Прикладна геодезія. Історія галузі

1. Трішки історії
2. Система координат
3. Інструменти і обладнання, яке використовується для виробництва робіт

Геодезичні роботи супроводжують будівництво будь-якого об'єкта з етапу вибору земельної ділянки і до здачі закінченого споруди в експлуатацію. Ця галузь виробництва пройшла великий шлях розвитку від примітивних мірних інструментів до сучасного високоточного обладнання, здатного в режимі реального часу визначити просторове положення знімальної точки з міліметровою точністю. Про віхи розвитку геодезії і її місце на сучасній будівельному майданчику ми і розповімо в циклі статей, присвяченому цій сфері діяльності людини.

Трішки історії

З давніх віків людство зазнавало потреба визначення реальних відстаней між об'єктами і їх просторове положення відносно один одного. Більш того, будівництво будь-яких масштабних споруд було неможливо без точних розрахунків. Наприклад, для побудови в стародавньому Єгипті зрошувальних систем в 6 столітті до н.е. використовували найпростіші геодезичні дослідження, адже щоб русло каналу вийшло до річки, а не до заростей з крокодилами, напрямок і ухил риття траншеї необхідно було попередньо розрахувати і замаркірувати на місцевості. Це дало поштовх до розвитку сільського господарства, а разом з ним і процвітання єгипетської держави. Стародавні греки примножили знання єгиптян, ну а широкий розвиток наука, яка визначає форму і розмір Землі, отримала з розширенням торгових зв'язків і мореплавання, коли було потрібно прокласти точний курс від однієї точки планети до іншої.

У Росії перші згадки про вимірювання відстаней датовані 1068-м роком, коли за наказом Тмутараканського князя Гліба кроками по льоду була виміряна ширина Керченської протоки, пам'ятний камінь про цю подію до цих пір зберігається в Ермітажі. Більш широкий розвиток геодезія отримала за часів «вікна в Європу» Петра I, коли мореплавцям і мандрівникам було необхідно мати на руках докладні плани переміщення. Ці роботи виконував офіцерський склад квартирмейстерської частини. Війна з Наполеоном в 1812 році виявила недостатню точність і забезпеченість картографічними матеріалами в першу чергу військових, що стало сигналом до створення Корпусу військових топографів в 1822 році.

Розвиток радянської геодезії почалося з підписання В. І. Леніним 15 березня 1919 року декрету Раднаркому «Про заснування вищої геодезичної управління». Ця дата на довгі роки стане датою професійного свята геодезистів та причетних до галузі фахівців. У травні 1967 року геодезичне управління буде перетворено в Головне управління геодезії і картографії (скорочено ГУДК), яке буде безпосередньо підпорядковуватися Раді міністрів СРСР, що підкреслювало особливий статус даної галузі. Після розпаду Союзу була організована Федеральна служба геодезії і картографії Росії, яка згодом була передана до структури Міністерства економічного розвитку, а потім її функції перейшли до Федеральної служби державної реєстрації, кадастру і картографії. Так що з великим сумом відзначимо, що «золоті роки» російської геодезії як науки припадають саме на радянський період.

Система координат

Для проведення високоточних вимірювань необхідно використовувати одну систему координат і висот, щоб згодом уникнути проблем з «накладкою». Якщо виконується зйомка під будівництво, то кордоном робіт зазвичай служить перетин основних транспортних магістралей і точки врізки комунікацій, що має схематично відображатися в додатку до технічного завдання. Зазвичай топографічна зйомка проїздів загального користування в містах вже виконана в місцевій системі координат, дані зберігаються в архівах, і щоб вірно розрахувати ухили на будівельному майданчику, зйомку під будівництво слід вести в аналогічній системі.

Початок робіт над єдиною системою координат в нашій країні бере від 1928 го року, коли була затверджена запропонована Ф.Н. Красовським програма розвитку системи тріангуляції - методу створення опорної геодезичної мережі, заснованої на визначенні координат за допомогою вимірювання кутів трикутників, причому в тріангуляції 1 класу довжина сторін цих «трикутників» досягала 25 км. Пункти, координати яких були визначені таким методом, називалися пунктами тріангуляції. Потім мережа трикутників розбивалася на мережі 2-4 класів, які, відповідно, мали менші відстані в межах прямої видимості між пунктами. Четвертий клас ділився на 1-й і 2-й розряди, відстані між пунктами вже становили 200-500 метрів. Координати пунктів визначалися методом полігонометрії, тобто крім кутів за допомогою теодоліта вимірювалися ще і відстані між точками мірної стрічкою або светодальномером. Саме пункти полігонометрії 4 класу і пункти рязрядної полігонометрії в основному використовують геодезисти для міських робіт.

Першою високоточною системою координат на території СРСР прийнято вважати затверджену в квітні 1946 року систему координат і висот 1942 роки (СК-42), причому за нуль по висоті використаний прийнятий ще в 1913 році рівень води в інструментальній камері Кронштадтського порту (нуль Кронштадтського футштока). Цим моментом до сих користуються деякі «фахівці» при зйомці в умовній системі координат і висот, приймаючи за нуль по висоті урез будь-якого водоймища.

Розмірене стан справ в галузі порушив полковник ГРУ Олег Пеньковський, який по доброті душевній продав західним спецслужбам крім усього іншого і картографічні матеріали в СК-42. Радянський уряд, схильне до параної, дало команду відкоригувати систему координат, щоб ворог не зміг скористатися секретними картами для нанесення ядерного удару, і на світ з'явилася нова система координат - СК-63, яка була спотвореним варіантом СК-42. Від цієї системи і розвивалася міська полигонометрия, яка, в свою чергу, була спотвореним варіантом СК-63. Бажаючи запитати ворогів, в результаті заплуталися самі функціонери. У СК-63 виготовлені величезні масиви карт, частково ведеться земельний кадастр, причому на стиках зон карт можливі великі накладки і невідповідності. СК-63 була скасована Постановою ЦК КПРС і СМ СРСР ще в березні 1987-го року, проте продовжувала використовуватися в подальшому «як виняток».

В даний час в Росії для потреб космічної геодезії діє просторова система координат ПЗ-90.02, яка в свою чергу є аналогом WGS84 - єдиної системи координат для всієї планети, а для геодезичних і картографічних робіт використовують геодезичну систему координат 2011 року (ГСК-2011), похідну від попередників - СК-95 і СК-63. Як ви розумієте, відмінності між системами координат і втрати точності при переході від однієї системи до іншої загальної точності до виконаним топографо-геодезичних робіт не додають. На будівельному майданчику для зручності використання роблять розбивку в умовній системі координат, яка має зв'язок з місцевою або регіональною системами, адже числові значення координат в державних системах можуть доходити до семизначних чисел в метрах без урахування сантиметрів і міліметрів.

Інструменти і обладнання, яке використовується для виробництва робіт

Разом з накопиченням людством знань про форму й розмір Землі змінювалися і інструменти, якими він виробляв геодезичні роботи. Спочатку це були:

1. Теодоліт - даний інструмент є основним геодезичним інструментом, який застосовується для вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів. Конструктивно теодоліт складається з горизонтального і вертикального кола, який ще називають «лімб» і мають поділу для зняття відліку, і обертається - «алідади», на яку закріплена зорова труба. Цей інструмент незамінний при інженерно-геодезичних і астрономічних роботах.
2. Нівелір - це оптико-механічний інструмент, який дозволяє визначити різницю висот точок земної поверхні. Різниця між цифрами, які видно в нівелір на двох вертикальних рейках з розподілами, дорівнює різниці висот точок, в яких встановлені рейки - дерев'яні бруси висотою 3-4 метри з розподілами для зняття відліку.
3. Рівень - незамінний контрольний інструмент кожного будівельника. Це пристосування зі скляною ампулою, наповненою рідиною, для визначення горизонтальності поверхні і вимірювання невеликих кутів нахилу.
4. Кипрегель - цей інструмент застосовується при виконанні топографічних зйомок і дозволяє графічно побудувати ситуацію прямо в поле, вимірюючи кути, відстані і перевищення. Використовується в комплекті з мензулою - польовим креслярським столиком.
5. Пантометр - раніше застосовувався для зйомки боліт і лісів в тих випадках, коли не було потрібно високої точності вимірювань.
6. Мірна стрічка - зазвичай сталева стрічка зі шкалою для вимірювання горизонтального прокладання точок.
7. Далекомір - прилад для визначення відстані між точками, в будівництві його функцію успішно виконує лазерна рулетка.
8. Буссоль - цей інструмент дозволяв визначити магнітний азимут на місцевості.
9. Дліномер - застосовуваний в маркшейдерська справі інструмент дозволяв вимірювати відстані за допомогою гнучкої нитки і мірного блоку.

Природно, прогрес не стоїть на місці, і на зміну «ветеранам» приходить сучасне геодезичне обладнання, працювати з яким можуть тільки фахівці. Однак, знаючи ази науки, не для всіх видів робіт обов'язково викликати геодезистів, деякі прості операції ви зможете виконати самі без допомоги складного інструментарію та дорогого програмного забезпечення.

Маючи в господарстві 20-ти метрову рулетку, ви без праці розіб'єте осі дачного будиночка або обчисліть орієнтовну площу ділянки, а за допомогою спеціальних пристроїв можливо навіть виконання спрощеної геодезичної зйомки ділянки під індивідуальне будівництво.

Про особливості вибору геодезичного обладнання і можливості самостійного вирішення найпростіших геодезичних задач вам розкажуть наступні статті з нашого циклу, присвяченого геодезії і її ролі на будівельному майданчику.

Володимир Стефанський, рмнт.ру

20.03.13