История развития геодезии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстана

Казахская Головная Академия Строительства и Архитектуры

Реферат

На тему: История развития геодезии

Выполнила: Соловьева П. А.

Проверила: Омиржанова Ж.Т.

г. Алматы 2013г.

Археологические раскопки подтверждают, что истоки геодезический знаний теряются в глубокой древности, они на протяжении всей истории совершенствовались с развитием производства и потребностей общества. Из Египта геодезические работы перешли в Грецию, а потом в Древний Рим, где получили теоретическое обоснование и начало геодезии как науки.

Геодезия возникла в глубокой древности, когда появилась необходимость землеизмерения и изучения земной поверхности для хозяйственных целей. В Древнем Египте еще в 18 в. до н.э. существовало руководство по решению арифметических и геометрических задач, связанных с землеизмерением и определением площадей земельных участков. 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 топографии, 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. Методы геодезии уже на ранней ступени её развития получили применение при решении различных инженерных задач. В 6 в. до н.э. существовали такие инженерные сооружения, как канал между Нилом и Красным морем, оросительные системы в долине Нила и т.д. Эти сооружения не могли быть осуществлены без соответствующих геодезических измерений, явившихся началом инженерной геодезия. В 6 в. до н.э. появились предположения о шарообразности Земли, а в 4 в. до н.э. были высказаны и некоторые из известных нам доказательств, что Земля имеет форму шара. В это время геодезия получила своё современное название и стала выделяться в самостоятельную науку о методах измерения земной поверхности и определения размеров земного шара. Знание размеров Земли было необходимо для составления географических карт, в которых нуждались торговля, мореплавание, военное дело и вообще развивающаяся хозяйственная и культурная жизнь народов.

Представление о поверхности Земли измерялось по мере развития геодезии. Около двух с половиной тысячелетий назад первобытное понятие плоской Земли сменила мысль о шарообразной Земле, и появилась задача определения радиуса Земли. 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. В связи с постановкой и решением задачи определения вида и размеров Земли, как планеты, геодезия вступила в тесный контакт с астрономией, возникшей задолго до этого из практической необходимости измерения времени и предсказания смены времён года. Астрономы и математики еще во 2 в. до н.э. установили понятия о географической широте и долготе места, разработали первые картографические проекции, ввели сетку меридианов и параллелей на картах, предложили первые методы определения взаимного положения точек земной поверхности из астрономических наблюдений и тем самым создали один из методов картографических работ. Со времен Исаака Ньютона (1643-1727), под фигурой Земли понимали сжатый эллипсоид вращения, а задачей геодезии стало определение его параметров - большой полуоси и сжатия. В конце 18 - начале 19 века, в работах многих астрономов и геодезистов появилась мысль об отличии уровенной поверхности земного поля силы тяжести от поверхности эллипсоида. Задачу геодезии стали отождествлять с задачей изучения одной уровенной поверхности, близкой к поверхности Мирового океана, которую позднее назвали геоидом.

Применение геодезии и выполнение геодезических работ в России относится к глубокой древности. Еще в 1068г. по приказанию князя Глеба было измерено расстояние между городами Тамань и Керчь по льду Керченского залива. В сборнике законов Древней Руси "Русская Правда", относящемся к 11 - 12 вв., содержатся постановления о земельных границах, которые устанавливались путём измерений на местности. Одна из первых карт Московского государства "Большой чертёж", время составления которой неизвестно (оригинал и сделанная в 1627 копия не сохранились), основывалась на маршрутных съёмках и опросных данных. В царствование Ивана IV служилые люди были обязаны производить съёмку и составлять описание тех местностей, куда они направлялись. Таким образом был собран большой описательный и картографический материал для создания карт Московского государства и прилегающих к нему территорий.

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. Появление угломерного инструмента, называемого теодолитом, и сочетание его со зрительной трубой, снабжённой сеткой нитей, сильно повысило точность угловых измерений, ставших важнейшей частью работ по триангуляции. В середине 17 в. был изобретён барометр, явившийся одним из инструментов для определения высоты точек земной поверхности. Были разработаны графические методы топографической съёмки, упростившие задачи составления топографических карт. На рубеже 16 и 17 вв. было установлено, что на Земле действуют силы, которые позднее получили название сил тяготения, или гравитационных сил. Во второй половине 17 в. была открыта центробежная сила и обнаружена зависимость периода колебания физического маятника от его длины и ускорения силы тяжести. К этому же времени относится установление фактов изменения длины секундного маятника с изменением широты места. Обобщение и объяснение этих явлений и фактов привело к открытию закона всемирного тяготения и обоснованию взгляда о сфероидичности Земли, т.е. сплюснутости её в направлении полюсов.

Исходя из теории тяготения и некоторых гипотез о внутреннем строении Земли, во второй половине 17 в И. Ньютоном и X. Гюйгенсом были сделаны два определения величины сжатия земного сфероида чисто теоретическим путём. Эти определения дали сильно различающиеся друг от друга результаты, вызвавшие сомнения не только в сплюснутости фигуры Земли, но и в обоснованности закона всемирного тяготения, который в то время имел много противников. Поэтому для проверки сплюснутости фигуры Земли в конце 17 и начале 18 вв. во Франции было произведено ученным Д. Кассини градусное измерение по меридиану от Парижа к северу до Дюнкерка и от Парижа к югу до Коллиура на границе с Испанией. Но оно привело к выводу, что Земля вытянута в направлении полюсов, и вызвало в этом вопросе большой спор, длившийся почти до середины 18 в. Спор был окончательно решён результатами работ двух геодезических экспедиций, организованных Парижской академией наук и выполнивших в 1735-42 градусные измерения в Перу и Лапландии. Результаты градусных измерений окончательно подтвердили сплюснутость Земли в направлении полюсов и дали ещё одно доказательство обоснованности закона всемирного тяготения. Указанные геодезические экспедиции, кроме полученного ими научного результата громадной важности, разработали основные принципы организации и исполнения астрономо-геодезических работ и внесли усовершенствования в методы и инструменты для астрономических определений и геодезических измерений.

К середине 18 в. были произведены первые исследования по теории фигуры Земли. Французский математик А. Клеро вывел линейное дифференциальное уравнение 2-го порядка, связывающее плотность и сжатие внутренних сфероидальных слоев Земли, и разъяснил противоречие между указанными выше теоретическими выводами сжатия земного эллипсоида. Это дифференциальное уравнение, впоследствии надлежащим образом уточнённое, служит теперь для определения сжатия Земли на основании данных о её внутреннем строении. Эти исследования привели к открытию закона распределения силы тяжести на поверхности земного эллипсоида и установили связь между сжатием земного эллипсоида и распределением силы тяжести на его поверхности, т.е. были созданы теоретические основы определения сжатия Земли по измерениям силы тяжести.

Эпоха открытия закона всемирного тяготения и указанных геодезических экспедиций явилась эпохой окончательного становления геодезии как самостоятельной науки о фигуре Земли и методах её изучения.

Развитие геодезии и геодезических работ в России усилилось при Петре I. В 1701 он основал в Москве одну из первых в России астрономических обсерваторий и Школу математических и навигационных наук, готовившую астрономов, геодезистов, географов, гидрографов и навигаторов. В 1715 такая же школа, названная Морской академией, была открыта в Петербурге. В 1703 была издана "Арифметика" Л.Ф. Магницкого, в которой содержались основные сведения по геодезии и астрономии. На рубеже 18 и 19 вв. возросли запросы и требования на топографические карты. Войны того периода показали значение и ценность топографических карт для военного дела. Во многих странах Европы были созданы военно-географические институты и военно-топографические управления, производившие основные астрономо-геодезические и съёмочные работы на территории своих государств и колоний. При выполнении этих работ совершенствовались методы и инструменты геодезических измерений.

В 1-й половине 19 в. стал применяться теодолит с микроскопами-микрометрами, сильно повысивший точность измерения углов, и были сконструированы различные типы жезловых базисных приборов. К этому же времени относится разработка современных методов измерения углов в триангуляции.

Советскими геодезистами разработаны новые методы решения геодезических задач 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 геодезических и прямоугольных координат созданы фундаментальные таблицы геодезических величин.

С 1932 по постановлению Совета Труда и Обороны началась общая гравиметрическая съёмка территории СССР и прилегающих морей. Развитие гравиметрических работ в СССР способствовало созданию новых методов решения научных и практических задач геодезии. М.С. Молоденский предложил методы интерполирования наблюдённых астрономо-геодезических уклонений отвеса с учётом нелинейной части их изменения по гравиметрическим данным и обосновал метод астрономо-гравиметрического нивелирования, являющийся теперь лучшим методом изучения фигуры геоида. В результате исследований А.А. Михайлова, М.С. Молоденското и др. сложился новый раздел геодезических знаний - геодезическая гравиметрия, рассматривающая теории и методы изучения фигуры Земли и решения др. задач геодезии путём совместного использования астрономо-геодезических и гравиметрических данных.

В СССР работы по триангуляции, нивелированию и гравиметрической съёмке получили широкое развитие. К 1950г. протяжённость рядов триангуляции I класса составила около 75000 км, причём по этим рядам определено около 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.

По градусным измерениям СССР и других стран Ф.Н. Красовский и его ученики определили новые размеры Земли, более обоснованные, чем ранее имевшиеся. Результаты этих исследований послужили для установления размеров земного эллипсоида, удовлетворяющего требованиям геодезических и картографических работ, проводимых в СССР. Позднее А.А. Изотов определил элементы ориентировки земного эллипсоида в теле Земли для установления исходных геодезических дат СССР, а М.С. Молоденский выполнил исследование фигуры геоида в пределах более половины территории СССР. В 1942-45 под руководством Д.А. Ларина было произведено общее уравнивание образовавшейся к тому времени астрономо-геодезической сети СССР методом проектирования. В 1946 завершена работа по упорядочению всей государственной опорной геодезической сети СССР и введению единой системы координат и высот. Все эти исследования и работы явились первым в мире опытом проведения такого рода научных мероприятий в области геодезии. Они создали необходимые основы для правильной постановки всех видов геодезических работ на территории СССР.

Топографические съёмки и картографические работы в СССР развивались по общему государственному плану и в тесной связи с нуждами народного хозяйства и обороны страны. Проведение таких крупнейших народнохозяйственных мероприятий, как создание угольно-металлургической базы на Урале и в Зап. Сибири, нефтяной базы между Волгой и Уралом, сопровождалось сложным комплексом геодезических и съёмочных работ. С 1925 в топографических съёмках стала применяться аэрофотосъёмка, которая ныне является наиболее совершенным методом картографирования территории и изучения земной поверхности в различных хозяйственных и инженерных целях. Методы аэросъёмки и фотограмметрической обработки аэроснимков, а также фотограмметрические приборы разработаны советскими учёными (Ф.В. Дробышев, М.Д. Коншин, Г.В. Романовский).В 1945 завершилась работа по созданию многолистной государственной топографич. карты всей территории СССР в масштабе 1: 1000 000. Эта карта является крупнейшим картографическим произведением, подводящим итоги географического изучения Советского Союза и служащим основой для составления различных специальных карт (геологических, почвенных, геоботанических и др.).

геодезия египет землеизмерение картографический

Использованная литература

1. Книга «Инженерная геодезия», под редакцией проф. Л.С. Хренова.

2. «Высшая геодезия», часть 3, теоретическая геодезия, Огородова Л.В.

Размещено на Allbest.ru