космических съёмок впервые в истории человечества в СССР была составлена карта всей поверхности Луны в масштабе 1:5 000 000 (включая её обратную, невидимую с Земли, сторону), а на некоторые её районы - карты масштабов 1:2 000 000 - 1:500 000.

Этим было положено начало развитию геодезии и топографии планет Солнечной системы. Впоследствии были составлены карты поверхности Венеры и Марса.

Начало геодезического приборостроения в СССР было положено в 1925 г., когда в Москве были созданы заводы точной механики и геодезических приборов "Геодезия" и "Геофизика". На заводах был освоен выпуск теодолитов, кипрегелей с мензулами, нивелиров и реек. В 1927 г. на заводе "Геофизика" была разработана облегчённая конструкция теодолита-тахеометра ТТ-30.

В середине 30-х годов в связи резким возрастанием объёмов работ по картографированию страны была поставлена задача создания высокоточных приборов. В 1934 г. был организован завод "Аэрогеоприбор", который с 1937 г. стал выпускать большой триангуляционный теодолит ТТ 2"/6" и астрономический универсал АУ 2"/10", а позднее прецизионные нивелиры, пассажные инструменты, зенит-телескопы, инварные проволоки, гравиметрические маятники и другие приборы.

В настоящее время во всём мире широкое распространение получили нивелиры с самоустанавливающейся линией визирования. Приоритет в создании таких приборов принадлежит советским конструкторам, в частности, Г.Ю. Стодолкевичу. Опытный образец нивелира Стодолкевича с самоустанавливающимся отсчётным штрих-индексом был изготовлен в 1947 г. За рубежом подобные типы нивелиров появились, спустя 10-15 лет.

Трудоёмкость линейных измерений потребовала создания принципиально новых методов, призванных исключить измерение расстояний проволоками, лентами, рулетками и подобными измерительными приборами. Так в геодезии начали внедряться физические и, в том числе, радиотехнические методы измерений.

В 1932 г. в России начались первые опыты по измерению расстояний с помощью фазового дальномера Мандельштама-Папалекси. Первый электроннооптический светодальномер изобрёл в 1933 г. советский инженер Г.И. Трофимук. На прибор было получено авторское свидетельство, но сам прибор не был построен. Тем не менее в 1936 г. под руководством акад. А.А. Лебедева был создан первый в мире светодальномер, который выполнял измерения расстояний до 4 км с точностью 1:2 000.

За рубежом первый светодальномер был разработан в Швеции. В 1938 г. физик Шведского управления геодезических съёмок Эрик Бергстранд начал изучать возможность измерения расстояний по скорости света. И в 1947 г. он на 6 км базисе определил величину скорости света, равную 299 793.1 ± 0.2 км/сек.

В августе 1948 г. в г. Осло на съезде Международной геодезической ассоциации Э. Бергстранд выступил с докладом, в котором представил новый принцип измерения расстояний с помощью световых источников.

Прототип электрооптического дальномера состоял из радиодеталей и консервных банок. В качестве источника света использовалась обычная лампа накаливания из фонаря. Однако, несмотря на свою примитивную конструкцию прибор излучал 10 миллионов световых импульсов в секунду по направлению к зеркалу, расположенному в 30 км и измерял время, требуемое для прохождения этого расстояния световыми импульсами. Расстояние от прибора до зеркала вычислялось с миллиметровой точностью.

Широкое признание подобные приборы получили после 1951 г., когда крупнейшая в то время шведская электроннооптическая кампания АGA приобрела патент Э. Бергстранда на электроннооптический дальномер, названный Geodimeter (Geo detic Di stance Meter) и приступила к его промышленному изготовлению. Линии и геодезические базисы, на измерения которых мерными лентами и проволоками уходили недели и даже месяцы, стали измеряться за часы.

Новости о создании геодезического дальномера распространились по всему миру.

В 1951 г. прототип Геодиметра прошёл испытания в США и в отчёте Национальной береговой и геодезической службы США был охарактеризован как многообещающий прибор. Время измерений не превышало 2-х часов, столько же примерно требовалось и на обработку результатов измерений. Вес измерительного блока составлял около 49 кг, а оптического -51 кг, кроме того, был необходим генератор для обеспечения электропитания. Измерялись расстояния в пределах 30-35 км.

В 1953 г. AGA выпустила первые 10 дальномеров Geodimeter Model 1, в 1955 г. были выпущены 50 дальномеров Geodimeter Model 2. Использование ртутной лампы в качестве источника питания в этой модели позволило увеличить измеряемое расстояние до 50 км. Стоимость дальномера была около 25 000 $ США.

Geodimeter Model 3 весил около 25 кг, измерял расстояние до 40 км и стоил около10 000 $ США

Geodimeter Model 4, представленный в 1959 г. уже весил 16 кг и измерял расстояния до 5 км с точностью 10 мм ± 5 ррм.

В середине 60-х годов были проведены эксперименты по замене ртутной лампы газовым лазером Spectra Physics. Использование He-Ne лазера мощностью 2 mw позволило увеличить максимальное расстояние, измеряемое в ночное время, до 42 км, а в дневное - до 21 км. Увеличение мощности лазера до 10 mw позволило измерять расстояния до 100 миль (~18 км).

Дальномер Geodimeter Model 5 был изготовлен по заказу Британских вооружённых сил и не производился для коммерческих продаж.

В 1964г. на транзисторной базе был создан дальномер Geodimeter Model 6. Он весил менее 16 кг, источником питания служила 12 v автомобильная батарея. Модификация этой модели - Geodimeter Model 6 А стала выпускаться в 1967 г. В этом дальномере использовалась коаксиальная оптика и сам прибор был удобен для переноски в рюкзаке за спиной.

В основе модели 7Т лежал принцип сочетания дальномера с оптическим тахеометром. Однако эта модель не была реализована.

В 1967 г. в модели Geodimeter 8 в качестве источника света впервые был использован газовый лазер, что позволило измерять линии длиной до 120 км. Этот дальномер весил 23 кг и стоил около 16 000 $ США. Точность и скорость измерения обеспечили широкое использование этой модели во всём мире, в том числе и для изучения движений земной коры по разлому Сан-Андреас., Калифорния.

Модель 76, выпущенная в 1972 г., представляла собой лазерный дальномер с автоматическим отсчётом.

В 1976 г. была представлена модель 78, аналогичная предыдущей, но предназначенная для измерений длин средней дальности.

Практически в течение 22 лет была полная монополия торговой марки Geodimeter на рынке геодезических дальномеров. Лишь в 1969 г. швейцарская фирма Wild представила дальномерную насадку DL-10.

Из статьи «Геодиметр- 50 лет нововведений», ГИС обозрение, №3, 1997, 24-25.

В 1957 г. Уодли (Южная Африка) создал конструкцию теллурометра.

В 50-х годах начали создавать отечественные светодальномеры и радиодальномеры. Под руководством В.М. Назарова в 1958 г. в ЦНИИГАиКе изобретён светодальномер ЭОД-1, который позволил измерять расстояния со средней квадратической ошибкой (2 см + S км 10^-6) мм. Прибор получил широкое распространение, несмотря на значительную массу комплекта (750 кг). С его появлением отпала необходимость построения базисных сетей и в измерении базисов инварными проволоками. В 1968 г. создан более совершенный и компактный светодальномер "Кварц" с гелий-неоновым лазером, позволивший выполнять высокоточные линейные измерения в любое время суток. Позднее его сменил новый светодальномер "Гранат", который в настоящее время применяется на производстве.

К этому же времени (40-е годы) относятся первые попытки создания электронных тахеометрических систем.

В октябре 1971 г. шведский концерн AGA выпускает в продажу первый в мире электронный тахеометр (total station) Geodimeter 700. Прибор измерял горизонтальные и вертикальные углы, наклонные расстояния, вычислял горизонтальные проложения и стоил около 12 000$ США.

Подобные работы велись и на других приборостроительных предприятиях: Карл-Цейс Йена, Вильд (Лайка), Германия; Соккия, Япония; Топкон, США. В настоящее время подобная техника выпускается на совместном Российско-Германском предприятии в г. Екатеринбурге.

Основное отличие электронных тахеометров от традиционных оптических инструментов заключается в наличии встроенного вычислительного блока и запоминающего устройства. Благодаря им наблюдатель, наводя прибор с помощью обычной зрительной трубы на отражатель, установленный на снимаемой точке, получает на табло прибора все интересующие его данные: расстояние, горизонтальный и вертикальный углы, превышение, а при вводе в запоминающее устройство координат точки стояния - и все три координаты снимаемой точки. При этом все данные съёмки записываются на запоминающее устройство, что не только избавляет наблюдателя от необходимости делать громоздкие записи, но и путём автоматической передачи информации на компьютер получать графический материал на графопостроителе в удобном для себя виде. Программные пакеты, позволяющие обеспечить этот процесс (Автокад, Топокад) позволяют в настоящее время использовать для обработки этой информации персональные компьютеры.

В последнее время электронные тахеометры снабжаются режимами дистанционного управления - двойным управлением и автоуправлением.

Двойное управление - этот режим может использовать бригада из двух человек. Руководит работой оператор с отражателем. Он может послать оператору инструмента сообщение о наведении на отражатель, а если потребуется, то и запустить измерения. Находясь на определяемой точке, оператор отражателя может использовать все функции системы FineLock - точное наведение, одиночные измерения, слежение за отражателем (трэкинг).

Автоуправление - позволяет работать без оператора инструмента, управление осуществляется оператором отражателя (или несколькими операторами). Все функции инструмента используются с помощью специального контроллера, а режим трэкинга в этом случае означает, что инструмент поворачивается за отражателем автоматически. Даже когда между инструментом и отражателем возникает препятствие, то процесс измерения не прерывается, пока препятствие не исчезнет. Инструмент может в автоматическом режиме по команде начать поиск какого-то определённого отражателя.

Для автоматизации нивелирных работ разрабатываются цифровые нивелиры, представляющие новое поколение приборов для определения высот (превышений).

Благодаря наличию электронного датчика в подобных нивелирах точно регистируется отсчёт по рейке со штриховым кодом, который затем обрабатывается встроенной ЭВМ и запоминается во внутреннем запоминающем устройстве. Компенсатор с оптимальным диапазоном демпфирования автоматически приводит визирную ось в горизонтальное положение. Автоматическое снятие отсчётов по рейке и регистрация их, а также встроенные программы для обработки результатов измерений и оценки их точности исключают возможность ошибок.

Всевозможные сервисные функции, продуманное программное обеспечение, предусматривающее подсказки пользователю с указаниями и рекомендациями в ходе работы, встроенная система контроля правильности и допустимости проводимых измерений - всё это сводит к минимуму затраты времени и сил при нивелировании, одновременно значительно повышая точность и надёжность измерений.

Проверено на практике, что с помощью цифровых нивелиров можно на 50% быстрее выполнить работу, чем нивелирами традиционных конструкций.

С конца 60-х годов начинают интенсивно развиваться методы решения геодезических задач с использованием искусственных спутников Земли. При этом в основе этих методов лежат методы решения навигационных задач, которые отличаются некоторой спецификой и сравнительно невысокой точностью определения координат. Использование спутниковых навигационных систем для геодезических целей послужило причиной их существенной доработки, прежде всего, в направлении повышения точности, а также с точки зрения диапазона решаемых задач. Спутниковые методы стали применяться для решения таких фундаментальных задач геодезии, как уточнение формы и размеров Земли, уточнения модели геопотенциала, уточнения движения полюсов и др.

Таким образом, спутниковые системы перестали быть чисто навигационными, а превратились в "навигационно-геодезические". Их отличают следующие особенности:

- наличие в системе опорных пунктов в виде быстро летящих спутников, что полностью исключает применение неавтоматических или полуавтоматических измерительных средств;

- глобальность действия систем, т.е. функционирования в любых физико-географических и метеорологических условиях, в любой точке поверхности Земли и Океана, а также в любое время суток;

- использование радиотехнических средств связи.

Родоначальником всех навигационно-геодезических систем являлась спутниковая навигационная система ВМФ США - NNSS (Navy Navigation Satellite System), известная также под названием "Навсат", которая в своё время создавалась по программе с кодовым названием "Транзит". Работы по осуществлению этой программы начались в декабре 1958 г., после того как в результате слежения за первым советским спутником была практически доказана возможность реализации частотных методов измерений на основе доплеровского эффекта (открыт в 1842 г. австрийским астрономом и физиком К. Доплером; в 1900 г. русским астрономом А.А. Белопольским распространён на электромагнитные колебания) с использованием сигналов, излучаемых спутниками.

Попытка запустить первый экспериментальный искусственный спутник "Транзит 1А" системы была предпринята уже 17 сентября 1959 г. Запуск каждого экспериментального спутника имел конкретные цели: совершенствовалась спутниковая аппаратура, создавалась теория, разрабатывались и проверялись методы навигационно-геодезического использования спутников.

Параллельно с созданием космического комплекса системы организовывалась её наземная служба. В период экспериментальных запусков были оборудованы и эксплуатировались до 20 стационарных доплеровских наземных станций слежения, расположенных по всему земному шару и объединённых в единую сеть "Транет" ("Tracking Network"). Данные станций сети использовались для исследования законов движения спутников в гравитационном поле Земли, прогнозирования их орбит и расчёта эфемерид. По окончании экспериментального периода оказалось возможным сократить число наземных станций до четырёх, расположенных только на территории США.

Широкие исследования проводились также с целью создания оптимальной судовой аппаратуры, включающей малые ЭЦВМ и методы математической обработки результатов измерений.

Таким образом, начав действовать в январе 1964 г., система полностью отвечала требованиям основного потребителя - ВМФ США. При этом точность определения координат местоположения судна составляла 60-100 м. 29 июля 1967 г. было принято решение о предоставлении системы в коммерческое использование.

После 1973 г. на основе ранее выполненных разработок исследовательскими лабораториями ВМФ по программе "Таймэйшн" и лабораториями ВВС по программе 621 В была разработана "Навигационная Система со Временем и Дальностью" [Navigation Sattelite providing Time and Range (NAVSTAR)], называемой GPS и обладающая существенно большей точностью.

Она проектировалась исключительно для военных целей и должна была удовлетворять следующим условиям:

- доступность в любой точке Земли;

- независимость от погодных условий;

- обеспечивать навигацией, координатами и информацией о скорости перемещения судов, самолётов и др. объектов, а также информацией о времени.

Проектная точность определения плановых координат 5-7 м, высоты 6-9 м, скорости 10 см/с.

К октябрю 1981 г. были запущены 6 навигационных ИСЗ, а официальная инаугурация Всеобщей Координирующей Системы (GPS) Министерства Обороны США была ознаменована запуском 24-го спутника в марте 1994 г. В это же время системе был дан статус Полностью Функционирующей Системы. В настоящее время спутники надёжно выполняют поставленные задачи, поэтому нет нужды в увеличении их числа. И, тем не менее, в дальнейшем число спутников предполагается увеличить для того, чтобы сделать систему независимой от наземных служб, которые с точки зрения военных, весьма уязвимы. Министерство Обороны США недавно объявило, что рабочий период системы, запланированный первоначально до 2003 г., будет продлён до 2020 г. Предстоящий запуск спутников так называемого блока IIF, возможно с номером вплоть до 30, составит одну из величайших, когда-либо предпринятых серию запусков.

Практически в это же время разрабатываются подобные системы и в других странах, в частности, в СССР была создана система GLONASS - Российская Всеобщая Спутниковая Радио-навигационная Система, практически подобная GPS. Её космический сегмент также состоит из 24 спутников, орбиты которых находятся на высоте 19 100 км и доступны неограниченному числу пользователей на земле, в море и в воздухе для определения трёхмерного положения (долготы, широты и высоты), скорости и времени. Этой системой можно пользоваться повсеместно в течение 24 часов, независимо от погодных условий.

Первый спутник Системы (Космос 1413) был запущен 12 октября 1982 г. Комплектация Системы завершилась запуском 24-го спутника 14 декабря 1995 г. С Системой могут работать не только Российские пользователи, но также и все у кого есть соответствующие аппаратные средства. Подобно GPS, система GLONASS может быть использована для навигации, управления автомобилями, контроля за машинами, в сельском хозяйстве, проверки времени и т.д.

Однако, существуют и различия между системами GPS и GLONASS. Прежде всего, cистема GLONASS не имеет "избирательного доступа" (SA), "anti spoofing" (мистификации) и Y-кода. Это означает, что все сигналы напрямую и полностью доступны без декодирования, а, следовательно, у Системы нет искусственного занижения точности и её применение при автономном использовании приёмников обеспечивает получение плановых координат с точностью 20 м.

Большие преимущества появляются при совместном использовании обеих Систем. Прежде всего, в распоряжении пользователя появляется 48 спутников, что повышает их доступность, когда часть небосклона заблокирована (даже с маской по углу возвышения 45⁰ в поле зрения всё ещё будет видно не менее 5 спутников), и точность определения координат.

Существуют приёмники, в частности, GePoS^k RG 24 - один из первых подобных, которые способны исчерпывающе использовать преимущества обеих систем. Также вышла в свет обновлённая версия программного обеспечения GePoS^kCEO для анализа данных. Другими словами, две Системы, но только один приёмник и одно программное обеспечение.

Французским Национальным Центром космических исследований создаётся система "Geole", предназначенная для определения координат пунктов земной поверхности с точностью 1 м при 24-часовом периоде наблюдений и с точностью 10 м по результатам наблюдений в течение одного прохождения спутника. Определение места подвижных объектов - с точностью 20-30 м, а измерение скорости их перемещения - с точностью 5-10 см/с.

В отличие от вышеупомянутых американских и советской систем, в данной системе одновременно реализуется частотный радиально-скоростной и фазовый дальномерный методы.

Введение в строй системы было намечено в 1981-82 г.г.

В настоящее время в мировой практике наблюдается тенденция объединения перечисленных и других систем в единый комплекс - интегральную навигационно-геодезическую систему. Например, фирма Geotronic, Швеция, в рамках концепции IS^TM (Integrated Surveying - Интегрированные съёмки) начала распространение пакета программ GeoTool, полный набор модулей которой позволит выполнять работы от импорта данных до проектирования сооружений и выноса проектов в натуру.

Появление электронных геодезических приборов привело к возможности существенного изменения методик полевых работ при выполнении топографических съёмок различного назначения. Сегодня электронные тахеометры и спутниковые геодезические системы обеспечивают требуемую точность измерений для большинства видов работ. Неотъемлемой частью современных приборов является наличие устройств для регистрации измерений. Это позволяет полностью отказаться от записи результатов измерений в полевые журналы. При этом очевидно, что автоматическая регистрация данных в поле становится практически ненужной, если полученные данные обрабатываются без использования соответствующего программного обеспечения. В связи с этим большинство кампаний, поставляющих геодезическую технику, предлагают не поставку отдельных приборов, а внедрение законченных технологий. Производители приборов тоже переходят к поставке технологий.

Таким образом, новейший этап развития геодезии характеризуется обновлением её как с точки зрения инструментов, так и применяемых методов. Последние достижения науки и техники коренным образом изменяют инструментальную базу для наблюдений. На смену оптическим инструментам и традиционным методам геодезии приходят приборы и методы, основанные на использовании искусственых спутников Земли, лазеров, радио- и светодальномеров. В свою очередь, новые возможности позволяют разрабатывать и новые методы определения координат точек. В частности, вследствие прогресса в методах измерения расстояний физическими методами в настоящее время интенсивно разрабатывается метод трилатерации, где полностью исключаются угловые измерения с присущими им погрешностями.

Отмеченные тенденции в развитии геодезии и повышение точности выполняемых наблюдений позволяют ставить и решать принципиально новые задачи, например, выполнять измерения на специальных геодинамических полигонах с целью получения количественной информации о подвижках крупных структурных блоков Земной Коры под воздействием природных и техногенных факторов.

Дальнейшее развитие получает общегосударственное картографирование территории страны. В частности, использование космической техники позволяет ставить вопрос об условиях прямого составления карт в широком диапазоне масштабов, включая и поверхность морского дна, что особенно важно сейчас, учитывая непосредственный интерес к проблемам освоения морского шельфа.