Геодезия: история развития и основные направления

Введение

В научно-техническом прогрессе, в познании мира измерения всегда занимали большое место. Техника измерений, их точность и разнообразие, как правило, соответствовали своему времени, эпохе и зависели от общего уровня научно-технического развития вообще и в этой области, в частности. Д. И. Менделеев писал знаменитые слова: «В природе мера и вес являются главными орудиями познания. Наука начинается, когда вы начинаете измерять.» В то же время среди всех видов измерений роль геодезии в общем социально-экономическом и научно-техническом прогрессе всегда имела большое значение.

Ф. Н. Красовский даже отмечал: «Успехи геодезии были необходимым оправданием великих движений мысли в области физики, механики и астрономии.»

Важность непосредственного изучения истории геодезии подчеркивал А. А

Изотов, утверждая, что » как старые, так и новые проблемы геодезической науки могут быть правильно поняты и истолкованы только при рассмотрении их в процессе их возникновения и развития. Изучение истории геодезии дает возможность в полной мере оценить ее вклад в человеческое познание, определить ее значение и место среди других фундаментальных и прикладных наук.»

Не многие современные науки имеют такую древнюю историю, как геодезия. Не имея изначально отношения к фундаментальным наукам, геодезия породила некоторые из них, и это явление даже среди историков до сих пор не нашло должного, достаточно разумного и приемлемого объяснения. Исторически связи между геодезией и геометрией, астрономией и географией очень важны.

Поскольку человеческая цивилизация существует в мире универсальных категорий и понятий-пространства, времени и движения, то уровень ее эффективности и скорость развития всегда зависели от способности физически оценить и измерить соответствующие три величины. Взаимосвязь и взаимозависимость пространства, времени и движения определили взаимосвязь первых наук и прогресс теории познания и практики.

Геодезия первоначально изучала пространство в отрыве от времени и движения, используя только вторичные системы ориентации и отсчета.

Поэтому естественно, что к настоящему времени она стала одной из фундаментальных систем знаний о космосе.

Содержание

В математическая география Это раздел географии, который фокусируется на изучении размеров Земли. Он включает в себя анализ ее движений и форм, метеостанции и проекции, которые могут быть сделаны для планеты на плоскости, для отображения на картах.

Эта ветка использует несколько функций, которые позволяют ей заказывать и выполнять расчеты поверхности планеты. Некоторые из них — картография, хронология, топография и геодезия.

Следует отметить, что существуют различные математические области, которые также способствуют изучению этого типа географии. Топология, алгебра, сферическая геометрия и евклидова теория — вот некоторые из приложений, которые можно использовать для пространственного анализа.

С другой стороны, статистические и графические методы также являются другими ресурсами для упорядочивания и анализа информации о географическом регионе.

Современные технологии

Нарисованные вручную схемы и графики прошлых столетий представляют собой предмет обожания для коллекционеров, историков и ценителей уникального графического искусства. Современная картография представляет собой синтез передовых научных достижений и открытий.

Существенным прорывом стало активное применение дистанционных способов зонирования Земли – сначала аэрофотосъемки, а затем – компьютерное сканирование земной поверхности посредством спутников. Эти методы сделали современные карты разного масштаба непохожими по точности и полноте. Электрооптические печатные концепции коренным образом видоизменили процесс распечатки карт.

Замечание 3

Цифровая обработка, 3D-моделирование изображений, мониторинг и управление масштабными базами данных – обычные средства нормальной работы геодезиста в наше время.

При этом востребованность бумажных носителей с каждым днем снижается. Главным направлением сегодняшние геодезия и картография сделали визуализирование сведений о геосфере для электронных приложений, для просмотра на разных гаджетах.

Компьютерные технологии в изучаемых науках произвели настоящую революцию, породив одно из самых популярных направлений. Взаимодействие моделирования и геоинформатики создало безошибочное геоинформационное картографирование. Самым отчетливым итогом его стало интернет-картографирование, которое позволяет пользоваться наиболее актуальной информацией об окружающей среде. Геодезия — это большие традиции и долгая история.

Информационные современные и навигационные сети основаны на принципах, выработанных многими поколениями геодезистов и картографов. Непрерывное изменение общественно-политического и физического облика земной поверхности делает данные науки учением, потребность в котором не исчезнет никогда.

Что такое геодезия

_______ Геодезия – это наука об измерениях на земной поверхности, выполняемых для изучения общей фигуры Земли, для составления планов и карт, для решения инженерных задач при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

_______В процессе своего развития геодезия разделилась на ряд самостоятельных научных дисциплин: высшую геодезию, топографию, инженерную геодезию, аэрофотогеодезию, картографию и космическую геодезию.

_______Высшая геодезия занимается определением фигуры и размеров всей Земли и значительных ее частей.

_______Топография занимается измерением и изображением на планах и картах земной поверхности.

_______Инженерная геодезия занимается вопросами геодезических работ при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений, при монтаже оборудования, при наблюдениях за вертикальными и горизонтальными смещениями инженерных сооружений и технологического оборудования.

_______Аэрофотогеодезия занимается изучением методов и средств создания топографических карт и планов по материалам фотографирования Земли.

_______Картография занимается изучением методов составления, издания и использования карт.

_______Космическая геодезия занимается обработкой измерений, полученных при помощи искусственных спутников Земли, орбитальных станций и межпланетных кораблей.

_______

Местность и ее тактические свойства. Топографические элементы местности.

Местность — это часть земной поверхности. Совокупность ее неровностей называется рельефом, а все расположенные на ней объекты, созданные природой и трудом человека (реки, леса, населенные пункты и др.), местными предметами. Местные предметы, занимающие обширные территории (внутренние моря, горные системы, пустыни и др.), принято называть географическими объектами.

Местные предметы по признаку однородности их хозяйственного и военного значения подразделяются на группы, называемые топографическими элементами местности. Основными топографическими элементами местности являются рельеф, гидрография, растительный покров, почвогрунты, дорожная сеть, населенные пункты, промышленные, сельскохозяйственные и социально-культурные объекты.

Топографические элементы местности взаимосвязаны между собой. Так, рельеф существенно влияет на конфигурацию дорог, планировку населенных пунктов, распространение почвогрунтов и растительности; почвогрунты во многом определяют характер растительности, глубину залегания грунтовых вод.

В различных сочетаниях и в комплексе с климатом топографические элементы образуют большое разнообразие типов местности. Каждый тип местности имеет присущие ему особенности, которые оказывают положительное или отрицательное влияние на различные стороны боевых действий войск: оперативное построение (построение боевых порядков) в наступлении и обороне, применение боевой техники, скорость совершения марша и темп наступления, организацию защиты войск от современных средств поражения.

Интересные факты

География, как и всякая наука, содержит много необычных или странных фактов.

Вот некоторые их них:

Самое короткое название географического места — Å. Оно расположено в Швеции и Норвегии. На языках эти стран Å означает «река».
Самое длинное название — Krung thep maha nakorn amorn ratana kosin-mahintar ayutthay amaha dilok phop noppa ratrajathani burirom udom rajaniwes-mahasat harn amorn phimarn avatarn sathit sakkattiya visanukamprasit (163 буквы). Это место находится в Таиланде.
Глубина самой низкой точки поверхности Земли — Марианской впадины в Тихом океане — составляет 10 971 метр.
Почти все реки текут в сторону экватора. И лишь течение Нила направлено в противоположную сторону.
Самый крупный город в мире по занимаемой площади — Хулун-Буир в Китае, в районе Внутренняя Монголия. Его площадь составляет 263 953 квадратных километра.

Геодезия как неотъемлемая часть истории

Зародилась геодезия тысячи лет назад и до нас дошло множество археологических свидетельств того, что во многих развитых в тот период государствах создавались карты и планы географического и экономического характера.

Более точное ее определение смог дать Аристотель в IV веке до н.э

в своем знаменитом труде «Метафизика», а знаменитые слова Платона «Боги любят геометрию», несомненно, подчеркивают важность геометрии и геодезии в жизни древнего общества

Немало для развития этой науки также сделал Пифагор, который предположил шарообразную форму Земли и Коперник, научно подтвердивший его теорию. Великие географические открытия, промышленная революция и последующий за ними технический прогресс окончательно сформировали ее сегодняшний облик.

Однако трудно сказать, откуда именно она берет свое начало. Вероятнее всего, с того самого момента, когда человек осознал, что пространство и время, в котором он существует, должно быть ориентировано. Необходимость в делении земли также могло появиться с развитием аграрной деятельности.

Другие средства

На традиционных и современных методах основаны целые комплексы мероприятий, которые позволяют изучать объекты, явления и процессы в тесной взаимосвязи со всей системой и на протяжении длительных периодов.

Экономико-математические

Применяются с использованием компьютеров и компьютерных систем, что позволяет за короткое время обрабатывать большие массивы данных.

В географии применяются в следующих областях исследований.

Для решения этих задач часто создаются масштабные информационные системы.

Метод географического районирования

Суть метода состоит в условном делении территории на части по какому-либо признаку или группе признаков. Связан еще с двумя понятиями: ареалирование и зонирование. Первое означает разделение на ареалы по одному признаку, например, виду почвы. Второе — разделение на зоны с различной интенсивностью или плотностью какого-либо признака. По результатам районирования выделенные части территорий разграничиваются контурами. Районирование применяется к самым разным признакам — особенностям ландшафта, отраслям народного хозяйства, климатическим условиям. В рамках этого метода одно и то же явление может исследоваться в разных специфических условиях.

Полевые исследования

Дополняет метод наблюдения сбором различных образцов в процессе посещения объектов исследования. Может вестись, в частности, сбор образцов почв, горных пород, растений, проб воды и прочих важных для исследования материалов.

Мелколиственные леса

Данную группу составляют лесные массивы, в которых преобладают виде деревьев с узкими листовыми пластинками. Как правило, это – береза, осина и ольха. Этот вид лесов распространен на территории западной Сибири, на Дальнем Востоке.

Мелколиственный лес – самый светлый, так как листья не создают значительных помех прохождению солнечного света. Соответственно, здесь имеются плодородные почвы и большое разнообразие растительности. В отличие от хвойных, мелколиственные деревья являются не требовательными к условиям обитания, поэтому часто возникают на местах промышленных вырубок и лесных пожаров.

Рельефообразующие процессы

Схема тектонических плит Земли В большинстве случаев рельеф поверхности образуется за счет внутренних и внешних процессов, которые протекают на протяжении длительного времени. Также их называют “агентами рельефообразования”.

Изучением рельефообразующих процессов занимается геоморфология. Наука описывает способы прогнозирования дальнейших изменений поверхности, определения ее возраста, а также объясняет возникновение тех или иных явлений, приводящих к изменению ландшафта.

К рельефообразующим процессам относят движение вод, смещение тектонических плит и воздействие Солнца на поверхность. Для изучения рельефа и прогнозирования будущего внешнего вида поверхности с учетом происходящих процессов, используют компьютерное моделирование и специальное оборудование.

Возраст рельефа

Одна из главных задач геоморфологии – точное вычисление возраста рельефа различных участков планеты. Под этим параметром подразумевается время, в течение которого, под действием процессов, сформировался конечный внешний вид территорий.

Интересно: Климат: что такое, описание, виды, особенности, фото и видео

У рельефа выделяют относительный и абсолютный возраст. Под последним подразумевают количество лет, которое прошло с момента начала формирования ландшафта. Для получения верного значения используют палеомагнитный и радиоизотопный методы. Относительный возраст используется в сравнении с другими объектами, чтобы понять, какой из них образовался раньше или позже.

Мелколиственные леса

Географический прогноз

В географической науке накоплено такое количество знаний и создана такая методология для решения проблем на пересечении естественных и социальных наук, что это позволяет делать комплексные и долгосрочные прогнозы. Научный прогноз является суждением о состоянии какого-либо явления в будущем, основанным на исследовании и сделанным с определенной вероятностью.

Наиболее часто географический прогноз делается в следующих двух направлениях:

состояние природной среды и влияние на нее человеческой жизнедеятельности,
состояние территориально-производственной и социальной среды.

Общим является то, что прогноз представляет собой заключительный этап некоторых, часто весьма продолжительных, исследований.

От длительности исследований косвенно зависит длительность прогноза.

По длительности географические прогнозы бывают:

оперативный (на один месяц),
краткосрочный (от одного месяца до одного года),
среднесрочный (от 1 года до 5 лет),
долгосрочный (от 5 до 15 лет),
сверхдолгосрочный (более 15 лет).

Обычно чем дольше срок, тем больше вариантов прогноза, среди которых выделяют оптимистический и пессимистический различной степени.

Местность и ее тактические свойства. Топографические элементы местности.

Ориентирование с помощью компаса

Способы ориентирования на местности

Также хорошо, если человек отправляясь в поход или путешествие, имеет с собой компас. Особенно в плане ориентирования незаменим он в тех случаях, когда выбрать какой-либо ориентационный объект не предоставляется возможным (в тундре, в пустыне, в условиях тумана, в дремучем лесу).

Чтобы прибор стал настоящим помощником, нужно проверить его исправность. Дома, выбрав ровную поверхность, нужно положить на нее компас и подождать пока стрелка замрет. Далее понадобится любой металлический предмет (иголка, ножницы, нож). Поднеся его к компасу, стрелка должна вновь прийти в движение. Убрав предмет, стрелка должна снова замереть в том положении, которое она занимала до поднесения к ней металлического объекта. Если это произошло – прибор исправен и им можно пользоваться.

Также при использовании компаса нужно запомнить одно очень важное правило: данный инструмент нельзя использовать при непосредственной близости ЛЭП, больших металлических предметов, природных аномалий. Почему? Все дело в том, что действие данного навигационного прибора основано на ориентации магнитных стрелок параллельно линиям магнитного поля Земли

Иными словами, стрелки показывают на земные магнитные полюса. Перечисленные выше объекты могут вызывать отклонения стрелок компаса.

Для того, чтобы определить стороны света необходимо положить компас горизонтально и освободить его стрелку от зажима. Через некоторое время стрелка перестанет двигаться и укажет своим выделенным концом на север («северный» конец стрелки может быть окрашен в какой-либо цвет, может быть короче или иметь форму стрелочки). Определив север, без особых проблем можно найти и другие стороны света: с противоположной стороны будет юг, справа (от севера) – восток, слева – запад.

Далее, выбрав по маршруту следования хорошо видимый объект (дерево, гора, холм), нужно определить его азимут. Для этого необходимо встать лицом к объекту и совместить о с северным концом стрелки. В этом случае цифровое значение на шкале компаса по направлению к объекту и будет его азимутом (а также путем назад).

Следует запомнить, что азимут отсчитывается исключительно по часовой стрелке. И никак иначе!

Например:

Азимут севера – 0º или 360º.

Юга — 180º.

Запада — 270º.

Востока — 90º.

Далее нужно обратить внимание на числовое значение, расположенное четко напротив первого значения и запомнить его. Это будет азимут направления вперед

Именно по этой цифре будет сверяться траектория пути.

При возвращении обратно, компас нужно сориентировать таким образом, чтобы линия возвращения указывала вперед. Не изменяя положения прибора, медленно нужно повернуться таким образом вокруг своей оси, чтобы магнитная стрелка компаса показала на север.

Следуя по компасу, человек обязательно окажется в той точке, из которой начал совершать свой путь.

Ориентирование по звездам

Развитие отечественной картографии

Свою уникальную историю имеет русская картография. Первая сводный атлас на территории Руси был составлена еще в начале ХVI столетия. В конце 1701 года Петр I открыл школу русских геодезистов, а уже через 40 лет обществу был представлен «Атлас Российской империи». Он включал в себя 20 карт, в числе которых генеральный план всей России и детальное описание всех ее частей. В середине ХVII века учебное заведение возглавил академик М.В. Ломоносов, который существенно улучшил постановку картографических работ.

В начале прошлого столетия огромное значение и популярность приобрели тематические графики. Были разработаны почвенные, климатические, геологические, экономические и другие схемы. Например, в становлении почвенной картографии значимую роль сыграли научные работы В.В. Докучаева.

Замечание 1

К концу ХХ века стремительному развитию картографических карт способствовал технический прогресс. Использование аэрофотосъемки имело большое значение в создании крупномасштабных схем.

В 1989 году был подписан документ об организации Высшего геодезического управления, которые переименовали в дальнейшем в Университет геодезии и картографии. Интересно, что перед войной выпускались необычные настенные школьные планы и атласы. Во время Великой Отечественной войны ключевая задача советской картографии заключалась в обеспечении войск всеми необходимыми графиками.

В 90-х годах было официально завершено изготовление топографической карты, масштаб которой составлял 1:25 000. На сегодняшний день по всем основным курсам школьных программ по географии разработаны стенные атласы, которые систематически переиздаются с необходимыми поправками.

Рельефообразующие процессы

Основные разделы геодезии

Геодезия является динамично развивающейся наукой, которая разделилась на ряд самостоятельных дисциплин, в связи с разнообразием поставленных задач. Преимущественно объектами измерения и изучения являются: земная поверхность, а также недра Земли, околоземное пространство и различные объекты, расположенные на поверхности Земли и под ней.

Каждая геодезическая дисциплина призвана решать определенные задачи, а также использует свои средства и методы для их реализации.

К основным разделам геодезии относят:

Высшую геодезию. Это направление изучает размеры и форму Земли. Кроме того, высшая геодезия направлена на высокоточное определение координат точек поверхности Земли с их последующим изображением на плоскости.
Топографию. Данный вид дисциплины направлен на изучение формы и размера поверхности Земли с целью последующего изображения в планах, картах и профилях.
Космическую геодезию. Данное направление ориентировано на изучение геометрических соотношений между точками земной поверхности. Исследования преимущественно проводятся с помощью искусственных спутников. В связи с активным развитием космической геодезии проводится ряд работ по исследованию размеров, формы и гравитационных полей планет Солнечной системы и Луны.
Фотограмметрию. Этот раздел направлен на изучение методов составления планов и карт по снимкам, которые были получены в процессе съемки местности с самолета или земной поверхности.
Инженерную геодезию (прикладную). Комплекс геодезических изысканий, проводимых на предпроектном этапе строительства, а также в процессе эксплуатации зданий и сооружений.
Картографию. Еще один раздел науки, изучающий процессы и методы создания различных карт, а также особенности их эксплуатации.
Маркшейдерское дело. Работы по геодезии, производимые в недрах Земли (карьерах, тоннелях, шахтах).

Вместе с тем наука непрерывно продолжает развиваться в таких направлениях, как цифровые модели местности, географические информационные системы, обеспечение различных видов земельного кадастра, автоматизация геодезических измерений и пр.

Заключение

Общество развивается, возрастает роль науки и техники, расширяется понятие геодезии, и появляется ряд новых задач, которые жизнь поставила перед этой наукой. В наше время геодезия-это наука о том, как определить рельеф и размеры нашей планеты, изображение земной поверхности на планах и картах, методы проведения геодезических измерений на суше, в акваториях, под землей, в околоземном пространстве и даже на других планетах.

«Геодезия-одна из самых полезных отраслей знаний. Все наше земное существование ограничено пределами Земли, и человечеству так же необходимо изучать ее внешний вид и размеры, как человеку — знакомиться с деталями своего жилища», — так описывал геодезию выдающийся ученый-геодезист В. В. Витковский.

Геодезия дает много преимуществ при изучении планеты: определение точного расположения предметов на плане, возможность создания и просмотра будущего плана объекта на компьютере, использование программ для создания трехмерного изображения 3D-Max. Проведение геодезических работ в дальнейшем на стадии проектирования помогает с выбором вариантов планировки участка: прямоугольный, диагональный, круговой и т.д., также позволяет учесть рельеф местности на данном участке: неровные поверхности, холмы, склоны, низины, провалы.

Геодезия, как и другие науки, постоянно впитывает в себя достижения математики, физики, астрономии, радиоэлектроники, автоматики и других фундаментальных и прикладных наук. Изобретение лазера привело к появлению лазерных геодезических приборов-лазерных нивелиров и световых дальномеров; кодовые измерительные приборы с автоматической регистрацией образцов могли появиться только на определенном уровне развития микроэлектроники и автоматики. Что касается информатики, то ее достижения вызвали настоящую революцию в геодезии, которая происходит сейчас на наших глазах.

Таким образом, совместное решение научных задач геодезии с другими науками позволяет нам глубже познавать и изучать Вселенную и Землю, на которой мы живем, и вносить свой вклад в развитие человечества как части Вселенной.