История развития геодезии. Федеральная служба геодезии и картографии и ее функции

Геодезия развивалась в тесной связи с задачами составления планов и карт земной поверхности. Планами и картами отдельных местностей и даже больших стран также пользовались в глубокой древности. Имеются сведения, что в Китае уже около 10 в. до н.э. существовало особое учреждение для топография, съёмок страны. В 7 в. до н.э. в Вавилоне и Ассирии на глиняных дощечках составлялись общегеографические и специальные карты, на которых давались сведения также и экономического характера.

Первое в истории науки определение размеров Земли, как шара, было произведено в Древнем Египте греч. учёным Эратосфеном в 3 в. до н.э. Оно было основано на правильном геометрическом методе, который получил название градусных измерений.

Еще в 1068 по приказанию князя Глеба было измерено расстояние между городами Тамань и Керчь по льду Керченского залива.

Развитие современной геодезии и методов геодезических работ началось только в 17 в. В начале 17 в. была изобретена зрительная труба, которая имела большое значение для геодезических работ. В то же время была изобретена триангуляция, превратившаяся впоследствии в один из основных методов определения опорных геодезических пунктов для топографических съёмок.

Первые топографические съёмки в России были начаты в 1696 на р. Дон, а в 1715 на р. Иртыш.

В 1797 в России при Генеральном штабе армии было организовано Депо карт, которое в 1812 было преобразовано в Военно-топографическое депо, а в 1822 создан Корпус военных топографов (КВТ).

В 1816 под руководством русского военного геодезиста К.И. Теннера было начато построение триангуляции в западных пограничных губерниях России, а в прибалтийских губерниях России - градусное измерение по меридиану, которое возглавлялось известным астрономом В. Я. Струве.

Советскими геодезистами разработаны новые методы решения геодезич. задачи на поверхности эллипсоида при неограниченно больших расстояниях между опорными пунктами (А. М. Вировец и др.). В СССР с 1928 применяется система прямоугольных координат в проекции Гаусса, теория которой в ис­следованиях советских геодезистов получила исчерпывающую разработку. Для вычисления геодезич. и прямоугольных координат созданы фундаментальные таблицы геодезич. величин.

В СССР работы по триангуляции, нивелированию и гравиметрич. съёмке получили широкое развитие. К 1950 протяжённость рядов триангуляции I класса составила ок. 75000 км, причём по этим рядам определено ок. 800 пунктов Лапласа. Протяжённость линий нивелирования I и II классов достигает 150000 км. Общее количество гравиметрии, определений составляет 20000. В пределах значительной части территории СССР созданы сплошные сети триангуляции. Результаты этих работ, явившиеся выдающимся событием 20 в. в области геодезии, не имеют себе равных в мире. Они представляют огромный и ценнейший материал для изучения фигуры Земли в отношении вида и размеров, а также для решения других научных проблем.

В 1945 завершилась работа по созданию много-листной государственной топографич. карты всей территории СССР в масштабе 1: 1000 000. Эта карта является крупнейшим картографич. произведением, подводящим итоги географич. изучения Советского Союза и служащим основой для составления различных специальных карт (геологических, почвенных, геоботанических и др.).

Правовые основы геодезической и картографической деятельности закреплены в Конституции Российской Федерации, в Федеральных законах «О геодезии и картографии», «О наименованиях географических объектов» и в более чем 20 постановлениях Правительства Российской Федерации.

В соответствии с Указом Президента от 20 мая 2004 года вопросы определения государственной политики в области геодезии и картографии возложены на Министерство транспорта Российской Федерации, а вопросы оказания государственных услуг и управления государственным имуществом – на Федеральное агентство геодезии и картографии, которое находится в ведении Минтранса России. Федеральное агентство геодезии и картографии является федеральным органом исполнительной власти, осуществляющим функции по оказанию государственных услуг и управлению государственным имуществом в сфере геодезической и картографической деятельности, а также наименований географических объектов.

На Федеральное агентство геодезии и картографии возложены функции по оказанию государственных услуг в сфере геодезии и картографии. Законодательно определен перечень геодезических и картографических работ федерального назначения. Основными из них являются:

создание, развитие и поддержание в рабочем состоянии государственных геодезической, гравиметрической и нивелирной сетей; геодинамические исследования; создание и обновление государственных топографических планов и карт; издание этих планов и карт; дистанционное зондирование Земли (ДЗЗ) из космоса в целях обеспечения геодезической и картографической деятельности; создание и ведение географических информационных систем федерального и регионального назначения; проектирование, составление и издание общегеографических, политико-административных, научно-справочных и других тематических карт и атласов межотраслевого назначения, учебных картографических пособий; работы по обеспечению обороны и безопасности Российской Федерации; работы по обеспечению делимитации, демаркации и проверке прохождения на местности линии государственной границы Российской Федерации, а также делимитации морских пространств Российской Федерации; картографирование Антарктиды и континентального шельфа Российской Федерации; стандартизация, учет и упорядочение употребления географических названий; создание и ведение государственного картографо-геодезического фонда.

 

 

3. Эволюция представлений о фигуре Земли. Современные воззрения на фигуру Земли 4. Понятие о методах определения фигуры и размеров Земли

Фигура Земли как планеты издавна интересовала ученых; для геодезистов же установление ее фигуры и размеров является одной из основных задач.

На вопрос: «Какую форму имеет Земля?» большинство людей отвечает: «Земля имеет форму шара!». Действительно, если не считать гор и океанических впадин, то Землю в первом приближении можно считать шаром. Она вращается вокруг оси и согласно законам физики должна быть сплюснута у полюсов. Во втором приближении Землю принимают за эллипсоид вращения; в некоторых исследованиях ее считают трехосным эллипсоидом.

На поверхности Земли встречаются равнины, котловины, возвышенности и горы разной высоты; если же принять во внимание рельеф дна озер, морей и океанов, то можно сказать, что форма физической поверхности Земли очень сложная. Для ее изучения можно применить широко известный способ моделирования, с которым школьники знакомятся на уроках информатики.

При разработке модели какого-либо объекта или явления учитывают только его главные характеристики, имеющие значение для успешного решения данной конкретной задачи; все другие характе ристики, как несущественные для данной задачи, во внимание не принимаются.

В модели шарообразной Земли поверхность Земли имеет сферическую форму; здесь важен лишь радиус сферы, а все остальное - морские впадины, горы, равнины, - несущественно. В этой модели используется геометрия сферы, теория которой сравнительно проста и очень хорошо разработана.

Модель эллипсоида вращения имеет две характеристики: размеры большой и малой полуосей. В этой модели используется геометрия эллипсоида вращения, которая намного сложнее геометрии сферы, хотя разработана также достаточно подробно.

Если участок поверхности Земли небольшой, то иногда оказывается возможным применить для этого участка модель плоской поверхности; в этой модели применяется геометрия плоскости, которая по сложности (а точнее, по простоте) несравнима с геометрией сферы, а тем более с геометрией эллипсоида.

В одном из учебников по высшей геодезии написано: «Понятие фигуры Земли неоднозначно и имеет различную трактовку в зависи мости от использования получаемых данных». При решении геодези ческих задач можно иногда считать поверхность участка Земли либо частью плоскости, либо частью сферы, либо частью поверхности эл липсоида вращения и т.д.

Какое направление вполне однозначно и очень просто можно определить в любой точке Земли без специальных приборов? Конечно же, направление силы тяжести; стоит подвесить на нить груз, и натянутая нить зафиксирует это направление. Именно это направление является в геодезии основным, так как оно существует объективно и легко и просто обнаруживается. Направления силы тяжести в разных точках Земли непараллельны, они радиальны, то-есть почти совпадают с направлениями радиусов Земли.

Поверхность, всюду перпендикулярная направлениям силы тяжести, называется уровенной поверхностью. Уровенные поверхности можно проводить на разных высотах; все они являются замкнутыми и почти параллельны одна другой.

Уровенная поверхность, совпадающая с невозмущенной поверхностью мирового океана и мысленно продолженная под материки, называется основной уровенной поверхностью или поверхностью геоида.

Если бы Земля была идеальным шаром и состояла из концентрических слоев различной плотности, имеющих постоянную плотность внутри каждого слоя, то все уровенные поверхности имели бы строго сферическую форму, а направления силы тяжести совпадали бы с радиусами сфер. В реальной Земле направления силы тяжести зависят от распределения масс различной плотности внутри Земли, поэтому поверхность геоида имеет сложную форму, не поддающуюся точному математическому описанию, и не может быть определена только из наземных измерений.

В настоящее время при изучении физической поверхности Земли роль вспомогательной поверхности выполняет поверхность квазигеоида, которая может быть точно определена относительно поверхно сти эллипсоида по результатам астрономических, геодезических и гравиметрических измерений. На территории морей и океанов поверхность квазигеоида совпадает с поверхностью геоида, а на суше она отклоняется от него в пределах 2 м (рис.1.1).

За действительную поверхность Земли принимают на суше ее физическую поверхность, на территории морей и океанов - их невозмущенную поверхность.

Что значит изучить действительную поверхность Земли? Это значит определить положение любой ее точки в принятой системе координат. В геодезии системы координат задают на поверхности эллипсоида вращения, потому что из простых математических поверхностей она ближе всего подходит к поверхности Земли; поверхность этого эллипсоида называется еще поверхностью относимости. Эллипсоид вращения принятых размеров, определенным образом ориентированный в теле Земли, на поверхность которого относятся геодезические сети при их вычислении, называется референц-эллипсоидом.

Для территории нашей страны постановлением Совета Министров СССР N 760 от 7 апреля 1946 года принят эллипсоид Красовского:
большая полуось a = 6 378 245 м, малая полуось b = 6 356 863 м, полярное сжатие: V

 

Применяемые в разных странах референц-эллипсоиды могут иметь неодинаковые размеры; существует и общеземной эллипсоид, размеры которого утверждают Международные геодезические организации. Так, в системе WGS-84 (World Geodetic System) эти размеры суть большая полуось a = 6 378 137.0 м, полярное сжатие: V

 

Малая полуось при необходимости вычисляется через a и α.

Для многих задач геодезии поверхностью относимости может служить сфера, которая в математическом отношении еще проще, чем поверхность эллипсоида вращения, а для некоторых задач небольшой участок сферы или эллипсоида можно считать плоским.

V