Краткая справка об истории развития геодезии

Необходимость проведения геодезических работ возникла у человечества в глубокой древности. Народы Египта, Греции и других стран за несколько тысячелетий до нашей эры вели геодезические работы в целях строительства, деления земельных массивов на части, о чем свидетельствуют раскопки и уцелевшие памятники.

Геодезия на Руси также возникла в связи с необходимостью делить земельные участки на части (проводить межевание) и определять их площади.

О геодезических работах на территории России, производившихся несколько столетий назад, свидетельствуют летописи, чертежи, надписи на камнях и др. Например, в летописи «Слово о зачале ( т.е. начале ) Киево-Печерского монастыря», относящейся к 1017 г. имеется упоминание о сажени как единице для линейных измерений. Древнейшим памятником является так называемый Тмутараканский камень, найденный в 1792 г. вблизи города Тамань и в настоящее время находящийся в Эрмитаже (г. Санкт-Петербург). На этом камне сохранилась надпись, свидетельствующая о том, что в 1068 г. князь Глеб измерил расстояние длиной около 20 км между Керчью и Таманью по льду через Керченский пролив. Князь Глеб применял особую русскую меру–прямую сажень (длина её около 152 см). Таким образом, уже во второй половине XI в. в Древней Руси проводили геодезические работы, в результате которых было определено сравнительно большое расстояние.

В начале XIV в. русские князья по примеру Византии делали описания земельных владений своих подданных в целях распределения податей, повинностей и дани. Эти описания проводили княжеские «писцы», по сути, первые землемеры.. Они знали грамоту, умели считать, ориентировались в княжеских законах и владели простейшими методами измерений на местности. Впервые термин «межевание» (землеразделение) встречается в одной из жалованных грамот 1470 г. в царствование Ивана III (1440–1505 гг.). Из путевых записок «Хождение за три моря» тверского купца и путешественника Афанасия Никитина (60-е годы ХV в.) видно, что русские люди хорошо знали небо, наблюдали видимое расположение созвездий для ориентировки и исчисления времени.

Исследователи-историки имели веские основания считать, что в XVI в., а может быть, и в конце XV в. потребности в измерении земель привели к необходимости создания рукописей геометрического содержания. Так, историк В. Н. Татищев (1686 –1750 гг.) утверждал, что у него был наказ, данный в 1556 г. при Иване IV Грозном (1530 – 1584 гг.) писцам о том, как следует измерять землю. С 1556 г. работы по описанию земель велись на основе «писцовых наказов» (инструкций) о порядке проведения описаний.

В середине XVI в. была составлена первая карта, изображающая Московию, написана первая русская «геометрия» (практическое руководство по геодезии), имевшая название: «Книга, именуемая геометрия, или землемерие радиксом и циркулем, глубокомудрая, дающая легкий способ измерять места самые недоступные, плоскости, дебри». В книге говорится, что для измерения расстояний служил набор «мерных вервей» 80, 40 и 30 сажен. Однако общий уровень образования на Руси к концу XVI в. по сравнению с Западной Европой был достаточно низким.

С середины XVII в. писцовые описания земель вели в соответствии с Соборным уложением. (первым сводом законов России), где межевание признавалось как самостоятельное юридическое действие. Межевание начинали от уездных городов и постепенно его распространяли по волостям. При этом для обозначения границ на местности применяли столбы, деревья с тесаными гранями, вырубали просеки, рыли ямы, использовали также межники и границы живых урочищ. Длину граничных линий выражали в саженях, площади пашни измеряли в десятинах. Инструментами для измерения служили трехаршинная сажень (2,13 м) и мерная веревка.

В 1775 г. при разборке Оружейной палаты в Москве был обнаружен «Устав ратных, пушечных и других дел, касающихся до воинской науки», создание которого относится к 1607 и 1621 гг.. «Устав» интересен тем, что в нем излагаются некоторые геометрические сведения в виде рецептов, как решаются задачи на определение расстояний, недоступных для непосредственного измерения.

Следующая по времени геометрическая рукопись относится к 1629 г., которая входила в «Книгу сошного письма» и имела название «О земном верстании, как земля верстать». Вся рукопись была посвящена вычислению площадей. При этом любые очертания полей предлагалось представлять треугольниками, трапециями, квадратами и прямоугольниками.

По мере развития естественных наук, и прежде всего математики и физики, совершенствовались и геодезические работы. Дальнейшему их развитию способствовало изобретение зрительной трубы с сеткой нитей и метода триангуляции. С этого времени значительно повысилась точность съемочных работ.

Первые съемки для картографирования России в соответствии с Указом Петра I (1672 – 1725 гг.) были начаты в 1720 г. По результатам этих работ был составлен первый «Атлас Всероссийской империи», изданный в 1734 г. В него входили генеральная карта России и 14 карт отдельных губерний.

Постановке техники измерений на научную основу способствовала одна из самых замечательных книг по математике «Арифметика» Л. Ф. Магницкого (1669 – 1739 гг.), изданная в1703 г. и содержащая изложение арифметики, основ алгебры, тригонометрии, астрономии, первоначальные сведения о методах практической геометрии (геодезии), а также навигационные сведения.

Мероприятия Петра I, связанные с заселением Ингерманландии¹ русскими, составление карты России и генеральное межевание² уже проводили на основе новой геодезической техники измерений. Веревки были заменены металлическими цепями, а для измерения углов стали применять астролябии.

Примечания: 1.Ингерманландия — старинное название земель по Неве и Финскому заливу, отвоеванных Петром I у шведов.

2.Генеральное межевание — установление границ частных земельных владений, являющееся государственным мероприятием и проводившееся в интересах землевладельцев с 1766 по 1861 г.

В 1725 г. была организована Русская Академия наук. При ней открылась оптическая мастерская, в задачи которой входило изготовление геодезических приборов (астролябии, ватерпаса с перспективной трубкой—нивелира, астрономических и земных зрительных труб) и различных оптических стекол и зеркал. В 1739 г. был учрежден географический департамент при Академии наук, занимавшийся работами по составлению карт страны. В 1758 – 1763 гг. департаментом руководил М. В. Ломоносов (1711-1765 гг.).

В 1765 г. Екатерина II (1729 – 1796 гг.) своим указом утвердила особую комиссию по государственному межеванию. В 1766 г. были созданы две межевые инструкции: одна для землемеров «Инструкция землемерам, к генеральному всей империи земель размежеванию», другая – для межевых учреждений (губернских канцелярий и провинциальных контор). Утвердив инструкции, Екатерина II написала изречение «Каждый при своем». Впоследствии оно находилось на знаке форменного кепи воспитанников Константиновского межевого института. Исторические источники свидетельствуют, что обучение геодезии («землемерию») проводилось по книге «Молодой геодет, или Первые основания геодезии, содержащие все геодетское знание, предложенное вкратце, изъясненное правилами и примерами», написанной профессором, членом Императорской академии наук С. К. Котельниковым в 1766 г.

Работы по генеральному межеванию в России выявили очевидную нехватку квалифицированных специалистов. Межевики в то время в большинстве своем не имели специального образования и необходимого опыта. Поэтому 25 мая 1779 г. при Межевой канцелярии была организована Константиновская землемерная школа (эту дату видимо следует считать как дату начала развития геодезии как академической науки), с 1819 г. — Константиновское землемерное училище, а с 10 мая 1835 г. Константиновский межевой институт. В 1930 г. на базе землеустроительного факультета создан Московский институт землеустройства, с1992 г. — Государственный университет по землеустройству, а на базе геодезического факультета — Московский геодезический институт, с 1993 г. — Московский государственный университет геодезии и картографии. В целом генеральное межевание длилось почти 100 лет (1766–1861гг.). Оно было проведено в 32 губерниях наобщей площади 300 млн га, причем к 1796 г. была обмежевана большая часть дач — 90,2 % в 23 губерниях на площади около 150 млн га. В среднем за год межевые работы проводили на площади 4,5 млн га и включали около 5000 дач.

В связи с возросшими потребностями армии и морского флота в топографических картах в1797 г. создается Депо карт, при котором в 1811 г. организуется механическая мастерская по изготовлению и ремонту геодезических и топографических инструментов. Начиная с 1817 г., мастерская изготовляла базисные жезловые приборы для линейных измерений. В 1821 г. мастерскую реорганизовали, и она стала называться механическим заведением Главного штаба.

В 1822 г. основан Корпус военных топографов, выполнявший геодезические, топографические и картографические работы военного общегосударственного назначения.

В 1839 г. по инициативе астронома- геодезиста В.Я. Струве (1793 –1864 гг.) была основа Пулковская обсерватория, которая с первых дней стала школой русской астрономии и геодезии. При ней была механическая мастерская, которая изготовляла высокоточные геодезические и астрономические приборы для экспедиций, организуемых Академией наук, Пулковской обсерваторией и Корпусом военных топографов. Выпускавшиеся небольшие серии высокоточных геодезических и астрономических инструментов, свидетельствовали о высоких способностях русских механиков.

С 1842 г. значительно увеличился выпуск геодезических и топографических инструментов для обеспечения большего объема работ, выполнявшихся Корпусом военных топографов, Межевым и другими ведомствами.

В XIX в. начали проводить геодезические работы по построению геодезических сетей иградусные измерения под руководством русских ученых-геодезистов В. Я. Струве, К.Н. Теннера (1783- 1859гг.), и др. Эти работы, отличающиеся по тому времени наивысшей точностью, имели большое научное значение. Они оказали решающее влияние на развитие теории геодезии и методов астрономо– геодезических работ во всем мире.

Развитие в середине Х1Х в. землеустроительных работ, изыскания железных дорог и др. работы вызвали появление значительного количества геодезических инструментов невысокой точности отечественного производства и ввозимых из-за границы. Большие геодезические работы, проведенные при генеральном межевании изавершившиеся изготовлением генеральных уездных планов и губернских атласов, послужили материалом для изготовления карт страны.

В конце Х1Х в. ограниченное финансирование и общая отсталость России в развитии машиностроительной и оптико-механической промышленности были основными причинами прекращения производства отечественных высокоточных инструментов. Механические мастерские занялись только ремонтом высокоточных геодезических инструментов и сборкой инструментов невысокой точности из деталей ввозимых из-за границы. Отставание оптико-механического производства привело к тому, что изготовление 30 и 20-секундных теодолитов было освоено лишь к 1917 г.

В связи с расцветом землеустроительных работ в начале ХХ в., ежегодный выпуск одноминутных теодолитов достиг 2000 шт.

Результаты генерального межевания после реформы 1861 г. были основой земельно-правовых отношений в России до Великой Октябрьской социалистической революции 1917 г. Потребность в геодезических работах была небольшая, и геодезия развивалась очень медленно. Производили геодезические съемочные работы и составлялипланы, как правило, на отдельные небольшие участки владений помещиков икрестьянских общин, вгористой местности Кавказа, а также на крупных земельных массивах Полтавской иЧерниговской губерний. Для измерений углов и линий еще часто применяли астролябии и мерные цепи.

После революции 1917 г. требования к проведению геодезических работ возрастали с каждым годом. Уничтожение частной собственности наземлю и ликвидация крупных землевладенийпотребовали большого объема работ по отводу земель коллективным хозяйствам (совхозам и колхозам), уравнительному распределениюземель между селениями и сельскохозяйственнымиобъединениями, устранению дальноземелья,чересполосицы и др. Возникла необходимость съемки больших площадей,включающихбольшое количество землепользований.

После Гражданской войны для восстановительных мероприятий в народном хозяйстве начали проводить геодезические работы, связанные с обновлениеми составлением карт. Чтобы координировать все геодезические работы, проводимые на территории молодой советской республики, и упорядочить геодезическое и картографическое дело,15 марта 1919 г. Правительством России был издан декрет об учреждении Высшего геодезического управления (позднее Федеральное агентство геодезии и картографии — Роскартография). Работы стали выполнять по единымтехническим инструкциям и наставлениям.

Приведение вединую систему большого числа перекрывающихся съемочных работ, выполняемых различными ведомствами, вызвало изменение техники геодезических измерений иих вычислительной обработки. Возросшие потребности в геодезических инструментах вызвали высокие темпы роста производства инструментов. В 1923 г. вступили в строй заводы «Геодезия» и «Геофизика» по изготовлению теодолитов точности 1' и 30" и других геодезических инструментов, которые положили начало отечественному геодезическому инструментоведению.

Новые требования землеустройства заставили производить съемку рельефа местности специально для сельскохозяйственных целей. Вскоре появился новый вид съемки — аэрофотосъемка, которую в 1927 г. начали применять наУкраине ив Средней Азии. В 1927–1928 гг. в Фергане, Украине и Московской губернии были проведены опытные работы по использованию аэрофотоматериалов (аэрофотоснимков, фотопланов) для составления землеустроительных проектов и перенесенияих внатуру. В результате этих работ установлено, что фотопланы как вотношении полноты и точности, так и в отношении удобств пользования ими при землеустроительных работах имеют ряд преимуществ перед планами наземных съемок. Это объясняется в первую очередь тем, что фотографическое изображение местности позволяет составитьболее детальное иполное представлениео растительности, почве и другихфакторах, которые вместе с экономическими условиями определяют направление развития территории. Массовое внедрение аэрофотосъемки в землеустройстве началось в 30-х годах XX столетия. Этотпериод был крупным переломом вразвитии геодезии не только всельском хозяйстве, но ив народном хозяйстве в целом.

В 1929 г. завод «Геодезия» выпустил 10-секундный универ-сальный теодолит, являющийся первенцем точных отечественных геодезических приборов.

В 1934 г. заводом аэрогеодезических инструментов «Аэрогео-прибор» были выпущены первые образцы отечественных 5-секундных универсальных теодолитов У-5, оптическая система которых была изготовлена из отечественного оптического стекла. Первые попытки нанести деления на стеклянные лимбы в 1932 – 1933 гг. оказались неудачными.

В 1939 г. были проведены подготовительные работы по выпуску оптических теодолитов и в1940 г. выпущены опытные образцы теодолитов со стеклянными кругами с объединением отсчетов в один отсчетный микроскоп и с трубой, имеющей внутреннюю фокусировку.

Во время ВеликойОтечественной воины (1941 – 1945 гг.) геоде-зические работы в сельском хозяйстве продолжали. В послевоенныйпериод восстановление разрушенных и строительство новых городов и сел, заводов, крупнейших вмире гидроэлектростанций иоросительных систем было продолжено.

В 1947 г. заводы оптико-механической промышленности начали серийно выпускать оптические теодолиты ОТС, ОТМ и с просветленной оптикой теодолит ОТБ.

К 1960 г. было завершено созданиекарты масштаба 1: 100 000 на всю территорию страны, а к1970 г. — астрономо-геодезической сети I класса. В 1980-х годах завершена съемка всей территории в масштабе 1: 25 000. Промышленные и сельскохозяйственные районы страны покрыты топографическими съемками вмасштабе 1:10000 и крупнее. Объемы крупномасштабных топографических съемок постоянно увеличиваются.

В настоящее время широко применяют спутниковые технологии, позволяющие с высокой точностью влюбое время определять координаты пунктов геодезических построений. Для этого на высоте около 20 000 км функционирует сеть искусственных спутников Земли. Орбиты спутников рассчитаны так, чтобы влюбой точке поверхности Земли и Мирового океана влюбое время суток можно было принимать сигналы не менее четырех спутников. В настоящее время функционируют космические навигационные системы ГЛОНАСС (ГЛОбальная Навигационная Спутниковая Система, Россия) и NAVSTAR (NAVigation Sattelite providing Time and Range — навигационная спутниковая система, обеспечивающая измерение времени и местоположения, США).

В связи с проводимой в России земельной реформой для целей землеустройства и Государственного кадастра объектов недвижимости основные геодезические работы выполняет Государственный проектно-изыскательский институт земельно-кадастровых съемок (Госземкадастрсъемка), подчиненный Федеральному агентству кадастра объектов недвижимости России (Роснедвижимость) и подразделения Роскартографии. Роснедвижимость и его подразделения в рамках реализации совместного Российско–Швейцарского кадастрового проекта «Москва» в 2003 г. на территории Москвы и Московской области внедрили первую в России спутниковую систему межевания земель, которая будет способствовать продвижению спутниковых технологий в производство. Эта система состоит из Вычислительного центра и 28 референцных (стационарных) станций по приему спутниковой измерительной информации. Площадь обслуживаемой территории составляет около 70 тыс. км². В режиме реального времени точность определения координат пунктов — 1...2см,а в режиме постобработки — до 1 мм.