2. История геодезии и топографии

Летний и зимний тропики – параллели, связанные с летним и зимним солнцестоянием (22 июня и 22 декабря)

Линии, на которых Солнце оказывается в зените один раз в год - в день солнцестояния

Равноденственная линия, на которой в полдень 23 марта и 23 сентября гномон не отбрасывает тени, а Солнце в зените

Равноденственная линия является одновременно "экваториальной"

Карта "Ойкумены" - обитаемого мира по Эратосфену (II век до н.э.) с меридинами и параллелями

Идея шарообразности Земли и её научное обоснование

Возникновение и истоки научного направления

Древняя Греция

ИТОГИ

Гелиоцентрическая гипотеза Аристарха Самосского

Определение размеров Земли

Использование разделительных линий и координатных сеток

Направление тени в гномоне показывает время дня, а её длина

– время года

Отношение длины гномона к длине отбрасываемой тени определило первые три широтные линии

Солнечные часы с гномоном

Современное состояние (XX - XXI век)

Древнекитайский компас и гномон (Солнечные часы)

Эратосфен Киренский (276 – 195 гг. до н. э.) – математик, астроном и географ, хранитель Александрийской библиотеки предлжил первый достоверный

метод определения длины дуги земного меридиана и определил размеры Земли

Примеры гидротехнических работ и сооружений древних

Для ориентирования в пространстве, знания положения объектов относительно друг друга и умения определять расстояния и высоты

необходимо иметь отправные точки и линии на шарообразной планете и

инструменты для измерений

Бурное развитие в XX веке авиации и фотографии привело к возникновению Аэрофотогеодезии

и формированию методов

топографического дешифрирования аэрофотоматериалов

Ирригация в Древне Египте

Висячие сады Амитис в Месопотамии

Немецкая аэрофотосъёмка города Калинина в 1942 году

Астроном и математик Аристарх Самосский (около 310 – 230 гг. до н. э.) первым выдвинул гелиоцентрическую гипотезу

"Земля движется по наклонной окружности и в то же время вращается вокруг своей собственной оси"

Древнейшие "водные" цивилизации

Одна из первых карт местности

Резба по кости мамонта (15 000 лет до нашей эры)

Древняя Греция

С запуском СССР в 1957 году первого искусственного спутника Земли появилась возможность создавать космические геодезические построения

Возникло новое направление – космическая геодезия

Способность к художественной передаче окружающего мира (рисование и резьба)

Связь с природой первобытного человека – ориентирование на местности, запоминание знакомых черт окружающего ландшафта

Предпосылки возникновения

Кочевой образ жизни первобытных народов и преодоление ими больших (тысячи километров) расстояний

22 июня в Александрии солнце отклонено от зенита на 7˚12΄ – 1/50 окружности

Расстояние между городами было измерено по движению верблюжьего каравана – 5000 стадий (~ 800) км

В Сиене (Асуан) 22 июня Солнце освещает дно колодцев т. к. оно в зените

Значения земного меридиана (~ 39700 км) и радиуса (~ 6287 км)

С 60-х годов прошлого века в СССР и США начали разрабатываться

спутниковые навигационные системы

Результатом этих разработок стало появление глобальных систем позиционирования, позволяющих устанавливать местоположения объектов в любой точке на Земле, в любое время суток и практически не зависимо от метеоусловий

Постепенное накопление астрономических, геометрических и географических знаний

Учебник "ТОПОГРАФИЯ"

Часть 1 Глава 1

Параграфы 1.1 и 1.2

Появление

спутникового геодезического оборудования,

не требующего прямой видимости, минимизирующего ошибки наблюдения и позволяющего обрабатывать большие объёмы данных

Философ и математик Пифагор Иониец (570—490 гг. до н. э.) первым выдвинул

идею шарообразности Земли

Философ и мыслитель Аристотель (384 – 322 гг. до н. э.) предложил умозрительные решения и и научные объяснения этой теории

Изобретение и применение новых инструментов и технологий (компаса, гномона, водяного уровня, астрономических методов определения координат)

Проведение гидротехнических работ (мелиорирование болотистых заливных земель по берегам рек возведение дамб, создание систем ирригации и осушения)

Итоги периода

Беспилотный летательный аппарат (БПЛА) или Дрон

Измерения на местности в Древем Египте

Появление и развитие государственного аппарата (сбор налогов требовал точного установления границ земельных наделов и описания местности)

Лазерный сканер

Лазерное сканирование – современный метод сбора и регистрации пространственных данных с возможностью 3D моделирования

Цифровая аэрофотокамера

Переход от оптико-механических инструментов к электронно-оптическим и автоматизированным приборам

Становление и развитие научного напровления

Картина мира по Козьме Индикоплову (VI век)

Западная Европа Эпоха Возрождения

Экспедиция Фернана Магеллана

Градусные измерения

Топографическая съёмка

История геодезии и топографии

Французкий астроном Жан Пикар, применив метод триангуляции, впервые успешно измерил длину дуги меридиана между Парижем и Амьеном

Длина одного градуса меридиана оказалась равной 111,21 км, то есть всего на 0,03 км больше принятой в настоящее время

Первое в истории человечества кругосветное плавание

Физическое доказательство правильности гипотезы о шарообразности Земли

Благодаря передовым знаниям о форме и размерах земли, применению новых инструментов (мензула, зрительные трубы с сетками нитей, верньер) и методов (триангуляция) топографическая съёмка ведётся практически во всех крупных странах Европы

1669–1670

1519–1522

1533

1687

Конец XVIII века

Теоретическая геодезия

Метод триангуляции

Фламандский математик и картограф Гемма Реньер Фризиус впервые предложил и описал метод триангуляции

Английский учёный И. Ньютон (1642 - 1727 гг.) в своей работе "Математические начала натуральной философии" показал, что фигурой равновесия однородного жидкого тела, все точки которого подвержены взаимному притяжению, является шар

А однородного вращающегося жидкого тела – эллипсоид вращения с малым сжатием

Триангуляция (лат. triangulum – треугольник) – построение на местности системы смежных треугольников, в вершинах которых измеряются все углы и одна из сторон, что значительно повышает точность топографо-геодезических работ

Топографическая съёмка в XVI веке при помощи компаса и счетчика числа оборотов колеса кареты

Шагомер (одометр)

Портативный компас

Топографичеие инструменты XVIII века

Полукруг для измерения углов

Планшет с компасом

Кругосветная экспедиция Ф. Магеллана и Х.С. Элькано в 1519 – 1522 году

Покрытие территории Европы и Азии топографическими картами в конце XIX века

На V Международном географическом конгрессе в Вене в 1891 году было принято решение о создании

карты всей суши в едином масштабе и одним способом

«Международная миллионная карта мира – 1/М»

Российская Империя

Фигура Земли

Градусные измерения показали, что расхождения в параметрах эллипсоидов связаны со сложной формой планеты, которая может быть более точно представлена

трёхосным эллипсоидом

Но и он является лишь приближённым отображением формы Земли, названной Геоидом

Повсеместные градусные измерения по всему миру (Европа, Россия, США, Индия и Африка)

Каждое крупное градусное измерение сопровождается

выводом новых размеров земного эллипсоида

Градусные измерения

Депо карт

Эпоха Петра I

Создание учебных заведений и подготовка специалистов – в 1701 году была создана Школа математических и навигацких наук

В 1720 году принято решение о планомерной инструментальной съёмке всей России

Полевые измерения впервые основывались на геометрии и применении геодезических инструментов

Павел I в 1797 году учредил Депо карт

В 1822 году был преобразован в Корпус военных топографов

Корпус занимался производством всех астрономических и тригонометрических работ, топографо-геодезическими съёмками и изданием карт на территории Российской Империи

1816–1855

Начало XVIII века

1765

1796

Манифест Екатерины II

Дуга Струве

Обнародован «Манифест о генеральном размежевании земель во всей Империи»

Впервые каждое отдельное землевладение независимо от величины его площади межевалось с ведением строгих геодезических измерений на местности, результатом которых являлась карта крупного масштаба 1:8 400 (100 саженей в 1 дюйме)

Крупнейшее в истории XIX столетия и первое русское градусное измерение (вдоль 25˚ в. д.), проведённое с целью определения параметров Земли, её формы и размера

Создана под руководством астронома В.Я. Струве и военного геодезиста К.И. Теннера

Предстовляет собой сеть из 265 триангуляционных пунктов, протяжённостью более 2820 км (1/14 окружности меридиана)