Прохорова С.М.
история геодезии, картографии и землеустройства в России от княжеской Руси (XI век) и до третьего десятилетия XXI века. Содержание отвечает теории и законам развития геодезии. Дается достаточно полное и взаимосвязанное описание исторического процесса. Показана значимость исторических событий этих наук применительно к социально-экономическому и научно-техническому развитию России. Отмечена роль и участие геодезии, картографии и землеустройства в важнейших реформах и революциях, происходивших в России: аграрных, промышленных, городских, экономических, социальных, научно-технических и т. д.
Ключевые слова: геодезия, история геодезии, роль
Геодезия (от греческого geo — земля и desio — разделяю) — наука, занимающаяся определением фигуры и размеров Земли, изображением земной поверхности на планах и картах и точными измерениями на местности при осуществлении различных инженерных мероприятий.
Название «геодезия» указывают на те первоначальные практические задачи, которые обусловили возникновение этой науки, но уже не характеризует современного многостороннего содержания геодезии и не раскрывает сущности ее научных проблем и практических задач, связанных с потребностями человеческой деятельности. Она возникла в глубокой древности, когда появилась необходимость землеизмерения и изучения земной поверхности для хозяйственных целей. Еще в 1068 по приказанию князя Глеба было измерено расстояние между городами по льду Керченского залива Тамань и Керчь. В сборнике законов Древней Руси «Русская Правда», относящемся к XI-XII вв., содержатся постановления о земельных границах, которые устанавливались путём измерений на местности. Одна из первых карт Московского государства, т. н. «Большой чертёж», время составления которой неизвестно основывалась на маршрутных съёмках и опросных данных. В царствование Ивана Грозный служилые люди были обязаны производить съёмку и составлять описание тех местностей, куда они направлялись. Таким образом, был собран большой описательный и картографический материал для создания карт.
Развитие современной геодезии и методов геодезических работ началось только в XVII в. В начале XVII в. была изобретена зрительная труба, которая имела большое значение для геодезических работ. Триангуляция была изобретена то же время, превратившаяся впоследствии в один из основных методов определения опорных геодезических пунктов для топографических съёмок. Появление угломерного инструмента, называемого теодолитом, и сочетание его со зрительной трубой, снабжённой сеткой нитей, сильно повысило точность угловых измерений, ставших важнейшей частью работ по триангуляции. В середине XVII в. был изобретён барометр, явившийся одним из инструментов для определения высоты точек земной поверхности. Были разработаны графические методы топографической съёмки, упростившие задачи составления топографических карт. На рубеже XVI и XVII вв. было установлено, что на Земле действуют силы, которые позднее получили название сил тяготения, или гравитационных сил.
К этому же времени относится установление фактов изменения длины секундного маятника с изменением широты места. Обобщение и объяснение этих явлений и фактов привело к открытию закона всемирного тяготения и обоснованию взгляда о сферичности Земли, т. е. сплюснутости её в направлении полюсов. Развитие геодезии и геодезических работ усилилось при Петре I.
В 1701 Петр I основал в Москве одну из первых в России астрономических обсерваторий и Школу математических и навигационных наук, готовившую астрономов, геодезистов, географов, гидрографов и навигаторов. В 1715 такая же школа, названная Морской академией, была открыта в Петербурге. В 1703 была издана «Арифметика» Л. Ф. Магницкого, в которой содержались основные сведения по геодезии и астрономии. Первые топографические съёмки в России были начаты в 1696 на р. Дон, а в 1715 на р. Иртыш. В 18-22 геодезисты И. М. Евреинов и Ф. Ф. Лужин выполнили топографические и географические работы на Камчатке и Курильских о-вах. В 1720 «для сочинения ланд-карт», т. е. для топографических съёмок, геодезисты были направлены в губернии. Пётр I подчинил картографические работы непосредственно Сенату, подчеркнув тем самым их большое государственное значение. В 1720 была издана первая инструкция для ведения астрономо-геодезических работ в России. В 1725 была организована Петербургская академия наук, которая на первом же заседании обсуждала вопрос о сферичности Земли. В 1737 Академия рассматривала проект большого градусного измерения в России по меридиану для определения размеров Земли. Петербургская академия наук с самого начала своего существования и особенно после образования в ней География, департамента (1739), которым с 1758 руководил великий русский учёный М. В. Ломоносов, стала осуществлять общее руководство геодезическими и картографическими работами в России. Во 2-й четверти XVIII в. был организован ряд астрономо-геодезических и географических экспедиций для съёмки и описания северных и восточных окраин России. По изданному в 1765 Екатериной II манифесту о генеральном межевании земель проводились геодезические работы по составлению планов землевладений, продолжавшиеся почти до середины 19 в. и доставившие материал для уточнения и составления уездных планов и карт 36 губерний страны. В 1766 в Петербурге было издано сочинение акад. С. Котельникова «Молодой геодет или первые основания геодезии...», которое являлось одним из первых систематических руководств по геодезии на русском языке. В нём излагались теории и методы различных геодезических измерений и описывались угломерные и нивелирные инструменты. В 1779 в Москве была основана Межевая школа, которая в 1819 была преобразована в Землемерное училище, а в 1835 - в Межевой институт, превратившийся в крупное учебное заведение по подготовке геодезистов. На рубеже 18 и 19 вв. возросли запросы и требования на топографические карты. Войны того периода показали значение и ценность топографических карт для военного дела. Во многих странах Европы были созданы военно-географические институты и военно-топографические управления, производившие основные астрономо-геодезические и съёмочные работы на территории своих государств и колоний. При выполнении этих работ совершенствовались методы и инструменты геодезических измерений. В 1-й половине XIX в. стал применяться теодолит с микроскопами-микрометрами, сильно повысивший точность измерения углов, и были сконструированы различные типы жезловых базисных приборов. К этому же времени относится разработка современных методов измерения углов в триангуляции. В 1797 в России при Генеральном штабе армии было организовано Депо карт, которое в 1812 было преобразовано в Военно-топографическое депо, а в 1822 создан Корпус военных топографов (КВТ). Все основные астрономо-геодезические и топографические работы на территории России в 19 и в начале 20 вв. выполнялись этим учреждением, создавшим отечественную школу геодезии «Записки КВТ», издававшиеся в течение почти 100 лет, являются замечательным памятником развития отечественной научной мысли в области геодезии.
В начале XIХ в. появилась теория ошибок и принцип наименьших квадратов, лежащий в основе современных методов обработки геодезических измерений. С начала XIХ в. потребности геодезии вызвали развитие теории поверхностей и, в частности, теории отображения одной поверхности на другой. Теннер сконструировал один из типов базисного прибора, который позволял измерять базисы с точностью до 1/300000. Струве разработал названный его именем способ измерения углов триангуляции, исследовал влияние рефракции на результаты измерения углов и создал наилучший для того времени базисный прибор, применявшийся в течение всего 19 в. Работы Струве и Теннера завершились в 1855. Было закончено измерение огромной дуги меридиана, простирающейся от устьев Дуная до берегов Ледовитого океана и имеющей протяжённость более 25° по широте. Это градусное измерение, называемое «дугой Струве», которое являлось выдающейся работой по геодезии в 19 в. и для того времени имело наивысшую точность, оказало решающее влияние на развитие теорий и методов геодезических и астрономических работ во всём мире. Оно неоднократно использовалось и до сих пор не потеряло значения для определения размеров Земли.
Для развития теорий и методов геодезических и астрономических работ во всём мире выдающееся значение имела деятельность организованной в 1839 Пулковской астрономической обсерватории, которая вплоть до первой мировой войны являлась центром научного руководства этими работами в России. Два способа, разработанные русскими геодезистами, получили общее признание в астрономических работах на пунктах градусных измерений и при определениях положений опорных пунктов для топографических съёмок.
В 1859 русскими военными геодезистами был разработан и применялся метод нивелир-теодолитных работ, который в 1871 был заменён методом геометрического нивелирования. Творческое развитие многих теоретических и методических вопросов принадлежит отечественным геодезистам - И. И. Померанцеву, Д. Д. Гедеонову, и др. Они предложили нивелир с уровнем при трубе, исследовали земную рефракцию, влияние её на результаты нивелирования и создали оригинальные теории этого явления. В XIХ в. трудами КВТ были созданы топографические карты многих пограничных районов России в масштабе 1 и 2 версты в дюйме, 3-вёрстная карта Западной России, 10-вёрстная карта Европейской России и Западной Сибири и др. Эти карты принесли отечественным геодезистам и картографам мировую славу и долгое время использовались при решении различных хозяйственных задач и в военном деле.
В 1828 Гаусс предложил принять за математическую поверхность Земли уровенную поверхность потенциала силы тяжести, совпадающую с средним уровнем моря. К середине XIХ в. на основе градусных измерений был выполнен ряд определений размеров земного эллипсоида. 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. В середине XIХ 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 шостазии, являющаяся одной из геофизических теорий о строении земной коры.
Продолжалось дальнейшее развитие теорий геодезии и методов геодезических работ. К концу XIХ в. наметились принципы и методы обработки астрономо-геодезических сетей и вывода размеров земного эллипсоида из обработки этих сетей. В годы первой мировой войны (1914-1918) для топографических съёмок начали пользоваться аэросъемкой, получившей в дальнейшем широкое развитие. К середине XХ в. для измерения расстояний начали применяться новые физико-технические методы, основанные на интерференции света и интерференции.
Абсолютно закономерно, что геодезия сегодня представляет собой достаточно разностороннюю дисциплину, без которой не обходится ни одна экономическая и хозяйственная отрасль.
К ее главным практическим задачам можно отнести:
· Что такое геодезия: история развития и основные направления
· Создание пунктов государственной геодезической сети (ГГС) в единой координатной системе.
· Выполнение топосъемки и других поверхностных измерений с целью создания планов, карт и прочих графических материалов на основе их результатов.
· Геодезическое обеспечение строительной деятельности.
· Определение деформационных процессов грунта (просадки, сдвигов и крена конструкции сооружения).
· Изучение процессов смещения тектонических плит.
· Маркшейдерские работы (строительство подземных сооружений, разведка месторождений полезных ископаемых и т.д.).
· Обеспечение навигации для автомобилей, самолетов, судов и других транспортных средств.
В настоящее время в Российской Федерации подготовку специалистов в области геодезии осуществляют Московский Государственный университет геодезии и картографии, Новосибирский институт инженеров геодезии, аэрофотосъемки и картографии, ряд других университетов и вузов, топографические техникумы и колледж. Подготовка техников-геодезистов ведется также в ряде строительных, геологоразведочных и других техникумах. Необходимо отметить, что специалистами картографо-геодезической службы проделана огромная работа и получены выдающиеся результаты.
На всю территорию России создана единая геодезическая сеть. Геоподоснова в масштабе 1:100 000 (в 1 см 1 км) на всю территорию страны была создана к середине пятидесятых годов.
В настоящее время завершено картографирование страны в масштабе 1:25 000 (в 1 см 250 м). Промышленные и сельскохозяйственные районы покрыты топографическими съемками в масштабе 1:10 000 (в 1 см 100 м). На города и поселки создаются топографические планы в масштабах 1:5000, 1:2000 и крупнее.
Большой вклад внесли геодезисты и картографы в изучение Антарктиды. На континенте выполнен комплекс астрономо-геодезических, топографических и аэрофотосъемочных работ, составлена карта Антарктиды с использованием материалов космических съемок.
Велики успехи и картографии. Создан целый ряд картографических произведений, имеющих важное научное значение:
Атлас мира,
Большой советский атлас,
Физико-географический атлас мира,
Атлас Антарктиды,
атласы республик,
Атлас офицера и др.
Систематически обновляются и издаются политические, политико-административные и многие другие карты, необходимые народному хозяйству, науке и культуре.
Сведения об авторах:
Прохорова София Михайловна – студентка 1 курса, Рязанский институт (филиал) Московского политехнического университета, Рязань, Россия;
Алексеенко Лидия Викторовна - доцент кафедры «Архитектура и Градостроительство», Рязанский институт (филиал) Московского политехнического университета, Рязань, Россия;