Глава 9

ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ СЕТЬ. ПОСТРОЕНИЕ И УРАВНИВАНИЕ

§ 59. ИСТОРИЧЕСКАЯ СПРАВКА О ПОСТРОЕНИИ ГОСУДАРСТВЕННОЙ ГЕОДЕЗИЧЕСКОЙ СЕТИ РОССИИ

Началом построения государственной геодезической сети на­ шей страны являются работы К.И. Теннера и В.Я. Струве. В де­ кабре 1815 г. начальник Генерального Штаба (ГШ) и директор Военно-топографического депо (ВТД) генерал-фельдмаршал князь Петр Михайлович Волконский (1772-1852) приказал начать триго­ нометрическую съемку Виленской губернии Российской империи (ныне Литовская Республика). Управляющим Виленской съемки был назначен генерал Карл Иванович Теннер (1783-1860).

В 1816-1819 гг. Василий Яковлевич Струве (1793-1864), впос­ ледствии академик, первый директор Пулковской обсерватории, по поручению Лифляндского экономического общества выполнил ас­ трономо-геодезическую съемку Лифляндии (территория нынешней Эстонии и Латвии). Виленская и Лифляндская съемки положили начало русско-скандинавской дуге меридиана, которую называют дугой Струве. Дуга Струве проходит вблизи меридианов Дерпта (ныне Тарту, Эстония) и Вильно (ныне Вильнюс) и имеет протя­ женность 25°20', собственно русская дуга -20°ЗГ, скандинавская - 4°49'. Южная часть русской дуги от 55°20' с.ш. до 45°20'с.ш. изме­ рена Теннером, ее начальная точка связана с обсерваторией в Виль­ но. Северная часть от университетской обсерватории в Дерпте до Фугленеса (север Норвегии) измерена под руководством Струве и при его участии. В 1830 г. северная и южная части были соединены. На конечных точках дуги Струве установлены пирамиды, на кото­ рых высечены памятные надписи. Пирамида, установленная на южном конце дуги, показана на рис. 9.1.

Теннер составил первую инструкцию по триангуляции и ввел деление триангуляции на 1, 2 и 3 классы. Триангуляция 1 класса состояла из рядов треугольников, триангуляции 2 и 3 классов об­ разовывали сети сгущения внутри рядов 1 класса.

276

Текст надписи:

Южный предел Дуги меридиана 25°2(У от Реки Дуная

до Океана Ледовитого

через Россию, Швецию и

Норвегию по повелению

Августейших Монархов Императоров Александра 1-го Николая Нго

и

Короля Оскара Нго постоянно трудясь

с MDCCCXVl-го по MDCCCXLlI-й год

измерели Геометры трех народов

Широта 45°2(Г2,8"

Рис. 9.1. Памятный обелиск в с. Старо-Некрасовке на южном конце дуги Струве

В 1822 г. под эгидой ВТД был учрежден Корпус военных топог­ рафов (КВТ), одной из основных задач которого было выполне­ ние триангуляции на территории западных губерний Российской империи. Эти триангуляции выполняли разрозненно, по разным программам, с использованием различных исходных пунктов, а обработку измерений выполняли на разных эллипсоидах. Совмес­ тная обработка губернских триангуляций на эллипсоиде Бесселя была начата в 1887 г. военным топографом Константином Василь­ евичем Шарнгорстом (1846-1908). За исходный пункт принята аст­ рономическая обсерватория в Дерпте.

Уравнительные вычисления разрозненных триангуляций были сопряжены со значительными техническими трудностями, приво­ дили к большим (до 20-30") поправкам в углы и выявили необхо­

277

димость проведения триангуляционных работ по единому плану на всей территории съемки.

В конце XIX в. военный геодезист Иллиодор Иванович Померанцев( 1847-1921), начальник КВТ, предложил первую программу государственной триангуляции:

- триангуляция 1 класса образует сеть полигонов, созданных рядами треугольников, ориентированными вдоль меридианов и параллелей; расстояние между рядами составляет 300-500 км, пе­ риметры полигонов - от 1300 до 2200 км;

-в каждом стыке рядов триангуляции 1 класса выполняют из­ мерения базисов, астрономических координат и азимута;

-обработка триангуляции выполняется на эллипсоиде Бесселя;

-за исходный пункт принят центр круглого зала Пулковской обсерватории, геодезические координаты которого приняты рав­ ными астрономическим;

-астрономический азимут в Пулкове служит для ориентирова­ ния линий, примыкающих непосредственно к Пулкову.

Реализация программы Померанцева была начата КВТ в 19081г., но была прервана Первой мировой и Гражданской война­ ми. Корпус военных топографов за 100 лет существования (1822— 1923) определил 3650 пунктов триангуляции 1 класса, 63736 пунк­ тов триангуляции 2 и 3 классов, 3900 астрономических и около 270 гравиметрических пунктов.

Помимо Корпуса военных топографов триангуляционные ра­ боты и съемки местности выполняли Гидрографическое управле­ ние (по берегам морей), Межевое и Горное ведомства, Русское гео­ графическое и Вольно-экономическое общества, Переселенческое управление, Ведомство путей сообщения и другие. В результате деятельности всех геодезических организаций к началу 20-х годов XX в. сети триангуляции покрывали европейскую часть Российс­ кой империи, Кавказ, Финляндию.

После Гражданской войны работы по созданию опорной гео­ дезической сети страны возобновились под руководством образо­ ванного в 1919 г. Высшего геодезического управления (ВГУ). Схе­ ма и программа государственной триангуляции были разработа­ ны Ф.Н. Красовским (программа 1928 г.). Их основным отличием от схемы и программы Померанцева является значительное со­

кращение длины звена, которая в схеме Красовского составляет

1Изотов А.А. Форма и размеры Земли по современным данным. - М.: Геодезиздат, 1950. - 204 с.

278

200-250 км. Уменьшение периметра полигона вдвое позволяет оп­ ределять координаты его вершин в два-три раза точнее и упрос­ тить уравнительные вычисления. Схема Красовского подробно опи­ сана в учебнике [29].

Уже к 1930 г. в европейской части СССР по новой схеме было построено 14 полигонов 1 класса. Эти полигоны для облегчения уравнительных вычислений были объединены в 8 полигонов евро­ пейской части, к которым добавили Уральский полигон. Уравни­ вание девяти полигонов на эллипсоиде Бесселя привело к установ­ лению Пулковской системы координат 1932 г. (СК-32).

Если положить в исходном пункте геодезические координаты В0, L0 равными астрономическим φ0, λ09 (т.е. считать уклонения от­ веса η0 равными нулю), геодезическую высоту Н0 исходного пун­ кта равной его нормальной высоте Н70 (т.е. считать аномалию вы­ соты ζ0 равной нулю) и принять В0= φω L0 = λ0 (или ξ0 = 0, η0 = 0), Η0 = ΗΊ0 (или ζ0 = 0) и малую ось эллипсоида направить параллель­ но оси вращения Земли, референцная геодезическая система коор­ динат будет установлена. Такой способ называется ориентирова­ нием по одному астрономическому пункту.

При ориентировании по одному астропункту существенное вли­ яние на положение референц-эллипсоида оказывают местные укло­ нения отвесной линии и ошибки астрономических определений.

Геодезические координаты исходного пункта астрономо-гео­ дезической сети называют исходными геодезическими датами. В ис­ ходном пункте системы 1932 г., за который принят центр круглого зала Пулковской астрономической обсерватории, геодезические координаты приняты равными астрономическим, а высота геоида равной нулю [14]. Система ориентирована по астрономическому азимуту одной из сторон триангуляции, примыкающей к Пулково.

Поскольку высоты геоида не были известны, обработку триан­ гуляции выполняли методом развертывания, т.е. принимали реду­ цированные к уровню моря базисы равными их проекциям на эл­ липсоид Бесселя.

Наряду с Пулковской системой 1932 г. из-за отсутствия единой астрономо-геодезической сети страны применялись и местные сис­ темы координат: Свободненская на Дальнем востоке, Ташкентская в Средней Азии и другие.

Распространение СК-32 в южные и восточные части СССР про­ должалось рядами триангуляции 1 класса согласно схеме 1928 г.; геодезическими работами руководило Главное управление геоде­ зии и картографии (ГУГК), созданное в 1938 г. К 1940 г. было пост-

279

ТРИАНГУЛЯЦИОННЫЕ РАБОТЫ I КЛАССА К 25-ЛЕТИЮ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ГУ ГК (1944 г.)

280

Рис. 9.2. Схема полигонов триангуляции 1 класса

роено 87 полигонов 1 класса, связавших все местные системы в еди­ ную сеть. Схема 87 полигонов приведена на рис. 9.2.

В1932 г. в стране была начата общая гравиметрическая (маят­ никовая) съемка. Использование этой съемки в геодезических це­ лях стало возможным благодаря разработанному М.С. Молоденским методу астрономо-гравиметрического нивелирования.

Кконцу 30-х гг. в СССР построена астрономо-геодезическая сеть, образовавшая, по словам Ф.Н. Красовского, новый тип гра­ дусных измерений, включающих астрономические, геодезические и гравиметрические наблюдения.

К1940 г. Александр Александрович Изотов (1907-1988) под руководством Ф.Н. Красовского определил параметры эллипсои­ да, наиболее подходящего к геоиду на территории СССР. Некото­ рые детали вывода параметров эллипсоида, получившего название эллипсоида Красовского, приведены в § 61. Применение астроно­ мо-гравиметрического нивелирования позволило найти геодезичес­ кие высоты над эллипсоидом Красовского и редуцировать базисы

кего поверхности.

В1942-1945 гг. в ЦНИИГАиКе выполнено уравнивание 87 полигонов на эллипсоиде Красовского с применением метода проектирования. Полученные в результате уравнивания коор­ динаты пунктов триангуляции образовали Систему координат 1942 г. (СК-42). Исходным пунктом СК-42 также был выбран центр круглого зала Пулковской обсерватории. В 1947-1948 годах был издан Каталог пунктов триангуляции 1 класса.

Программа построения государственной геодезической сети рег­ ламентировалась Положениями о государственной геодезической сети СССР. В Положении 1939 г. закреплены схема и программа, разработанные ранее Красовским. Это положение ориентировано на обеспечение топографических съемок масштаба 1:10 000. Перво­ начальный проект новой схемы и программы построения государ­ ственной геодезической сети (ГГС) разработан в ГУГК и опублико­ ван в 1948 г. С целью повышения точности передачи координат пред­ полагалось уменьшить по сравнению с положениями 1939 г. периметры полигонов 1 класса до 800 км, а стороны треугольников до 20-25 км. Последующие изменения в схеме и программе построе­ ния государственной геодезической сети закреплены в Положениях о ГГС 1954 г. и 1961 г., описанных в учебнике [29] и Инструкции о построении государственной геодезической сети СССР, 1966 г.

Построение сети 1 класса было завершено к 1960 году. Это обеспечивало картографирование страны в масштабе 1:100 000.

К1985 году на всей территории СССР завершено построение сетей

2 класса.

281

Современная астрономо-геодезическая сеть (АГС) образова­ на, в основном, триангуляцией 1 и 2 классов; из 164 тысяч пунктов АГС полигонометрию представляют всего 340 пунктов и трилатерацию - 280 пунктов. Длина звена триангуляции 1 класса составля­ ет 150-200 км, в среднем - 167 км. Звенья образуют систему полиго­ нов 1 класса с периметрами 800-1000 км.

На северо-востоке страны - на Чукотке и Камчатке - триангу­ ляция 1 класса проложена в виде сплошной сети треугольников с длинами сторон 50—70 км.

Сети 2 класса построены в виде сетей треугольников, заполня­ ющих полигоны 1 класса. В середине полигона измерены базисные стороны с азимутами Лапласа на концах. Помимо этого, в райо­ нах, где не было полигонов 1 класса, сети 2 класса создавались в виде самостоятельных сплошных сетей. Длины сторон в сетях 2 класса колебались от 7 до 20 км, составляя в среднем 12-13 км.

Практически одновременно с завершением построения класси­ ческой астрономо-геодезической сети методами космической гео­ дезии были созданы доплеровская и космическая геодезическая сети.

Доплеровская геодезическая сеть (ДГС). Для укрепления астро- номо-геодезической сети в ее слабых местах, к которым относили регион Каспийского моря, северные районы и остров Сахалин, в 1984-1993 гг. создана каркасная спутниковая геодезическая сеть. При ее построении использованы наблюдения ИСЗ американской навигационной (доплеровской) спутниковой системы TRANSIT спутниковыми геодезическими приемниками типа СМА-722В и СМА-761. Эта сеть состоит из 162 пунктов, 136 из которых совме­ щены с пунктами АГС. Расстояние между пунктами ДГС в среднем составляет 500 км. На территории России расположены 110 пунк­ тов ДГС, на территории стран Восточной Европы 31 пункт.

Космическая геодезическая сеть (КГС). Топографическая служба Вооруженных Сил в 1985 г. создала постоянно функционирующую космическую геодезическую сеть. КГС основана на фотографических, доплеровских, радиодальномерных, лазерных и альтиметрических наблюдениях геодезического спутника ГЕО-ИК(ГЕОдезический Из­ мерительный Комплекс), а также наблюдениях спутников ГЛОНАСС и ЭТАЛОН. На территории бывшего СССР закреплены 30 пунктов КГС, из них на территории России - 26 пунктов. Расстояние между пунктами КГС составляет в среднем 1000 км.

Таким образом, к концу XX в. на территории России разными методами созданы сопоставимые по точности независимые геоде­ зические сети - астрономо-геодезическая, доплеровская геодезичес­ кая и космическая геодезическая.

282