ПРЕДИСЛОВИЕ

Целью учебника по геодезии является формирование у будущего специалиста четкого представления о методах и средствах составления топографических планов и карт, об использовании геодезической информации для решения инженерных задач при землеустройстве и кадастровых работах.

Данная дисциплина формирует профессиональные и общекультурные компетенции, предусмотренные ФГОС по направлению ВПО «Землеустройство и кадастры».

При работе над учебником авторами был учтен и использован богатейший опыт преподавателей кафедры геодезии и геоинформатики Государственного университета по землеустройству. Первый учебник по геодезии для студентов землеустроительных специальностей был написан в 1958 г. авторским коллективом во главе с заслуженным деятелем науки и техники РСФСР, д.т.н., проф. А.В. Масловым и выдержал 6 изданий.

Работа между авторами распределилась так: А.Г. Юнусов (пп. 1.2, 1.7 —1.9, гл. 3, гл. 4, пп. 5.2, 5.4 —5.6, гл.7, п. 11.1.4, гл. 13; совместно с В.И. Барановым пп. 1.1, 1.6; совместно с А.Б. Беликовым пп. 5.1, 5.3, 6.1, 6.2; совместно с Ю.Ю. Каширкиным п. 5.4.5); А.Б. Беликов (п. 1.5.3, гл. 2, п. 6.3, гл. 8 — И); В.Н. Баранов (пп. 1.3— 1.5; совместно с Ю.Ю. Каширкиным пп. 12.1 — 12.4); Ю.Ю. Каширкин (п. 12.5, приложения 1,2).

Авторы считают своим долгом отметить большой труд рецензентов книги проф. М.И. Коробочкина и проф. Е.К. Никольского.

Авторы с благодарностью примут все пожелания, направленные на улучшение содержания книги.

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ГЕОДЕЗИИ

Предмет, задачи геодезии и ее место среди других дисциплин

Геодезия — наука, объектом изучения которой являются физическая поверхность и внешнее гравитационное поле Земли. Термин «геодезия» образован из греческих слов «део» (гео) — земля и «daiomai (dasomai)» — разделяю и означает «земле разделение». Геодезия возникла в глубокой древности из потребностей землепользования и землевладения.

Современная геодезия — обширная отрасль естествознания, содержащая несколько направлений исследований, включающих: разработку и совершенствование методов и технических средств для измерений на земной поверхности и в ближайшем космическом пространстве; изображение земной поверхности и отдельных ее участков на планах и картах; определение фигуры, размеров Земли и ее внешнего гравитационного поля.

В связи с этим геодезию подразделяют на несколько достаточно самостоятельных научных дисциплин.

Отметим основные из них:

• — геодезия в узком смысле рассматривает методы и технику измерений на местности в локальном районе для построения планов и карт. Совокупность этих работ называют топографической съемкой, или топографией',
• — высшая геодезия рассматривает методы и технику измерений для определения поверхности всей Земли или отдельных, но значительных ее частей. Применение методов высшей геодезии позволяет получать координаты опорных точек на определяемой поверхности и элементы гравитационного поля в единой координатной системе;
• — физическая геодезия, или геодезическая гравиметрия, решает задачу определения поверхности и поля Земли по данным измерений элементов гравитационного поля;
• — космическая геодезия — раздел геодезии, в котором для определения поверхности и поля используют результаты наблюдения
• 4 искусственных и естественных небесных тел;

• — морская геодезия — научная дисциплина, в задачи которой входит создание опорной сети на поверхности или дне океана для обеспечения геофизических съемок прибрежной части Мирового океана и его морей (съемка континентального шельфа) и исследований океанического дна;
• — прикладная или инженерная геодезия — раздел геодезии, в котором рассматривают методы и средства геодезических измерений, выполняемых для обеспечения строительства и эксплуатации различных сооружений, землеустройства, кадастра объектов недвижимости и других направлений хозяйственной деятельности.

Карты, планы, цифровые модели местности и др. материалы, полученные в результате геодезических работ, необходимы для решения задач, связанных с перераспределением и отводом земельных участков во владение и пользование гражданам страны, государственным, кооперативными др. предприятиям, организациям, а также для проектирования новых объектов хозяйственной деятельности. Проектные работы, перенесение проектов в натуру производятся геодезическими методами. Большое значение имеют геодезические работы, предназначенные для обеспечения заинтересованных предприятий, учреждений, организаций, частных лиц сведениями об объектах недвижимости в целях их рационального использования и охраны, регулирования земельных отношений, землеустройства, кадастра недвижимости, установления обоснованной платы за пользование земельным участком и оценки хозяйственной деятельности.

Отдельные разделы геодезии не являются обособленными и тесно связаны между собой. Так, результаты, получаемые средствами космической геодезии, используют во всех остальных разделах, а создаваемая высшей геодезией сеть опорных пунктов служит основой для топографии и инженерной геодезии. В свою очередь, высшая геодезия рассматривает вопросы совместного использования результатов, полученных методами космической и физической геодезии, для наиболее точного определения поверхности и гравитационного поля Земли. Морская геодезия использует методы и результаты высшей и космической геодезии.

Вопросы теории измерений, в том числе и геодезических, рассматривает наука метрология.

Являясь одной из отраслей естествознания, геодезия взаимодействует с другими науками о Земле. Для решения своих задач геодезия привлекает измерения астрономических координат. Отсюда ее тесная связь с геодезической астрономией. Проблема определения фигуры Земли в своей основе является также проблемой астрономии, поскольку размеры Земли и ее орбитального движения вокруг Солнца принимаются в астрономии за единицы измерения расстояний, а период суточного вращения Земли служит осно- 5

вой для установления шкалы астрономического времени. Проблема определения и изучения фигуры Земли в настоящее время является серьезной научной проблемой естествознания, т. к. параметры фигуры Земли с течением времени должны определяться более детально с точностью, удовлетворяющей современным требованиям науки и инженерной практики.

Составление карт, планов и созд ание изображений поверхности Земли (также небесного тела или неба) невозможно без использования методов математической картографии.

Поверхность Земли определяют непрерывно и изображают в виде карт и планов или задают дискретно, определяя координаты опорных точек в единой системе. Изображение поверхности Земли получают также с помощью снимков с самолетов или из космоса. Обработкой аэро- и космических снимков занимается фотограмметрия. Космическая геодезия опирается на теорию движения искусственных спутников, отсюда ее связь с небесной механикой. Изучением океана и, в частности, определением формы его поверхности занимается океанография.

Поверхность Земли и ее ориентировка относительно оси суточного вращения в силу различных причин с течением времени изменяется. Изучение этих изменений является задачей геодинамики, представляющей также один из разделов высшей геодезии.

Исключительно важную роль во всех разделах геодезии играет математика, поскольку ее методы, по определению, позволяют изучать «пространственные формы и количественные отношения действительного мира» (Ф. Энгельс).

Изучением качественных характеристик результатов геодезических измерений (и измерений вообще), законов возникновения неизбежных погрешностей в процессе измерений, разработкой способов вычислений, позволяющих получать оптимальные по точности результаты, занимается теория математической обработки результатов геодезических измерений.

В геодезии широко применяются методы математического моделирования, теории вероятностей, математической статистики и др. Методы прикладной математики в настоящее время являются базовыми при теоретическом обосновании современных способов геодезических измерений и обработки результатов измерений.

Широкое использование в геодезии электронных тахеометров, методов лазерной локации ИСЗ, глобальных систем позиционирования (GPS, ГЛОНАСС), и других методов и приборов, построенных с применением новейших технологий, определило тесную связь геодезии с радиоэлектроникой, оптоэлектроникой, теорией автоматического регулирования и другими отраслями современ-В ной науки и техники.