Опорные геодезические сети в дореволюционной России

· «Во всех странах становление и развитие основных геодезических работ было связано с необходимостью картографирования территории государства. Так, в XVI столетии была составлена первая русская карта на Европейскую часть Московского государства, известная под названием «Большой чертеж». Исходными материалами при этом служили схематические чертежи, составляемые по отдельным районам на основе опросов, поэтому естественно такие карты содержали значительные искажения и ошибки.

· В начале XVIII столетия реформы государственного управления, проводимые Петром I, ускоренное экономическое развитие страны и новые военные задачи, стоящие перед государством, потребовали новых, более совершенных карт. В 1721 г. была издана первая в России Инструкция по топографо-геодезическим работам. Она устанавливала геодезические работы, которые надлежало выполнять при съемке местности. Это были первые геодезические работы, выполняемые в России для целей картографирования территории страны.

· В то время было принято составлять карты по уездам, которые назывались ландкартами. Геодезической основой каждой ландкарты служил полигон, прокладываемый по границе уезда с помощью астролябии с буссолью и мерной цепи. В каждом уезде или в группе смежных устанавливался свой исходный геодезический пункт, от которого велся отсчет координат в создаваемой сети. Широту исходного пункта определяли из астрономических наблюдений. Долготу этого пункта не определяли из-за отсутствия в то время сравнительно простых приборов и методов, пригодных для работы в экспедиционных условиях. Между исходным пунктом и геодезическим полигоном, построенным вдоль границы уезда, прокладывались буссольные ходы; в местах их пересечения определялись астрономические широты.

· Все работы по составлению ландкарт находились в ведении Сената, который передавал готовые ландкарты в Географический департамент Российской академии наук, где они использовались при составлении географических карт и первой генеральной карты России. С 1757 г. работой Географического департамента руководил великий русский ученый М. В. Ломоносов. В целях повышения точности карт тогда было принято решение определять в важнейших пунктах страны не только астрономические широты, но и долготы. К концу XVIII в. на территории России было определено 67 астрономических пунктов. Такого количества астропунктов в те времена не имела ни одна западноевропейская страна. Точность астрономических определений характеризовалась ошибками m_j»5’’,m_l» 8". После появления способа определения долгот с помощью перевозимых хронометров астрономические определения координат пунктов стали проводиться точнее и успешнее. Особенно следует выделить работы академика Вишневского, определившего за период 1806—1815 гг. широты и долготы на 225 пунктах.

· Таким образом, на рубеже XVIII и XIX столетий главной геодезической основой при составлении карт были только астрономические пункты, причем размещаемые довольно редко на картографируемой территории. Метод триангуляции был известен, но еще не применялся.

· После окончания Отечественной войны 1812 г. остро встал вопрос о дальнейшем повышении точности карт, особенно на пограничные и перспективные в промышленном отношении районы. В связи с этим после окончания войны было принято решение создавать опорные геодезические сети для целей картографирования методом триангуляции.

· Первые крупные триангуляционные работы в России были начаты в 1816 г. в западных пограничных районах под руководством известного геодезиста К. И. Теннера. В работах К. И. Теннера впервые был реализован основной принцип построения опорных геодезических сетей — принцип последовательного перехода от общего к частному. К. И. Теннер впервые ввел деление триангуляции на классы: 1 класс со сторонами треугольников в среднем около 25 км, 2 класс — 5—10 км и пункты 3 класса, определяемые засечками. К- И. Теннер предложил закреплять пункты на местности, а также усовершенствовал методику угловых измерений и т. д.

· Особо следует отметить важность идеи К- И. Теннера об использовании триангуляции 1 класса не только для картографических целей, но и решения научных задач, связанных с определением размеров земного эллипсоида из градусного измерения по меридиану.

· В 1816 г. в Прибалтийских губерниях одновременно с работами К. И. Теннера приступил к градусным измерениям вы дающийся русский астроном и геодезист В. Я- Струве, внесший большой вклад в развитие отечественной астрономии и геодезии. В 1830 г. градусные измерения К. И. Теннера и В. Я. Струве соединились и затем были продолжены на юг и на север. В 1852 г. эти работы были завершены. Таким образом была получена огромная по тому времени дуга градусного измерения протяженностью по широте в 25° 20' от устья Дуная до Северного Ледовитого океана, известная как Дуга меридиана Струве, которая неоднократно использовалась учеными при выводах размеров земного эллипсоида, в том числе и эллипсоида Красовского. В этом ряде триангуляции было определено 13 астрономических пунктов. Угловые и базисные измерения выполнены с исключительно высокой для того времени точностью: средняя квадратическая ошибка угла, вычисленная по невязкам треугольников, составляла 0,6—1,5"; ошибка в длине диагонали ряда триангуляции протяженностью почти 3000 км была около 12 м.

· В 1822 г. был учрежден Корпус военных топографов (КВТ), сыгравший большую роль в становлении и развитии основных геодезических и картографических работ в России. До 1917 г. КВТ был единственной крупной организацией, занимавшейся созданием триангуляционных сетей и производством топографических съемок для составления карт в масштабах 1 : 16 800— 1 :21 000 и 1 :42 000. Наибольший объем этих работ был выполнен КВТ в западных пограничных районах. Значительные по объему геодезические работы были выполнены в Финляндии, на Кавказе, в Крыму, в центральных районах Европейской части России; менее интенсивно велись работы в Средней Азии, Восточном Казахстане, на Урале, в Западной Сибири и на Дальнем Востоке.

· За 100 лет своего существования КВТ определил на территории России 3650 пунктов триангуляции 1 класса, 6373 пункта триангуляции 2 и 3 классов.

· Для обеспечения геодезической основой местных топографических съемок, выполняемых в отдельных районах страны, геодезические работы в сравнительно небольших объемах вели также и другие ведомства: Переселенческое управление — в Западной и Восточной Сибири, Горное ведомство — в Донбассе, Гидрографическое управление — на морских побережьях.

· К началу XX в. был накоплен богатый опыт развития триангуляционных сетей. К этому времени стали выявляться и недостатки в организации этих работ. Основными из них были следующие.

· Отсутствовал единый план и программа построения триангуляции в масштабе всей страны. Почти все города и промышленные районы, кроме Донбасса, не были обеспечены геодезической основой. Триангуляционные сети строились в основном по губерниям от своего начала и вычислялись нередко на разных эллипсоидах (Вальбека, Кларка, Бесселя и др.), что приводило к недопустимо большим расхождениям в координатах одних и тех же пунктов, расположенных на границах смежных губерний. Геодезические пункты плохо закреплялись на местности и поэтому вскоре утрачивались.

· К началу текущего столетия основная масса пунктов прежних триангуляции оказалась утраченной, а потребность в геодезической основе, наоборот, заметно возросла. В связи с этим в 1907 г. комиссия, состоящая из крупных геодезистов того времени, под руководством начальника КВТ И. И. Померанцева впервые разработала программу построения триангуляции 1 класса на Европейской части России, которая предусматривала:

· 1) проложение рядов триангуляции 1 класса по направлению меридианов и параллелей расстояния между рядами одного направления 300—500 км, периметр полигонов 1200— 1500км;

· 2) определение на пересечении рядов (в вершинах полигонов) выходных сторон триангуляции, а на обоих концах каждой из них — астрономических широт, долгот и азимутов;

· 3) использование в качестве поверхности относимости эллипсоида Бесселя (за исходный пункт принимается центр круглого зала Пулковской обсерватории).

· Программа, разработанная под руководством И. И. Померанцева, несомненно являлась прогрессивной для того времени. К ее реализации приступили в 1910 г. Осуществлению этой программы в полном объеме помешала первая мировая война. С 1910 по 1917 г. велись разрозненные работы по созданию трех полигонов триангуляции 1 класса: построены были только два полигона, третий остался незавершенным.

· Программе И. И. Померанцева были присущи и существенные недостатки: недостаточная точность и жесткость построения системы полигонов 1 класса, отсутствие определенной и четкой системы построения сетей триангуляции 2 и последующих классов.

· Подчеркивая большую роль и заслуги Корпуса военных топографов перед отечественной геодезией и картографией как главной организации, выполнявшей основные геодезические работы в России, необходимо отметить, что из-за недостаточного внимания царского правительства к вопросам картографирования территории страны и весьма ограниченного финансирования геодезических работ развитие этих работ шло очень медленно. К 1917 г. топографо-геодезическая изученность территории составляла всего лишь около 13 %.»*

*)Опорные геодезические сети в дореволюционной Россииgeodetics.ru/setiold.html (13.12.2012)

1.7. Организация геодезической службы .

Как видим, работы в основном выполнялись в приграничных районах, отсутствовало централизованное руководство, на востоке карты отсутствовали.

15 Марта 1919 г. В.И.Ленин подписал декрет о Создании Высшего геодезического управления (ВГУ). Была поставлена задача картографирования всей страны. В дальнейшем - ГУГК.

В ГУГК имелись предприятия и картографические фабрики, подразделениями предприятий являлись экспедиции и партии.

В 1928 г. организован ЦНИИГАиК. Кадры готовят специальные институты и техникумы.

Создание ГГС: разработка научно-обоснованной схемы построения, программы и методов измерений отдали свои силы Ф.Н.Красовский, М.С.Молоденский, Чеботарёв, К.Л.Проворов.

Высокие темпы картографирования достигнуты благодаря трудам Бонч - Бруевича, Дробышева, Лобанова, Романовского, внедривших фотограмметрические методы.

Тема 2. Понятие о форме и размерах Земли.

Ненаучное утверждение о форме Земли – плоскость. Первые научные обоснования шарообразности Земли приводят Аристотель и Пифагор круговая линия горизонта, постепенные исчезновение предметов при удалении, форма тени Земли на Луне. Путешествие Магеллана показано, что при кругосветном путешествии возможна потеря или выигрыш лунного дня. Первое исторически известное определение радиуса Земли выполнено Эратосфеном (276-196 г.д. э).Этот принципявляется основным и сегодня (сочетания геодезических и острых измерений).

В 7 веке нашей эры Халид Аль – Мамунс в Месопотамии определил длину дуги в 1 градус равный 111,8 км и R_ô = 6406 км. Сейчас =6371,1 км.

Голландский учёный Снелиус (1591-1926) предложил метод триангуляции, который применил Пикар, измерив длину дуги в 1^о равной 111212 м.

Ньютоннаучно доказал, что Земля должна быть сплюснута с полюсов со сжатием α = ¹/₂₃₀

Французский академик предпринял две экспедиции в Перу и Лапландию со следующими результатами:

α = ¹/₂₁₄ – в Лапландии;

α = ¹/₃₁₄ – в Перу,

что доказывает сферичность Земли.

I этап

В 17 веке был сделан окончательный вывод о том, что Земля – сфероид, математическая фигура которого – эллипсоид вращения.

а – большая полуось

b – малая полуось

α– сжатие

II этап

Организованные в России градусные измерения под руководством Струве и Женнера убедили, что форма Земли в виде эллипсоида не вполне корректна. Листинг и Слуцкий предлагают форму Земли – геоид.

Геоид – уровенная поверхность, совпадающая со спокойной морской поверхностью, мысленно продолженная под материки так, чтобы отвесная линия была всюду ей перпендикулярна.

Однако, последующие работы математиков, геодезистов, гравиметристов Клеро, Стокса показали, что для описания формы геоида нет строгой математической зависимости.

Поскольку направление нормали (перпендикуляра) к поверхности геоида определяется распределением масс в теле Земли, которое весьма трудно установить.

До 1940 г. член-корреспондент АН СССР, лауреат Ленинской премии М.С. Молоденский научно доказал, что определить фигуру геоида без знания плотности вещества в теле Земли практически невозможно.

Для решения научных и практических задач им была создана теория, позволяющая по результатам геодезических измерений определять фигуру физической Земли (а не геоида).

Изучение фигуры физической поверхности Земли выполняется путем определения положения точек местностив избранной системе, относительно некоторой, специальным образом сориентированной в теле Земли простой математической поверхности.

В СССР за такую поверхность (фигуру относительности) приняли эллипсоид вращения – эллипсоид Красовского, утвержденный постановлением Совета Министров СССР № 7 от 7 апреля 1946 года.

В ряде случаев при решении некоторых задач в геодезии за фигуру относительности принимают шар определенного радиуса.