2. Геодезия, основные понятия и задачи

Геодезия – это наука о методах определения формы и размеров Земли, об измерениях, выполняемых для получения карт (планов) местности. Действия, выполняемые для получения карт и планов, называются геодезическими съемками.

Геодезия – одна из древнейших наук. Древние греки делили геометрию на две части: практическую и теоретическую. И практическую геометрию называли геодезией, т.е. землеразделением. Практическая геометрия возникла значительно раньше теоретической.

Современная цифровая карта – это совокупность точек местности, координаты которых известны. Таким образом, можно сказать, что геодезия – это наука об измерениях, выполняемых для определения координат точек, т.е. это, в основном, прикладная математика.

Рассмотрим ключевые слова последнего абзаца.

Местность – это поверхность Земли, а также то, что находится над ней и под ней. А что собой представляет поверхность Земли с точки зрения геометрии?

Карта – это изображение местности на плоскости в определенном масштабе и картографической проекции. По каким математическим законам строится это изображение?

Координаты точек. Какие системы координат применяют в геодези-ческих работах? Как закрепляют на местности эти системы?

Измерения. Что измеряют при съемках, какими приборами и инстру-ментами, в каких единицах? По какой методике? Какие математические приемы используют при обработке измерений?

Эти вопросы составляют общий курс геодезии.

В курсе инженерной геодезии изучают способы измерений, выполняемых при изысканиях, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

В процессе изысканий собирают информацию о местности в районе будущего строительства и на ее основе проектируют сооружение.

В процессе строительства геодезическими методами обеспечивают возведение сооружения в точном соответствии с проектом.

В процессе эксплуатации с помощью геодезических измерений контролируют прочность и долговечность сооружения, определяют деформации отдельных элементов и всего сооружения в целом.

1.2.1. Краткая историческая справка

Геодезия возникла в глубокой древности. В Древнем Египте в 18 веке до нашей эры существовало руководство по решению арифметических и геометрических задач, связанных с определением площадей земельных участков. В 6 веке до н.э. высказывались предположения о шарообразности Земли и приводились некоторые доказательства этого.

Первое упоминание о геодезических работах в России относится к 11 веку, когда было измерено расстояние по льду Керченского залива между городами Тамань и Керчь. Первая карта составлена в 16 в., так называемый "Большой чертёж", на котором изображено Московское государство. Интенсивное развитие геодезических работ началось при Петре I, который основал первую астрономическую обсерваторию и школу математических и навигационных наук, где велась подготовка геодезистов. В 1739 при Российской Академии Наук был организован Географический департамент, которому было поручено проведение всех геодезических работ в стране. В 1779 в Москве была создана Землемерная школа, преобразованная вначале в Константиновское землемерное училище, а затем (1835) в Константиновский межевой институт — крупнейшее в дореволюционной России высшее учебное заведение по подготовке геодезических кадров. В 1797 при Генеральном штабе было образовано Депо карт, на базе которого в 1812 создано Военно-топографическое депо, а в 1822 корпус военных топографов. Все астрономо-геодезические и топографические работы в дореволюционной России выполнялись этим учреждением. В 1816 военным геодезистом К. И. Теннером начаты, а затем продолжены и завершены (1855) совместно с астрономом В. Я. Струве крупные триангуляционные работы на западе Европейской части России. В результате был создан триангуляционный ряд длиной более 3000 км от реки Дунай до Северного Ледовитого океана, через Европейскую часть России, Швецию и Норвегию, что позволило провести градусное измерение по меридиану протяжённостью 25°20'. Эти работы получили мировое признание и считаются классическими. В конце 19 — начале 20 вв. работы по геодезическому обеспечению территории (в Кривом Роге и Донбассе, на Урале) проводит также горное ведомство.

После Октябрьской революции 1917 по декрету, подписанному В. И. Лениным (март 1919), создано Высшее геодезическое управление. Для создания государственных карт в CCCP с 1925 применяют аэрофотосъёмку, ставшую основным методом картографирования земной поверхности. В 1928 Ф. Н. Красовским разработана научно обоснованная схема и программа построения опорной геодезической сети на территории страны. В 1928 в Москве организован Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъёмки и картографии (ЦНИИГАиК), являющийся крупным научным и методическим геодезическим центром. В ЦНИИГАиК по градусным измерениям в CCCP и других странах Ф. Н. Красовским и А. А. Изотовым в 1940 определены новые размеры земного эллипсоида, получившего название эллипсоида Красовского и принятого при производстве топографо-геодезических работ в CCCP и некоторых странах. В этих исследованиях применён метод совместного использования градусных и гравиметрических измерений. В начале 40-х гг. группой учёных под рук. М. С. Молоденского разработан метод изучения физической поверхности Земли по её внешнему гравитационному полю.

В 1950-70-х гг. почти полностью закончено построение астрономо-геодезической и высокоточной нивелирной сети, для большей части территории страны — высокоточные триангуляционные сети. Применение аэрофотосъёмки для картографических работ позволило в короткий срок создать топографические карты для территории CCCP в масштабах 1:100 000 и 1:25000. По инициативе Н. Г. Келля, В. В. Каврайского и др. была введена единая система плоских прямоугольных координат. В геодезии развиваются новые направления — изучение деформаций земной коры геодезическими методами, с 1974 начато общегосударственное картографирование шельфа CCCP. Почти во всех сейсмически активных районах страны заложены геодезические полигоны, на которых получают данные о движении земной коры, позволяющие решать ряд проблем геодинамики, прогноза землетрясений. Ведутся крупномасштабные съёмки городов, мелиорируемых земель и других районов.