Геодезия - как предмет

В 1828 Гаусс предложил принять  за математическую поверхность Земли  уровенную поверхность потенциала силы тяжести, совпадающую с средним уровнем моря. К середине 19 в. на основе градусных измерений был выполнен ряд определений размеров земного эллипсоида. Обнаружившиеся в этих выводах большие разногласия, необъяснимые ошибками измерений, вызвали дальнейшую разработку вопроса о фигуре Земли. Русский военный геодезист Ф. Ф. Шуберт в 1859 впервые высказал мысль о возможной трёхосности Земли и определил размеры трёхосного земного эллипсоида. Изучение этих разногласий показало, что фигура Земли имеет сложный вид и не может быть точно представлена какой-нибудь геометрической фигурой. Отсюда возникло понятие о геоиде, введённое нем. физиком Листингом в 1873, и наметились методы изучения фигуры геоида по результатам астрономо-геодезических и гравиметрических измерений. К 1888 русский геодезист Ф. А. Слудский создал оригинальную теорию фигуры Земли и обосновал один из методов её изучения. Померанцев разработал свой метод изучения местной фигуры геоида и в 1897 применил его к исследованию геоида в Ферганской долине.

В середине 19 в. исследование наблюдённых  уклонений отвеса показало, что они  по величине значительно меньше теоретически ожидаемых влияний видимых неправильностей  распределения притягивающих масс. Это привело геодезистов к  мысли, что горы и впадины, т. е. кажущиеся  избытки и недостатки видимых  масс, уравновешены соответственным  уменьшением и увеличением плотности  нижележащих масс и что земная кора находится в состоянии особого  равновесия, называемого изостатическим. Отсюда возникла теория изостазии, являющаяся одной из геофизических теорий о  строении земной коры. В 60-х Геодезия русский учёный Б. Я. Швейцер по наблюдённым уклонениям отвеса вблизи Москвы открыл гравитационную аномалию. Исследованиями сотрудников Межевого института и Московского ун-та, произведёнными под руководством Швейцера, были установлены неправильности в строении земной коры около Москвы. При этом впервые были разработаны методы изучения строения земной коры по результатам астрономо-геодезических и гравиметрических измерений.

К концу 19 в. и в течение 1-й половины 20 в. работы по построению астрономо-геодезических  сетей и гравиметрической съёмке охватили значительные территории многих стран мира. Одновременно с этим продолжалось дальнейшее развитие теорий геодезии и методов геодезических  работ. К концу 19 в. наметились принципы и методы обработки астрономо-геодезических  сетей и вывода размеров земного  эллипсоида из обработки этих сетей. С конца 19 в. методы геодезии и геодезических  работ стали использоваться для  решения различных инженерных задач, а также для изучения движений земной коры и выяснения её внутреннего строения. В годы первой мировой войны (1914-- 1918) для топографических съёмок начали пользоваться аэросъемкой, получившей в дальнейшем широкое развитие. К середине 20 в. для измерения расстояний начали применяться новые физико-технические методы, основанные на интерференции света и интерференции радиоволн.

 

3.6 Развитие геодезии в СССР

 

После Великой Октябрьской социалистической революции наступила новая эпоха  развития геодезии и геодезических  работ в нашей стране. По декрету  СП К РСФСР от 15 марта 1919, подписанному В.И. Лениным, было создано Высшее геодезическое  управление при ВСНХ, преобразованное  в Главное управление геодезии и  картографии при Совете Министров  СССР, являющееся теперь основным учреждением  государственной геодезической  службы в СССР. После организации  государственной геодезической  службы в СССР возникли геодезические  институты и средние технические  учебные заведения, выпускающие  инженеров и техников по всем видам  геодезических работ. В конце 1928 в Москве был организован Центральный  научно-исследовательский институт геодезии, аэросъёмки и картографии, превратившийся впоследствии в крупнейший центр развития научной мысли  в области геодезических знаний.

В годы Советской власти основные геодезические работы и топографические  съёмки на территории СССР развернулись на основе новых программных установок, принятых с учётом их значения для  народного хозяйства страны и  для решения важнейших научных  проблем геодезии. В ходе развития геодезических работ в СССР непрерывно совершенствовались теории и методы геодезии и складывалась самобытная советская геодезическая наука, достигшая выдающихся успехов, которые выдвинули её на первое место в мире.

Работы по созданию государственной  триангуляции СССР выполнялись по стройной схеме и научно обоснованной программе, предложенной в 1928 советским геодезистом  Ф. Н. Красовским, которая предусматривала  построений современной астрономо-геодезические  сети и после её уточнения получила описанное выше содержание. Все геодезические  измерения и астрономические  определения в триангуляции производились  современными методами и инструментами, обеспечивающими полную однородность и высокую точность результатов  на всём её протяжении. В настоящее  время государственная триангуляция СССР по стройности построения и точности измерений является лучшей в мире. Были разработаны строгие методы уравнивания и оценки точности рядов  и сетей триангуляции (Ф. Н. Красовский, А. С. Чеботарёв, И. Ю. Пранис-Правевич и др.). Изобретены новые методы создания опорных сетей (В. В. Данилов, А. И. Дурнев и пр.) и обработки полигонометрии отдельно и совместно с триангуляцией. Методы измерения базисов и базисный прибор Э. Едерина были значительно усовершенствованы. Для определения длин и исследования мерных проволок этого прибора в Москве построен компаратор. В годы Советской власти освоено получение инвара и изготовление инварных мерных проволок с желательными коэффициентами теплового расширения, а также разработан термоэлектрический метод определения этих коэффициентов (А. С. Юркевич, Б. А. Ларин и др.). Создана строгая теория подвесных мерных приборов. Изучена проблема измерения длин мерных приборов методом интерференции света и разработаны оригинальные принципы устройства интерференционных компараторов стационарного и переносного типов.

Усовершенствованы методы точного  измерения углов и рассмотрены  вопросы об ослаблении влияния рефракции  на результаты угловых измерений. Изучены  общие закономерности влияния больших  полей рефракции на точность астрономо-геодезической  сети (Б.Н. Рабинович). Советские геодезисты успешно решили труднейшие вопросы  математической обработки геодезия, измерений на больших территориях. Ф. Н. Красовский и Н. А. Урмаев разработали  способы уравнивания больших  астрономо-геодезических сетей. Ф. Н. Красовский выяснил несовершенство метода развёртывания и обосновал  строгий принцип проектирования астрономо-геодезической сети на поверхность  принятого эллипсоида.

За годы Советской власти работы по созданию основной нивелирной сети развивались на основе повышенных требований в отношении их точности. Для повышения  точности нивелирных работ усовершенствованы  методы нивелирования, а также изучены  источники ошибок. Разработаны вопросы  об оценке точности результатов нивелирования  и методы уравнивания нивелирных сетей.

Создана промышленность, выпускающая  астрономо-геодезические инструменты, аэросъёмочную аппаратуру и фотограмметрические  приборы. В СССР сконструированы  и выполняются высокоточные инструменты  для угловых измерений, астрономических  наблюдений и нивелирных работ. Изобретены и изготовляются новые типы дальномеров, позволяющие измерять линии на местности  до 1 км с ошибкой не более 1 : 1000 их длины (В. А. Белицын и др.), а также автоматические и полуавтоматические приборы для определения координат и высот точек местности (Геодезия Ю. Стодолкевич и др.).

Советскими геодезистами разработаны  новые методы решения геодезических  задач на поверхности эллипсоида при неограниченно больших расстояниях  между опорными пунктами (А. М. Вировец и др.). В СССР с 1928 применяется система прямоугольных координат в проекции Гаусса, теория которой в исследованиях советских геодезистов получила исчерпывающую разработку. Для вычисления геодезических и прямоугольных координат созданы фундаментальные таблицы геодезических величин.

С 1932 по постановлению Совета Труда  и Обороны началась общая гравиметрическая съёмка территории СССР и прилегающих  морей. Развитие гравиметрических работ в СССР способствовало созданию новых методов решения научных и практических задач геодезии. М. С. Молоденский предложил методы интерполирования наблюдённых астрономо-геодезических уклонений отвеса с учётом нелинейной части их изменения по гравиметрическим данным и обосновал метод астрономо-гравиметрического нивелирования, являющийся теперь лучшим методом изучения фигуры геоида. В результате исследований А. А. Михайлова, М. С. Молоденското и др. сложился новый раздел геодезических знаний -- геодезическая гравиметрия, рассматривающая теории и методы изучения фигуры Земли и решения др. задач геодезии путём совместного использования астрономо-геодезических и гравиметрических данных.

В СССР работы по триангуляции, нивелированию  и гравиметрической съёмке получили широкое развитие. К 1950 протяжённость  рядов триангуляции I класса составила  около 75000 км, причём по этим рядам определено около 800 пунктов Лапласа. Протяжённость  линий нивелирования I и II классов  достигает 150000 км. Общее количество гравиметрии, определений составляет 20000. В пределах значительной части  территории СССР созданы сплошные сети триангуляции. Результаты этих работ, явившиеся выдающимся событием 20 в. в области геодезии, не имеют себе равных в мире. Они представляют огромный и ценнейший материал для  изучения фигуры Земли в отношении  вида и размеров, а также для  решения других научных проблем.

По градусным измерениям СССР и  других стран Ф. Н. Красовский и его  ученики определили новые размеры  Земли, более обоснованные, чем ранее  имевшиеся. Результаты этих исследований послужили для установления размеров земного эллипсоида, удовлетворяющего требованиям геодезических и  картографических работ, проводимых в СССР. Позднее А. А. Изотов определил элементы ориентировки земного эллипсоида в теле Земли для установления исходных геодезических дат СССР, а М. С. Молоденский выполнил исследование фигуры геоида в пределах более половины территории СССР. В 1942--45 под руководством Д. А. Ларина было произведено общее уравнивание образовавшейся к тому времени астрономо-геодезической сети СССР методом проектирования. В 1946 завершена работа по упорядочению всей государственной опорной геодезической сети СССР и введению единой системы координат и высот. Все эти исследования и работы явились первым в мире опытом проведения такого рода научных мероприятий в области геодезии. Они создали необходимые основы для правильной постановки всех видов геодезических работ на территории СССР.

Топографические съёмки и картографические работы в СССР развивались по общему государственному плану и в тесной связи с нуждами народного  хозяйства и обороны страны. Проведение таких крупнейших народнохозяйственных мероприятий, как создание угольно-металлургической базы на Урале и в Зап. Сибири, нефтяной базы между Волгой и Уралом, сопровождалось сложным комплексом геодезических и съёмочных работ. С 1925 в топографических съёмках стала применяться аэрофотосъёмка, которая ныне является наиболее совершенным методом картографирования территории и изучения земной поверхности в различных хозяйственных и инженерных целях. Методы аэросъёмки и фотограмметрической обработки аэроснимков, а также фотограмметрические приборы разработаны советскими учёными (Ф. В. Дробышев, М. Д. Коншин, Г. В. Романовский).

В 1945 завершилась работа по созданию многолистной государственной топографической  карты всей территории СССР в масштабе 1 : 1000 000. Эта карта является крупнейшим картографическим произведением, подводящим итоги географического изучения Советского Союза и служащим основой для составления различных специальных карт (геологических, почвенных, геоботанических и др.). Выполняется работа по составлению топографических карт территории СССР в различных масштабах, в основе которых лежат громадные астрономо-геодезические и аэросъёмочные работы, осуществлённые за годы Советской власти.

Развитие геодезии в СССР ознаменовалось постановкой и решением таких  крупнейших научных проблем и  практических задач, которые никогда  не ставились в других странах. Область  геодезических знаний занимает теперь видно место в культурном и  хозяйственном строительстве.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Развитие геодезии

 

Государственные геодезические  сети, современное состояние и  перспективы развития

 

В основе развития всех направлений  геодезии лежит построение системы  координат и опорных геодезических  сетей, являющихся физической реализацией  систем координат на поверхности  Земли. Поэтому, в соответствии с  ФЗ «О геодезии и картографии», работы по построению и развитию государственных  геодезических сетей относятся  к работам федерального назначения.

Современное состояние  процесса создания государственной  геодезической сети новой структуры

В настоящее время работы по созданию государственной геодезической  сети новой структуры ведутся  в соответствии с планами Федеральной  целевой программы «Глобальная  навигационная система», подпрограммы 4 « Создание высокоэффективной системы  геодезического обеспечения Российской Федерации», (далее ФЦП ГЛОНАСС). В соответствии с этими планами  к 2012 году должны быть выполнены работы по совместному уравниванию спутниковой  геодезической сети новой структуры  и традиционной геодезической сети триангуляции и полигонометрии 1-4 классов  и подготовлены каталоги координат  пунктов ГГС. Таким образом, по результатам  этой работы вся совокупность пунктов  ГГС (более 300 тысяч пунктов) будет  являться физической реализацией двух систем координат: уточнённой версии системы  СК-95 и национальной высокоточной геоцентрической  системы координат.

Однако в условиях происходящего  сейчас реформирования отрасли существуют опасения, что этот естественный процесс  развития государственной геодезической  сети может быть нарушен. Во всяком случае, с июля месяца этого года по настоящее время ни одно мероприятие  подпрограммы 4 ФЦП ГЛОНАСС не профинансировано. Будем надеяться, что со временем всё встанет на свои места и  развитие государственной геодезической  сети пойдёт по намеченным планам.

В соответствии с этими планами  спутниковая геодезическая сеть включает в себя построения трёх уровней. На высшем уровне находится фундаментальная  астрономо-геодезическая сеть (ФАГС) пунктов постоянных наблюдений ИСЗ  ГНСС ГЛОНАСС, GPS, а в перспективе  и ГАЛЛИЛЕО. Среднее расстояния между  пунктами ФАГС составляют порядка 1.5 тысяч  километров. В настоящее время  эта сеть включает в себя 38 пунктов, из них 28 пунктов открытого пользования. Данные наблюдений с этих пунктов, в  конечном счёте, формируют основу национальной геоцентрической системы координат  и одновременно служат для определения  точных эфемерид ИСЗ ГЛОНАСС. Точность взаимного положения пунктов  ФАГС составляет порядка 1-2 сантиметров. В перспективе, с отработкой технологий учёта геодинамических эффектов, эта точность будет повышаться.