Предмет и задачи геодезии

«Дабы познать что-либо, следует ответить

на четыре вопроса: есть ли это? что это?

каково это? почему это?»

Абу-Юсуф Якуб бну-Исхак аль-Кинди (IX в.)

Вам предлагается, уж коли Вы решили познать геодезию, поискать ответы на все поставленные вопросы. Но автор сразу предупреждает, что дело это бесполезное. Не найдете Вы всех ответов на все эти вопросы в этом учебнике. Да и в любом другом, поэтому автор не беспокоится за отсутствие абсолютного качества своего труда. А попытаться поискать надо. Необходимо. Полные же ответы, возможно, найдете Вы сами, в большей части даже и самостоятельно, в практической жизни рядом с избранной Вами геодезией и маркшейдерией.

Вопросы, рассмотренные в учебнике, являются одними из основных для различных, но родственных специальностей: геодезия, прикладная геодезия, топография, геодезия в строительстве, маркшейдерское дело, земельный и городской кадастр и др. В связи с этим изучение многих вопросов, которые связаны с производством геодезических работ различного назначения, распределено практически на весь период обучения: геодезические и маркшейдерские приборы; геодезические работы в строительстве; геодезические разбивочные работы; методы наблюдений за деформациями сооружений; уравнивание геодезических построений и др. Поскольку учебными планами предусматривается изучение геодезии на младших курсах, то автор при составлении учебника учитывал, что объём подготовки по математике, практическим расчётным работам и др. является недостаточным для полного изложения сравнительно сложных вопросов геодезии. По мере учёбы на старших курсах возникнет необходимость в решении многих геодезических задач при изучении соответствующих дисциплин, что и потребует знания большего объёма высшей математики, математической статистики. Появятся и практические навыки в производстве и обработке геодезических измерений, которые студенты получат на учебных и производственных геодезических и маркшейдерских практиках. Для некоторых из Вас такая необходимость возникнет и на производственной работе ещё во время обучения на старших курсах. Здесь имеется в виду, что потребность в пользовании настоящим учебником у Вас будет проявляться в течение всего периода обучения, да и в дальнейшей производственной деятельности соответствующего направления.

Принято определять, что геодезия изучает форму и размеры Земли. В общем, широком смысле слова – это так. Вместе с тем, геодезия, как обобщающее понятие, включает в себя большое число связанных с ней дисциплин. Таких, например, как инженерная геодезия, топография, картография, аэрофотосъемка, стереофотограмметрия, высшая геодезия, теоретическя геодезия, маркшейдерия, морская геодезия, морская (акваториальная) маркшейдерия и др. В этом смысле название курса геодезия является не совсем правомерным как с точки зрения содержания, так и по объёму учебных часов, предусмотренных учебным планом. Поэтому объектом изучения данной дисциплины является только сравнительно небольшой круг вопросов геодезии, знание которых необходимо специалистам при выполнении геодезических работ. Основными из них являются: топографические работы, нивелирные работы, геодезические разбивочные работы, составление топографических планов местности, работа с топографическими картами и планами, уравнительные вычисления.

На старших курсах геодезических и части горных специальностей (маркшейдерское дело) изучается дисциплина фотограмметрия, являющаяся также одним из разделов геодезии.

Целью изучения дисциплины геодезия является получение общего представления о её задачах и проблемах в целом, получение практических навыков в производстве основных геодезических работ, в обработке результатов измерений и их использовании для решения различных инженерных задач. И, поверьте, это лишь малая доля всего того, что относится к геодезии. Это – первая основа, тот самый «камень, который отвергли строители, и который«сделался главою угла…» (Ев. от Матфея 21:42). Мы уж будем понимать под строителями тех, кто не связал свою жизнь с геодезией и маркшейдерией, избрал другую дорогу. Но то, что геодезия – камень, что она является главой угла – несомненно, потому что с этим камнем связана вся жизнь цивилизованного человечества. И, надо сказать, камень этот тяжелый, начиная с учёбы, и потом, в трудовой деятельности.

В соответствии с содержанием отдельных разделов геодезии, в настоящем учебнике рассматриваются отдельные вопросы топографии и инженерной геодезии, а также и другие вопросы, необходимые для полного понимания содержания указанных выше дисциплин. Вообще говоря, все перечисленные выше дисциплины правильно было бы называть со словом «общий» (общая топография и т.п.), поскольку сами по себе эти указанные отдельные курсы довольно большие и сложные. Для реализации же цели изучения геодезии студентами указанных выше специальностей автор попытался преподнести основной материал по возможности в сжатом виде, проиллюстрировать, тоже по возможности, примерами решения многих геодезических задач, встречающихся на практике. Очевидно, что в таком сжатом по времени курсе невозможно охватить весьма большой круг геодезических задач, которые приходится решать на производстве не только геодезистам, но и маркшейдерам, при проведении геологических поисков и разведки месторождений полезных ископаемых и др. Например, при строительстве инженерных сооружений различного назначения (зданий, мостов, дорог, подземных выработок и т.п.), съёмке текущих изменений при открытой и подземной разработке месторождений полезных ископаемых, обслуживании геологоразведочных предприятий, создании опорной и съёмочной сетей местного значения, наблюдениях за деформациями земной поверхности и инженерных сооружений и мн.др. В связи с этим, целью настоящего учебника является обучение основным приемам ведения геодезических работ и обработки данных геодезических измерений, а также формирование навыков и умения в решении различных инженерно-геодезических задач в соответствии с действующими на предприятиях методиками, руководствами и инструкциями.

Геодезия как наука, повторим, занимается изучением формы и размеров Земли в целом и отдельных ее частей.

Изучением общей формы и размеров Земли, а также ее отдельных частей, для которых необходимо учитывать кривизну Земли, исследованиями ее внешнего гравитационного поля занимается высшая геодезия, теоретическая геодезия. Кроме этого, к высшей геодезии относятся также следующие вопросы: построение Государственных геодезических сетей (ГГС); определение координат точек земной поверхности в единой системе координат; те же самые вопросы определения координат с помощью спутниковых навигационных систем; изучение вертикальных и горизонтальных движений земной коры; изучение фигур планет Солнечной системы, а также их гравитационных полей и др.

Исследование малых участков, элементов физической поверхности и расположенных на ней объектов естественного и искусственного происхождения, способов отображения этой поверхности на плоскости, относится к топографии. Инженерная (прикладная) геодезия, как часть топографии, изучает методы специальных геодезических работ, выполняемых при изыскании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений. Аэрофотосъемка и фотограмметрия в сочетании с аэрофототопографией, фототопографией и цифровой фотограмметрией позволяют разрабатывать методы создания топографических карт и планов по фотографическим и цифровым изображениям, полученным с летательных аппаратов или в результате наземной фототеодолитной съемки.

Геодезия использует результаты измерений, полученных при гравиметрической съемке, пользуется исследованиями космической геодезии, астрономии, небесной механики. Расчетный аппарат геодезии базируется на знании высшей математики и математической статистики. Большая связь геодезии с геодезическим приборостроением, в основном и определяющем, чаще всего, точность измерений.

Изучение формы и размеров Земли является не только научной задачей. Данные исследований позволяют обеспечивать, кроме того, создание на поверхности Земли сети точек с известными координатами, что являлось и является весьма важным для топографии, картографии, а также для обороны страны. При использовании спутниковой навигации знание фигуры и размеров Земли позволяет с высокой точностью определять текущие координаты неподвижных или подвижных объектов.

О чем бы хотелось ещё сказать. Этот параграф нужно, скорее, отнести не в начало, а в конец книги, в т.н. послесловие. Оно ещё будет у Вас впереди. Вы пока хорошо не представляете себе, вероятно, что это за штука такая – геодезия, а Вам автор преподносит дополнительно такие страшные слова, как маркшейдерия, топография, фотограмметрия, да ещё и цифровая фотограмметрия и прочее. Хотя слово цифровой (цифровая)Вам хорошо знакомо. Цифровой фотоаппарат как раз и нужен в геодезии для фотографирования земной поверхности с целью получения её изображения на топографических картах или планах.Но ничего опять же страшного – захочется, так Вы и после возвратитесь к этому параграфу, услышав, например, при изучении маркшейдерии хорошо знакомое Вам слово – геодезия. Знакомое не по наслышке, а выстраданное на первом курсе при выполнении расчётных работ, в которых, почему-то, невязки (а пока их можно назвать знакомым Вам словом – ошибки или погрешности, об это тоже будет сказано особо) получаются такими большими. Надо стараться при работе помнить о том, что большие невязки (ошибки, погрешности) – это, чаще всего, наше незнание, наш малый опыт, наша небрежность, наше невнимание. То есть большую невязку (ошибку, погрешность) делаем мы сами, своими руками, своими действиями, и теория вероятностей не имеет к ней практически никакого отношения.