Теория геодезии

Геодезия — наука об определении формы и размеров Земли и об измерениях земной поверхности для отображения её на картах и планах.

Геодезия одна из древнейших наук. Она возникла и развивалась, исходя из практических запросов человека. Геодезические измерения для разделения поверхности земли на отдельные участки производились в Египте, Китае, других странах за много столетий до н.э. За 6 веков до н.э. в долине реки Нила существовали оросительные системы и каналы, строительство которых требовало выполнения геодезических работ. Уже в третьем веке до н.э. был определён радиус Земли, которая тогда принималась за шар. Сейчас не располагают достаточно полными данными о развитии геодезии в 1-м тысячелетии нашей эры. Известное развитие геодезических наук и работ последовало в середине текущего тысячелетия – в период оживления торговых связей, расширения мореплавания, возникновения потребностей в картах и планах .

С развитием и расширением землеустроительных и строительных работ опыт этих измерений накапливался. Из Египта геодезические работы перешли в Древнюю Грецию. В этих государствах геодезические знания начали формировать науку. Они получили теоретическое обоснование и получило начало геодезии, что в переводе с греческого означает: “землеизмерение”.   Геодезия и геометрия долго взаимно дополняли и развивали друг друга. Развитию и совершенствованию методов геодезических работ способствовали научные достижения в области математики, физики, инструментальной техники. Укажем, например, что изобретение Галилеем зрительной трубы (1609г) позволило резко расширить и повысить точность геодезических измерений. Открытие Ньютоном закона всемирного тяготения привело к выводу, что Земля, хоть и имеет шарообразный вид, но сплюснута вдоль оси вращения и приближается к фигуре, называемой эллипсоидом вращения, или   сфероидом. В тоже время результаты геодезических работ явились экспериментальным подтверждением этого открытия Ньютона.

Можно предположить, что геодезия превратилась в самостоятельную науку в начале XI века. Аль-Бирун был первым, кто определил геодезию как науку, отделил её предметы и объекты от геометрии, оптики и стереометрии, он написал и первый учебник «Геодезия» ( 1025 г .) в котором предметы геодезии отделены от её объектов. Искусство измерения по Аристотелю есть часть практических геометрических, т.е. геодезия представляет собой один из видов практического искусства. Таким образом, можно полагать, что геодезия как часть практической геометрии существовала с IV тыс. до н.э., а как фундаментальная наука, отличная от геометрии и стереометрии с X-XI в н.э.

Первые указания на выполнение геодезических измерений в России относятся к XI в., когда между Керчью и Таманью по льду была измерена ширина Керченского пролива.

Работы по составлению карт получили большое развитие при Петре I (1672- 1725 г .г.). После Отечественной войны 1812 г ., выявившей плохое обеспечение России картами последовала организация топографических съёмок, которые предназначались в первую очередь для военных целей. Эти съемки выполнялись главным образом Корпусом топографов, созданным в начале XIX в., отметим, что, несмотря на их значительность, до Великой Октябрьской социалистической революции топографическая изученность территорий нашей страны оказывалась крайне ограниченной.

Большой размах, плановость и научную обоснованность геодезические и топографические работы получили после революции, когда в марте 1919 года был создан, издан и подписан В.И. Лениным декрет об организации Высшего геодезического управления. Были определены цели и задачи советским геодезистам и картографам были созданы центральные и местные геодезические организации, которым было поручено вести основные геодезические работы топографические съёмки и точную нивелировку

В последствии был создан центр Н.И.И. геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИ ТАиК). Производство геодезических, картографических работ объединили общим государственным планом и общими научно‑обоснованными установками. С развитием технического прогресса топографическая геодезии перешла на новый уровень. Старая техника, картография, основанная на наземном способе съемки уступила место аэрофотосъёмке. Особенно широко аэрофотосъёмка стала развиваться с 1938г. Успехи аэрофотосъёмки обеспечили высокие темпы развития картографии нашей страны    

Советские геодезисты выполнили огромный объём геодезических и топографических работ на территории России, отвечающий потребностям социалистического строительства. Отечественная геодезия оказалась на высоте и в годы Великой Отечественной войны. Важно отметить, что постановка геодезических и съёмочных работ в СССР базировалась на современных научных основаниях, разработанных советскими геодезистами во главе с выдающимся учёным геодезистом членом корреспондентом А. Н. СССР Ф. Н. Красовским.

На территории нашей Родины развитая государственная геодезическая сеть высокой точности. На огромной территории выполнены съёмочные работы в разных масштабах. На надлежащем уровне обеспечено геодезическое обслуживание грандиозного строительства, осуществлённое за более чем полувековой период советскими властями. Советскими геодезистами под руководством Ф. Н. Красовского получены новые параметры фигуры Земли. Создана отечественная школа аэрофотосъёмки и фотограмметрии. Как самостоятельная ветвь геодезической науки и техники определилась инженерная геодезия. Советским учёным М. С.  Молоденским разработана новая теория изучения фигуры земли и её внешнего гравитационного поля, поставившая советскую геодезию в области теории решения её основной научной проблемы на первое место в мире.

Произведённый впервые в СССР и запущенный искусственный спутник земли открыл новую эру в развитии геодезии, как науки; Использование результатов искусственного спутника земли позволило поставить советскую геодезию на ещё более высокий уровень в решении её научных и практических задач.

Всё это только отдельные факты, но они свидетельствуют о крупнейших успехах геодезического дела в нашей стране после революции как в области учёных исследований, так и в производственной деятельности.

Задачи изучения фигуры земли и её гравитационного поля решается на основе законов механики. На основе математики производится обработка результатов измерений, позволяющая получать с наибольшей вероятностью значения искомых величин. В геодезических вычислениях используются современные машины. Сведения из физики необходимы для разработки геодезических инструментов и приборов.

Определение формы и размеров Земли один из вопросов естествознания имеющий научное и практическое решение. Без знания размеров и формы Земли невозможно создания топографических карт и решения многих практических задач на земной поверхности. Знания фигуры Земли необходимо и другим наукам— астрономии, геологии, геофизики, и.т.д.

Внешнее гравитационное поле Земли, массу Земли с необходимой точностью определяют по размеры и результатам различных видов геодезических измерений. Одним из направлений современных научных исследований является изучение внутреннего состояния Земли и процессов, происходящих на её поверхности и в недрах. Геодезические методы позволяют фиксировать количественные характеристики таких явлений, как вертикальные так и горизонтальные тектонические движений земной коры, перемещение береговых линий океанов и морей, определение наклонов и разности уровней морей и д.р.

Трудно переоценить значение топографических карт. Они являются основой для отображения результатов полученных исследований и практической деятельности в области геологии, геофизики, географии и других наук о Земле. Топографические карты необходимы для государственного планирования и размещения производительных сил, проектирования инженерных сооружений, при разведке и эксплуатации природных богатств, градостроительстве, организации сельскохозяйственного производства, при выполнении мелиоративных работ, земле устройстве, лесоустройстве и.т.д.

Выдающийся советский учёный геолог академик И.М.Губкин писал потом, что топографические карты и планы служат необходимым условием для последующей работы, причём успешной, геолога, разведчика, гидрогеолога, географа, агронома, почвоведа, лесовода, и.т.д. Все эти специальности без топографической карты —   что плотник без топора.

Геодезические измерения обеспечивают соблюдение геометрических форм и элементов проекта сооружения, как в отношении его расположения на местности, так и в отношении внешней и внутренней конфигурации. Даже после окончания строительства производятся специальные геодезические измерения, имеющие целью проверку устойчивости сооружения и выявление возможных деформаций во времени под действием различных сил и причин.

Велико значение геодезии и в культурном строительстве. Создаваемые карты разнообразного содержания   и назначения являются могучим средством познания природы и жизни на нашей планете, источником разнообразных сведений о всём мире.

Исключительное значение имеет геодезия для обороны страны. Строительство оборонительных сооружений, стрельба по невидимым целям. Использование военной ракетной техники, планирование военных операций, и многие другие стороны военного дела требуют геодезических данных, карт и планов.