3. Короткий нарис історії розвитку топографії та геодезії

Геодезія виникла у глибоку давнину. Геодезичними вимірюваннями почали займатись кілька тисячоліть до н. є. в Китаї, Єгипті, Ассіро-Вавілонії. Вони були відомі вже у Ста­родавній Греції, де дістали теоретичне обґрунтування і де були закладені основи геометрії. Грецькими вченими ще в VI-IV ст. до н. є. висловлено думку про кулеподібність Землі. Найбільш точно за тих часів довжину меридіана обчислив Ератосфен (III-II ст. до н.е.). Вона становила близько 39 500 км. Тепер ця величина трохи більша за 40 000 км.

Геодезичні вимірювання для визначення меж, будів­ництва інженерних споруд тощо велись протягом багатьох століть. Водночас розвивались роботи зі створення картографічних зображень різних ділянок земної поверхні. Вони довгий час створювалися за матеріалами окомірних знімань, географічних описів і розповідей мандрівників, а згодом також за даними визначення відстаней по річках і шляхах за часом пересування по ним та вимірювань за допомогою мірних ланцюгів , шнурів і колес, а кутів – за допомогою таких кутомірних приладів, як астролябія і квадрант. З кінця ХII ст. почали застосовувати компас, що дало змогу підвищити точність кутових вимірювань. До 1512 р. відноситься перша письмова згадка про теодоліт – прилад для вимірювання кутів, головною частиною якого була зорова труба. Наступним досягненням у технічному забезпеченні знімань стало застосування з 1590 р. мензули (столика, зручного для фіксування результатів знімання безпосередньо під час проведення робіт).

Новий етап розвитку геодезії пов'язаний з винаходом на початку XVII ст. зорової труби із сіткою ниток у полі її зору, що забезпечувало підвищення точності робіт, які проводилися. До цього ж періоду належить застосування методу тріангуляції для визначення значно більших ніж раніше відстаней. Це стало можливим тому, що безпосередні вимірювання відстаней між двома віддаленими пунктами замінювалися вимірюваннями відносно короткої (базисної) лінії і кутів у певної кількості суміжних трикутників. За отриманими даними потрібна відстань визначалася тригонометричними обчисленнями. Винайдений метод забезпечив підвищення точності робіт з визначення розмірів Землі. У 1687 р. була видана праця І.Ньютона, в якій він обґрунтував сплющеність Землі біля полюсів внаслідок обер­тання навколо своєї осі. Це стало новим поштовхом для геодезичних досліджень: потрібно було перевірити висунуті те­оретичні положення. Значним внеском у їхнє розв’язання були градусні вимірювання довжини меридіана, проведені французькими астрономами і геодезистами.

У 1743 р. вийшла друком робота французького вченого А.К. Клеро, яка містила теорію зв’язку між розподілом сили ваги на поверхні Землі та її стисненням, що сприяло підвищенню точності визначення форми планети.

З середини XVIII ст. розпочалися наземні топо­графічні знімання на геодезичній основі, створеній методом тріангуляції. Але одночасно з інструментальним визначенням положення об’єктів місцевості широко застосовувалося і окомірне знімання. Тільки в другій половині ХІХ ст. перевагу віддали геометрично точному зображенню місцевості.

Уточнення параметрів Землі обумовило розробку нових правил зображення сферичної земної поверхні на площині (картографічних проекцій), визначення точності карт, створених на їх основі.

В ХІХ ст. виникла потреба у відносно точному зображенні на картах рельєфу. Перспективний і напівперспективний способи його зображення були замінені способом штрихів, що дозволяв передати разом з іншими характеристиками й стрімкість схилів. У другій половині ХІХ ст. проводяться перші точні роботи з визначення висот точок місцевості геометричним нівелюванням, що дало змогу замінити спосіб штрихів більш точним способом горизонталей, який застосовується й в наш час. Таким чином, зміст карт, створених у другій половині ХІХ ст., наблизився до змісту топографічних карт у сучасному розумінні.

З середини ХХ ст. широкого розвитку набувають аерофотознімальні роботи, що веде до поступового скорочення обсягу наземних знімань. А в останній чверті ХХ ст. все ширшого застосування набуває створення топографічних карт за матеріалами космічних знімань. Разом з тим автоматизуються всі процеси вимірювань і обробки отриманих даних, що у сотні разів підвищило продуктивність праці у порівнянні з попереднім (класичним) періодом.

Вдосконалення геодезичних і топографічних робіт пов'язано таким чином з розвитком теоретичних досліджень, збільшенням точності приладів, вдосконаленням методів вимірювань та їх математичної обробки тощо.

До давніх часів відносимо і початок геодезичних робіт в Ук­раїні. Літописи стверджують, що питанням вимірювання зе­мель приділялась увага ще за часів князів Київської Русі. Напис на так званому Тмутараканському камені, знайденому в 1792 р. на східному березі Керченської протоки, свідчить про те, що в 1068 р. князь Гліб виміряв по льоду шири­ну Керченської протоки. До 1245 р. відносять перший опис дав­ньоруської держави. Така робота неодноразово повторювалась до кінця XVII ст. Описи земель і меж володінь все частіше суп­роводжувались частковими вимірюваннями на місцевості. Прикладом може бути «Книга Большому чертежу» (1627) і «Чертеж Украинским и Черкаським городам от Москви до Крыма» (середина XVII ст.).

Протягом ХVII-XX ст. окремі території України входили до складу різних держав (Московського царства і Річи Посполитої, Російської імперії і Польщі, Австрійської монархії і Австро-Угорської імперії, Радянського Союзу та ін.), що відбилося на нерівномірному розвитку геодезичних і топографічних робіт у різних частинах сучасної території Української держави.

Першим зафіксованим результатом інструментальних знімань вважають карти України, складені французьким інженером і картографом Г.Бопланом за часів перебування на службі у польського короля у 30-40 рр. ХVII ст. Ці карти мали високий для тих часів картографічний рівень, завдяки якому вони неодноразово друкувалися.

З кінця ХVII ст. керуючий орган геодезичних і топографічних робіт на більшій території України знаходиться у столиці Російської держави. Перші інструментальні знімання проводяться вздовж узбережжя Чорного та Азовського морів (1696 р.). Започатковуються державні інструментальні знімання на основі визначення астрономічних координат (1720 р.), які регламентуються інструкціями. Але більшість карт першої третини ХVIIІ ст. створювалися за спрощеними методиками, часто напівінструментальними. Дещо раніше в Петербурзі було засновано Морську академію з класом геодезії (1715 р.) для підготовки професійних кадрів.

Велике значення для розвитку науки мав діючий з 1739 р. Географічний департамент. З 1757 по 1765 р. ним керував геніальний російський вчений М. В. Ломоносов, який деякий час навчався у Києво-Могилянській академії. За роки існу­вання департаменту вийшли у світ перші підручники з геодезії: «Практическая геометрия» С. Назарова, «Молодой геодезист или Первые основы геодезии» С. Котельникова.

У середині XVIII ст. розпочались роботи зі створення топографічних планів міст. Одним з перших був план Києва (1745 р.). У зв'язку з розширенням геодезичних робіт, пов'яза­них з генеральним межуванням володінь (визначенням і закріпленням меж), в 1779 р. у Москві засновано Межову школу, згодом Межовий інститут – найбільший вищий навчальний заклад з підготовки геодезичних кадрів. Значного поширення набули роботи з питань визначення координат астрономічних пунктів, які входили до геодезичної основи знімань. До кінця століття таких пунктів було 67, чого не мала на той час жодна інша країна Західної Європи.

Заслуговує на увагу «Краткое физическое и топографическое описание Таврической губернии» П.С.Полласа, видане у 1795 р., як результат проведення знімальних робіт.

У 1797 р. у Москві створюється Депо карт, яке в 1812 р. перетворене у Військово-топографічне депо, а в 1822 р. – у Корпус військових топографів. З організацією Корпусу обсяг топографічних знімань значно зріс. Геодезичні роботи для створення мереж тріангуляції в південно-західній частині Європейської Росії були розпочаті ще в 1816 р. військовим геодезистом К.І. Теннером. Ці роботи у 1822-1827 рр. у прибалтійських землях здійснював астроном і геодезист В. Я. Струве – засновник і перший директор Пулковської астро­номічної обсерваторії. Згодом роботи були продовжені в північному та південному напрямках. В Україні роботи з питань визначення астрономічних координат ряду пунктів провів А. П. Шидловський, який працю­вав у 40-60-х рр. XIX ст. спочатку в Харківському, а потім у Київському університетах. Результатом об’єднання отриманих даних вимірювань, яким керував В.Я.Струве, було визначення довжини дуги меридіана у 2520 від Північного Льодовитого океану до р.Дунай, яка отримала назву дуги Струве. Відомості про проведені роботи за редакцією В.Я.Струве надруковані у 1861 р.

Проведені роботи з визначення координат астрономічних пунктів і пунктів тріангуляції забезпечили умови для знімань великих територій на геодезичній основі. Наслідком цієї роботи було створення військовими топографами у першій половині ХІХ ст. десятиверстої (масштабу 1:126 000) і триверстої (масштабу 1:420 000) карти території України, яка входила до складу Російської імперії.

Зображення земель Галичини, а потім й Буковини, знаходимо на картах останньої третини XVIII ст., створених австрійською топографо-геодезичною службою. Протягом ХІХ ст. ці карти двічі оновлювалися. Загальний рівень робіт був вищий за російський.

Геодезичні роботи й топографічне знімання на теренах України ши­роко здійснювались і після краху Російської імперії у 1917 р. Одним з перших де­кретів українського уряду був декрет про створення топографо-геодезичної служби (1919), в якому визначено мету, завдання та основні напрямки вивчення країни в топографічному від­ношенні.

Створення у 1922 р. Радянського Союзу, до складу якого увійшла й Україна, обумовило керівництво топографо-геодезичними роботами з єдиного центру, який знаходився у Москві.

Наприкінці 20-х років Ф. Н. Красовський розробив програ­му розвитку державної геодезичної мережі, яка передбачала можливість використання її не тільки на практиці, але й при вирішенні наукових проблем з визначення форми та розмірів Землі. Створена за цією програмою єдина астрономо-геодезична мережа на теренах Союзу не має аналогів у світовій практиці за обсягом робіт і точністю. Науково-дослідні роботи очолив створений у 1928 р. Центральний науково-дослідний інститут геодезії, аерофотознімання і картографії (ЦНДІГАіК), що базувався в Москві. У багатьох вузах були організовані спеціальні кафедри з підготовки топографів і геодезистів.

У 1929 р. проведено перше аерофотографічне знімання для створення топографічних карт. Постійно розширюється обсяг топографо-геодезичних робіт.

Роботи по забезпеченню державних потреб топографічними картами проводяться і на західноукраїнських землях відповідними службами Польщі, Румунії та Чехословаччини. В результаті окремі частини території були забезпечені картами в масштабах від 1:25 000 (в Закарпатській Україні) до 1:100 000. В цілому, до початку Другої світової війни майже вся територія України (разом із землями, возз’єднаними у 1930-40 рр.) мала карти масштабу 1:100 000. Проводилися роботи зі створення топографічних карт масштабів 1:25 000 та 1:50 000, а також масштабу 1:1 000 000.

У 1940 р. групою вчених ЦНДІГАіК під керівництвом Ф. Н. Красовського і за участю О. О. Ізотова обчислені нові розміри Землі, прийняті для геодезичних і картографічних робіт у країні.

Новим досягненням стало завершення у 1945 р. робіт зі створення Державної топографічної карти країни у масштабі 1:1 000 000. В наступні десятиліття тривали великомасш­табні знімання, насамперед на територіях, що інтенсивно розви­вались. Україна першою забезпечила своє народне господар­ство картами масштабу 1:10 000 майже на всю територію (кінець 80-х років). Без карт цього масштабу залишилися в основному гірські райони. Великі досягнення в топографічному вивченні країни стали можливими завдяки широкому впровадженню спочатку аерофотографувальної, а потім і космічної техніки.

Після проголошення України незалежною державою при Кабінеті Міністрів у 1992 р. створено власний керівний орган топографо-геодезичних і картографічних робіт “Укргеодезкартографія”, якому підпорядковуються всі топографо-геодезичні підприємства, картографічне виробництво, науково-дослідні установи, розташовані на її території. Україна має власну базу підготовки топографів і геодезистів вищої і середньої кваліфікації. Територія України повністю забезпечена топографічними картами масштабів від 1:1 000 000 до 1:100 000, майже повністю – картами масштабу 1:50 000, біля 90% її території зображено на картах масштабу 1:25 000. Всі міські населені пункти і промислові зони мають плани масштабів 1:5 000 і 1:2 000. Але попереду робота з вдосконалення змісту карт і планів, їх постійного оновлення задля запобігання старіння їх змісту (тобто зростання невідповідності їх змісту сучасному стану тої чи іншої місцевості) тощо.

Сучасні завдання з проведення топографо-геодезичних робіт, робіт зі створення , оновлення та видання топографічних карт і планів вирішуються з використанням вітчизняного та світового досвіду, за допомогою новітніх технічних засобів: радіонавігаційних систем, електронних радіо- та світловіддалемірів, роботизованих тахеометрів, сканерів, фотокамер та іншого обладнання, виготовленого з широким застосуванням цифрових технологій, що дозволяє оперативно отримувати потрібні для вирішення наукових і практичних питань матеріали високої якості.

Розвитку геодезії і топографії сприяє також активне застосування сучасних астрономічних, радіолокаційних та інших видів дистанційного дослідження (зондування) Землі, обробка отриманих матеріалів з використанням потужних можливостей програмних комп’ютерних продуктів і Інтернет-технологій тощо.

Контрольні запитання

1. Що відображає топографічна карта?

2. Яка роль геодезії у створенні топографічних карт?

3. Які основні етапи розвитку топографії та геодезії?

4. Які здобутки у топографічному вивченні території України?