Геодезия — наука об измерениях Земли¶
Геодезия — наука о методах и инструментах определения формы и размеров Земли, её гравитационного поля, положения точек на поверхности и их взаимного расположения. Простыми словами, геодезия отвечает на вопрос «где именно находится объект» и «как выглядит поверхность Земли в этом месте». Результаты геодезических измерений служат основой для карт, строительства, землеустройства, навигации и космических программ.
¶Основные задачи
Геодезия решает несколько групп задач:
- определение формы и размеров Земли (геоид, эллипсоид, гравитационное поле);
- построение геодезических сетей — систем пунктов с известными координатами;
- топографическая съёмка местности с созданием планов и карт;
- инженерные измерения при строительстве зданий, дорог, мостов, тоннелей;
- изучение движения земной коры (геодинамика) и уровня Мирового океана;
- обеспечение навигации и космических полётов.
¶История
Слово «геодезия» происходит от греческих слов ge (земля) и daiein (делить). Термин ввёл Платон для обозначения раздела математики, изучающего измерение Земли. Древнеегипетские и вавилонские жрецы измеряли поля после разлива Нила, а древнегреческие учёные — Эратосфен, Пифагор, Аристотель — пытались определить размеры Земли. Эратосфен около 240 года до н. э. оценил длину окружности Земли с точностью около 2 %.
В XVI–XVII веках, в связи с мореплаванием и колониальными экспедициями, потребовались точные карты и определение долготы. В России геодезия получила развитие при Петре I: в 1701 году в Москве была открыта Школа математических и навигацких наук, а с 1720-х годов проводилась триангуляция — сеть треугольников, охватившая всю страну. Известный вклад внесли М. В. Ломоносов, Н. Я. Озерецковский, С. Я. Румовский.
В XIX веке появились первые государственные триангуляции, а в XX веке — спутниковые методы. Геодезия перестала быть только наземной: космические аппараты позволили измерять расстояния до спутников Земли с миллиметровой точностью.
¶Разделы геодезии
Современная геодезия подразделяется на несколько направлений:
| Раздел | Предмет изучения |
|---|---|
| Высшая геодезия | Форма и размеры Земли, гравитационное поле, геодезические сети |
| Прикладная (инженерная) геодезия | Измерения при строительстве, монтаже оборудования |
| Топографическая геодезия | Съёмка местности, создание планов и карт |
| Космическая геодезия | Определение координат с помощью спутников и космических аппаратов |
| Фотограмметрия | Получение карт и моделей по фотографиям и снимкам |
| Геодинамика | Изучение движения земной коры и деформаций |
¶Методы и инструменты
Классические методы геодезии основаны на измерении углов и расстояний. Основные приборы:
- теодолит — для измерения углов между направлениями;
- нивелир — для определения разности высот;
- тахеометр (сегодня — электронный тахеометр) — совмещает функции теодолита и дальномера;
- GPS/ГЛОНАСС-приёмники — определяют координаты по сигналам спутников;
- лазерные сканеры — создают трёхмерные облака точек объектов;
- гравиметры — измеряют силу тяжести.
Спутниковые технологии, прежде всего российская система ГЛОНАСС и американская GPS, резко повысили скорость и точность полевых работ. Сегодня координаты пункта можно определить за минуты вместо недель триангуляции.
¶Применение
Геодезические работы сопровождают практически любую строительную и хозяйственную деятельность:
- Строительство. Разбивка осей зданий, контроль деформаций, исполнительные съёмки.
- Картография. Создание топографических карт, цифровых моделей рельефа, навигационных баз.
- Землеустройство. Межевание границ участков, ведение государственного кадастра недвижимости.
- Навигация. Системы GPS/ГЛОНАСС обеспечивают работу транспорта, авиации, морского флота.
- Наука. Мониторинг движения ледников, вулканов, тектонических плит, уровня моря.
- Космос. Точная геодезическая сеть необходима для запуска ракет и ориентации спутников.
¶Образование в России
В России геодезия традиционно преподаётся в технических вузах. Крупнейшие центры подготовки геодезистов — Московский государственный университет геодезии и картографии (МИИГАиК), Санкт-Петербургский горный университет, Новосибирский государственный университет архитектуры и строительства (Сибстрин), а также профильные кафедры МГУ, СПбПУ и других университетов. Специальность «Геодезия и картография» входит в перечень утверждённых Минобрнауки направлений подготовки.
¶Интересные факты
- Эратосфен, измерив тень от солнечных лучей в Александрии и Сиене, оценил длину окружности Земли в 250 000 стадиев — близко к современным данным.
- Точность определения координат пунктов в России по ГЛОНАСС достигает сантиметров и даже миллиметров при длительных наблюдениях.
- Слово «триангуляция» отражает суть метода: местность покрывается сетью треугольников, вершины которых служат геодезическими пунктами.
Источники:
- «Курс высшей геодезии» — под ред. В. Д. Болтеникова
- «Геодезия» — учебник под ред. Ф. Н. Красовского
- «Геодезия» — учебник под ред. И. Д. Ковалёва
- Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
- Большая российская энциклопедия, статья «Геодезия»
- Материалы Московского университета геодезии и картографии (МИИГАиК)