История развития геодезической науки и философия геодезической науки

Византия, как христианское государство, начала борьбу с наукой. Геодезия в Византии не сумела сохранить  то, что досталось ей от греков. Наступило  Средневековье, с которым связано  угасание геодезии.

 

 2.5 Средние века

 

Период с VI по XV века считается  черными страницами в истории  человечества. Войны стали постоянным явлением. Было забыто всё, что знали  египтяне, греки, римляне, утеряны древние  карты, угасла тяга к открытиям. Человечество возвратилось к мифологическому  мировоззрению. Учение Птолемея отвергалось. Землю представляли в виде прямоугольника, окруженного хрустальными стенами, куполообразно сходящимися наверху. Это учение поддерживалось священниками и на Руси вплоть до XVII века.

На фоне общего невежества прошло незамеченным открытие в IX –X в.в. Винлянда (Северная Америка), и Америку пришлось открывать вторично.

Тем не менее, в XI в. в Европе вошел в употребление компас. С конца XII в. итальянцы начали составлять «портоланы», так называемые «компасные карты».

В начале XIV в. некоторое улучшение в познании мира имело место в связи с путешествием Марко Поло на восток через Европу, Закавказье, Среднюю Азию, Тибет к берегам Тихого океана. Поло описал природу Китая и Японии. Вернулся в Венецию он через 25 лет морем, подтвердив, что Азия с юга и востока омывается океаном.

Во время крестовых  походов европейцы знакомятся с  геодезией арабов. Именно арабы помогли  сохранению научных знаний во мраке  Средневековья. С VIII в. арабы распространили свое владычество от Инда до Испании, от Кавказа до тропической Азии. Появившись на берегах Средиземного моря, они частично усвоили греческие  науки.

С IX в. арабы производили  топографические съёмки, выполняли  градусные измерения, определяли астрономические  пункты, сооружали астрономические  обсерватории. В 1004 г. в г. Ургенче (бывшая столица Хорезма) была создана обсерватория, в работе которой принимал известнейший астроном и геодезист Средневековья  ал-Бируни. Он первым предложил тригонометрический метод определения расстояний, производил работы по определению размеров земного шара, а также высказал мысль об обращении Земли вокруг Солнца. Ал-Бируни определил радиус Земли - 6342,2 км, (в действительности 6371,11 км).

Тем не менее, арабы недостаточно критично подходили к греческим  источникам и повторяли их ошибки, например, Индийский океан они  представляли в виде узкого моря с  чрезвычайно увеличенным островом (ныне Шри-Ланка) посередине. Арабские карты полны ошибок и искажений. Так, Балтийское море они изображали как бухту Ледовитого океана, Волга на их картах впадала одним рукавом в Каспийское море, другим – в Азовское. За центр Вселенной они принимали Мекку и подгоняли к этому весь картографический материал.

Так или иначе, труды арабов стояли на значительной высоте по сравнению  со средневековой Европой. Кроме  того, именно арабы внедрили изобретённый в Китае компас, свою систему вычислений и арабские цифры. В Европе же на протяжении тысячелетия, с VI по XV век, царил  полный застой науки.

 

2.6 Период возрождения геодезии (XVI-XVII в.в.)

 

Период Возрождения геодезии начинается с эпохой Великих географических открытий (последние годы XV века –  вторая половина XVI века).

Португальцы первыми начинают серию Великих открытий.

В 1484 г. португалец Бартоломеу Диаш первый из европейцев пересёк экватор. Христофор Колумб отправился открывать морской путь в Индию, но обнаружил неизвестный материк. 12 октября 1492 г. он достиг небольшого острова и назвал его Сан-Сальвадор, а вышеуказанная дата считается официальной датой открытия Америки. Сам же Колумб до конца своих дней верил в то, что он достиг островов Вест-Индии.

В 1497 г. экспедиция португальца  Васко да Гамы обогнула мыс Доброй Надежды и дошла до Калькутты, открыв морской путь в Индию.

В 1498 г. Джон Кабот, генуэзец на английской службе, высадился на острове Ньюфаундленд и открывает  побережье североамериканского  материка.

В 1519 – 1521 годах Фернан Магеллан совершил первое кругосветное путешествие. Он обогнул Южную Америку с юга, открыл пролив, впоследствии названный его именем, прошел через Тихий океан и достиг Марианских островов. 27 апреля 1521 г. Магеллан погиб в схватке с туземцами на одном из Филиппинских островов. Из 265 человек, отправившихся в экспедицию, домой вернулось всего 18 моряков. Путешествие Магеллана подтвердило не только шарообразность Земли, но и доказало, что Земля вращается вокруг оси с запада на восток. Кроме того, после экспедиции Магеллана картографы стали допускать наличие пролива между Азией и Европой, в дальнейшем открытого Семёном Дежнёвым в 1648 году.

Со II половины 15 в. геодезисты начинают создавать новые картографические проекции, позволяющие без существенных искажений изобразить шарообразную Землю на плоскости. Использовали и  другой путь - создание глобуса. Первый уцелевший и дошедший до нас глобус был создан астрономом и картографом  Мартином Бехаймом в 1492 г. в Нюренберге. Лучшим глобусом того времени был глобус Меркатора, созданный в 1541году. Голландский ученый Герард Меркатор выполнил большую работу по устранению ошибок старых карт. Карты Меркатора отличались большой точностью и наглядностью. Меркатора считают основоположником картографии как науки. На карте, созданной им в 1569г., компасные румбы заменены градусной сеткой меридианов и параллелей – проекцией Меркатора. На морских картах эта проекция применяется до сих пор. Меркатор занимался земным магнетизмом и первым указал на несовпадение Северного магнитного полюса с географическим.

В 1552 г. в литературе впервые  встречается название «теодолит». Прибор ещё не имел оптических деталей, но им можно было измерять горизонтальные углы. Серийно теодолиты стал создавать  английский механик Д. Рамсден с 1787 года. Прибор имел лимб диаметром 90 см и массу 91 кг. Труды Николая Коперника, Иогана Кеплера, Галилео Галилея стали основой создания гелиоцентрической системы мира. Это философское достижение было признано католической церковью только после 1875 года.

2.7 Эра измерений. Новое время (XVII-XIX в.в.) 

 

Усилия учёных в это  время были направлены на более точное определение широт и долгот, измерение  дуг меридианов и параллелей.

В 1615 г. голландский геодезист  Снеллиус впервые применил метод триангуляции для линейных измерений дуги меридиана.

Исаак Ньютон теоретически доказал, что Земля не шар, а эллипсоид  вращения.

В 1590 г. Иоганн Преториус  изобрел мензулу – полевой чертёжный столик, состоящий из планшета, штатива и скрепляющей их подставки. С её помощью план создаётся непосредственно при съёмке местности.

Характерной особенностью Нового времени становится точное отображение  рельефа (гипсометрия) и глубин акваторий (гидрография). Определение высот  точек на местности методом геометрического  нивелирования получило прочную  научную основу в 1847 г. при изысканиях французами трассы будущего Суэцкого канала.

С усовершенствованием методов  вертикальной съёмки развиваются и  способы изображения рельефа. Ранее  его изображали в виде перспективного рисунка, позднее - с помощью отмывки  или тушевки, с 1718 г. – штриховкой гашюрами (штрихами разной толщины).

Французский картограф Бюош  предложил для изображения рельефа горизонтали. В 1733 г. нидерландец Криниус издал карту, где русло реки было изображено в изобатах – линиях равных глубин. В 1791 г. французский геодезист Триель на карте Франции изобразил рельеф горизонталями – соединил точки равных высот изогипсами. Этот способ применяется поныне. В 1823 г. итальянец Игнатий Порро разработал тахеометрическую съёмку, особенностью которой является то, что плановое и высотное положение точки определяется одним визированием зрительной трубы теодолита – тахеометра.

Карл Фридрих Гаусс– гений астрономии и геодезии – разработал основы новой науки – высшей геодезии, имеющей целью математическое описание действительной формы Земли, которая отступает от эллипсоида вращения. Он сформулировал основную задачу высшей геодезии – определение формы и размеров Земли и исследование её нерегулярности.

Необходимость координирования  работ разных стран в изучении земной поверхности привела к  тому, что в 1871 г. в Антверпене был  созван I Международный географический конгресс. Конгрессы стали собирать с периодичностью в 3 – 5 лет в  разных крупных городах. На V Бернском конгрессе в 1891 г. был поднят вопрос о создании карты всего земного  шара в масштабе 1: 1 000 000. На VII конгрессе в Берлине в 1899 г. было принято решение о создании такой карты, а также утвержден единый масштабный ряд от 1:10 000 до 1:100 000 для топографических карт.

 

 

2.8 Современная  геодезия

 

Современная геодезия решает множество задач. Прежде всего, очевидна ее роль в создании карт больших  и малых территорий (соответственно географических и топографических). Но не только: геодезия совместно с  астрономией, гравиметрией (наукой об измерении ускорения силы тяжести), геофизикой, геодинамикой и другими  науками о Земле позволяет  определять геометрические и геофизические  параметры планеты, находить вариации скорости ее вращения, учитывать движение полюсов, изучать деформации земной коры, осуществлять прецизионный контроль инженерных сооружений. В отдельные  дисциплины выделились морская геодезия, прикладная геодезия, космическая (спутниковая) геодезия. Но при всем разнообразии решаемых задач и областей применения собственно геодезические измерения  сводятся к определению всего  трех геометрических величин: расстояний, углов и превышений (разностей  высот точек). Эти величины могут  быть полезны и сами по себе, особенно в прикладной геодезии (на стройплощадках, при разметке местности), но, главное, они позволяют вычислить координаты определяемых точек. Координаты - вот  что интересует чаще всего; они нужны  и морякам, и авиаторам, и военным, и участникам экспедиций, и строителям.

За последние двадцать лет произошел новый качественный скачок, который можно назвать  второй революцией в геодезии. Появились  глобальные спутниковые системы, кардинально изменившие ситуацию в геодезии и навигации. Они позволяют сразу же, без всяких предварительных измерений, определять координаты любых точек на поверхности Земли и находить расстояние между ними с высокой точностью.

Геодезия играет важную роль в городском и линейном строительстве. Сейчас развитите населенных пунктов и городов, не выполнимо без подробного топографического плана, в котором подробно отображены все подземные коммуникации. На топографических картах также подробно показан рельеф и названия улиц с номера домов.

 Геодезические работы  предшествуют проектированию как  мелких, так и крупных объектов  строительства, осуществляют контроль  строительства, сопровождают строительство,  а при окончании строительства  создается исполнительная съемка, в которой четко отображены  все деформации и отклонения  от проекта. 

 Также большую роль  геодезические работы играют  при оформлении земли в собственность.  Ведь любая сделка с участками  в настоящий момент требуют  межевого плана, а составление  межевого плана без геодезических  работ невозможно.

 Сейчас изучением геодезии  как основной науки занимаются  многие колледжи и университеты. На сегодняшний день наука геодезия и деятельность геодезиста – один из самых перспективных и востребованных отраслей.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Общество развивается, повышается роль науки и техники, расширяется понятие геодезии, появляются ряд новых задач, которые ставила перед этой наукой жизнь. В наше время геодезия - наука о способах определения рельефа и размеров нашей планеты, изображения земной поверхности на планах и картах, методах проведения геодезических измерений на суше, в акваториях , под землей, в околоземном пространстве и даже уже на других планетах.

 «Геодезия представляет  одну из полезнейших отраслей  знания. Все наше земное существование  ограничено пределами Земли, и  изучать ее вид и размеры  человечеству так же необходимо, как отдельному человеку - ознакомиться  с подробностями своего жилья» - так охарактеризовал геодезию  выдающийся ученый-геодезист В.В.Витковский .

Геодезия дает множество  преимуществ при изучении планеты: определение точного расположения субъектов на плане, возможность создать и посмотреть будущий план объекта на компьютере, с помощью программ создания трехмерного изображения 3D-Max. Проведение геодезических работ а дальнейшем на стадии проектирования помогает с выбором вариантов планировки участка: прямоугольную, диагональную, круговую и др., также позволяет учитывать рельеф 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  светодальномеров; кодовые измерительные приборы с автоматической фиксацией отсчетов могли появиться только на определенном уровне развития микроэлектроники и автоматики. Что же касается информатики, то ее достижения вызвали в геодезии подлинную революцию, которая происходит сейчас на наших глазах.

Таким образом, совместное решение  научных проблем геодезии с другими науками позволяет познавать и глубже изучать Вселенную и Землю, на которой мы живем, и способствовать развитию человечества как части Вселенной.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ЛИТЕРАТУР

 

1. http://www.mybntu.com/stroika/geodezia/istoriya-razvitiya-geodezii.html
2. Стороженко А. Ф., Некрасов О. К. «Инженерная геодезия» - Москва   «Недра», 1993.
3. П.П.Папковский. Из истории геодезии, топографии и картографии в России. - М.:Наука.- 1983, 160 с.