Краткая история развития высшей геодезии

Во всех странах становление и развитие основных геодезических работ было связано с необходимостью картографирования территории государства. Так, в 16 столетии была составлена первая русская карта на Европейскую часть Московского государства, известная под названием «Большой чертеж». Исходными материалами при этом служили схематические чертежи, составляемые по отдельным районам на основе опросов, поэтому естественно такие карты содержали значительные искажения и ошибки.

При Петре 1 в 1721 г. была создана первая в России Инструкция по топографо-геодезическим работам. Она устанавливала геодезические работы, которые надлежало выполнять при съемках местности. Это были первые в России геодезические работы, выполняемые для целей картографирования территории страны.

В то время было принято создавать карты по уездам, которые назывались ландкартами. Геодезической основой каждой ландкарты служил полигон, прокладываемый по границе уезда с помощью астролябии с буссолью и мерной цепи. В каждом уезде или в группе смежных устанавливался свой исходный геодезический пункт, от которого велся отсчет координат в создаваемой сети. Широту исходного пункта определяли из астрономических наблюдений. Между исходным пунктом и геодезическим полигоном, построенным вдоль границы уезда, прокладывались буссольные ходы; в местах их пересечения определялись астрономические широты.

Все работы по составлению ландкарт находились в ведении Сената, который передавал готовые ландкарты в Географический департамент Российской академии наук, где они использовались при составлении географических карт и первой генеральной карты России. С 1775 г. работой Географического департамента руководил М.В. Ломоносов. К концу 18 века на территории России было определено 67 астрономических пунктов. Такого количества астропунктов в те времена не имела ни одна западноевропейская страна.

Первые крупные триангуляционные работы в России были начаты в 1816 г. в западных пограничных районах под руководством известного геодезиста К.И. Теннера. В его работах впервые был реализован основной принцип построения опорных геодезических сетей – принцип последовательного перехода от общего к частному. К.И. Теннер впервые ввел деление триангуляции на классы: 1 класс со сторонами треугольников в среднем около 25 км, 2 класс – 5 – 10 км и пункты 3 класса, определяемые засечками. К.И. Теннер предложил закреплять пункты на местности, а также усовершенствовал методику угловых измерений.

Особо следует отметить важность идеи К.И. Теннера об использовании триангуляции 1 класса не только для картографических целей, но и решения научных задач, связанных с определением размеров земного эллипсоида из градусного измерения по меридиану.

В 1816 г. в Прибалтийских губерниях приступил к градусным измерениям выдающийся русский астроном и геодезист В.Я. Струве, внесший большой вклад в развитие отечественной астрономии и геодезии. В 1830 г. градусные измерения Теннера и Струве соединились и затем были продолжены на север и юг. В 1852 г. эти работы были завершены. Таким образом была получена огромная по тому времени дуга градусного измерения протяженностью по широте в 25⁰20’ от устья Дуная до Северного Ледовитого океана, известная как дуга меридиана Струве, которая неоднократно использовалась учеными при выводах размеров земного эллипсоида, в том числе и эллипсоида Крассовского. В этом ряде триангуляции было определено 13 астрономических пунктов. Угловые и базисные измерения выполнены с исключительно высокой для того времени точностью: с.к.о. угла, вычисленная по невязкам треугольников, составляла 0,6 – 1,5”; ошибка в длине диагонали ряда триангуляции протяженностью почти 3000 км была около 12 м.

В 1822 г. был учрежден Корпус военных топографов (КВТ), сыгравший большую роль в становлении и развитии основных геодезических и картографических работ в России. До 1917 г. КВТ был единственной крупной организацией, занимавшейся созданием триангуляционных сетей и производством топографических съемок. Наибольший объем этих работ был выполнен в западных приграничных районах. Значительные по объему работы были выполнены в Финляндии, на Кавказе, в Крыму, в центральных районах Европейской части России.

За 100 лет своего существования КВТ определил на территории России 3650 пунктов триангуляции 1 класса, 6373 пункта триангуляции 2 и 3 классов.

К началу 20 века был накоплен богатый опыт развития триангуляционных сетей. К этому времени стали выявляться и недостатки этих работ. Основными из них были следующие. Отсутствовал единый план и программа построения триангуляции в масштабе всей страны. Почти все города и промышленные районы не были обеспечены геодезической основой. К началу 20 века основная масса пунктов прежних триангуляций оказалась утраченной, а потребность в геодезической основе возросла. В связи с этим в 1907 г. комиссия под руководством начальника КВТ И.И. Померанцева впервые разработала программу построения триангуляции 1 класса на Европейской части России, которая предусматривала:

1) проложение рядов триангуляции 1 класса по направлению меридианов и параллелей, расстояния между рядами одного направления 300 – 500 км, периметр полигонов 1200 – 1500 км;

2) определение на пересечении рядов (в вершинах полигонов) выходных сторон триангуляции, а на обоих концах каждой из них – астрономических широт, долгот и азимутов;

3) использование в качестве поверхности относимости эллипсоида Бесселя (за исходный пункт принимается центр круглого зала Пулковской обсерватории).

К реализации программы приступили в 1910 г. Осуществлению этой программы в полном объеме помешала первая мировая война. С 1910 по 1917 г. велись разрозненные работы по созданию трех полигонов триангуляции 1 класса. К 1917 г. топографо-геодезическая изученность территории составляла всего 13%.

15 марта 1919 г. Ленин подписал декрет «Об учреждении Высшего геодезического управления». В решении задачи построения опорной геодезической сети СССР большую роль сыграл крупнейший ученый геодезист нашего времени Ф.Н. Крассовский, который разработал и научно обосновал фундаментальную программу построения государственной триангуляции СССР, которая стала постепенно осуществляться с 1925 г.

Согласно программе астрономо-геодезическая сеть СССР строилась в виде рядов триангуляции 1 класса, прокладываемых примерно по направлениям меридианов и параллелей на расстоянии 200 – 500 км друг от друга и образующих замкнутые полигоны периметром 800 – 1000 км.

В каждом пересечении рядов 1 класса, идущим по меридианам и параллелям определяются длина и азимут выходной стороны триангуляции. На обоих концах каждой выходной стороны определялись астрономические широты, долготы и азимуты (пункты Лапласа).

В 1932 г. была начата общая гравиметрическая съемка территории СССР. По предложению Крассовского гравиметрические измерения, выполняемые по специальной программе, стали широко применяться при создании астрономо-геодезической сети и с тех пор являются неотъемлемой частью основных геодезических работ.

В послевоенные годы согласно Основным положениям 1954 – 1961 г., государственная геодезическая сеть СССР является главной геодезической основой топографических съемок всех масштабов. Создается она методами триангуляции, полигонометрии и трилатерации при том или ином их сочетании. Государственная геодезическая сеть подразделяется на сети 1, 2, 3 и 4 классов, различающихся между собой точностью измерения углов и расстояний, длиной сторон сети и очередностью последовательного развития. Основной является сеть 1 класса. Создаваемая в виде полигональной астрономо-геодезической сети; предназначается она для научных исследований, связанных с изучением формы и размеров Земли, ее внешнего гравитационного поля, а так же для распространения единой системы координат на всю территорию страны. Внутри полигонов 1 класса строится сплошная сеть 2 класса. Геодезические сети 2 класса являются основой для развития сетей 3 и 4 классов.

Высоты всех пунктов государственной геодезической сети определяют в основном методом тригонометрического нивелирования; только лишь в равнинной местности применяют геометрическое нивелирование 4 класса.