Geodezja — co to takiego?

EGIPCJANIE nazywali ich „rozciągaczami sznura”. O kim mowa? O starożytnych mierniczych, którzy po rokrocznym wylaniu wód Nilu zajmowali się ponownym wyznaczaniem granic działek w celach podatkowych. Byli zatem poprzednikami dzisiejszych geodetów.

Geodetów często widuje się tam, gdzie budowane są drogi i wznoszone różne obiekty. Może się jednak zastanawiasz, co to właściwie jest geodezja.

Jak powiedziano w książce Science and Technology Illustrated (Ilustrowany podręcznik nauki i techniki), „geodezja ma dwa główne zadania: 1) wyznaczać i notować położenie istniejących obiektów, by na podstawie zgromadzonych danych można było sporządzać mapy bądź plany; lub odwrotnie, 2) ustalać punkty w celu wytyczenia granic albo odpowiedniego rozplanowania budowy, zgodnie z powstałym projektem czy planem. Dzięki pomiarom geodezyjnym wyznacza się punkty na ziemi, pod nią, a nawet nad jej powierzchnią”.

Historia geodezji

Pierwszym wydzielonym obszarem ziemi był oczywiście ogród Eden. Sprawozdania biblijne donoszą też, że później w starożytnym Izraelu działali geodeci, wyznaczający granice posiadłości. W Księdze Przysłów 22:28 czytamy: „Nie cofaj dawnej granicy, którą wytyczyli twoi praojcowie”. Rzymianie zaś wierzyli w boga Terminusa, mającego strzec granic. Jego symbolem był kamień.

Rzymskie drogi i akwedukty, z których wiele zachowało się do dziś, świadczą o niezwykłych umiejętnościach ówczesnych geodetów. Dysponując jedynie skromnym sprzętem, starożytni mierniczowie osiągnęli imponujące rezultaty. Około roku 200 p.n.e. grecki astronom, matematyk i geograf Eratostenes obliczył długość południka ziemskiego.

Mniej więcej w roku 62 n.e. Heron z Aleksandrii w dziele Dioptra pokazał, jak w pomiarach geodezyjnych wykorzystywać geometrię („geometria” dosłownie oznacza „mierzenie ziemi”). Między rokiem 140 a 160 n.e. Klaudiusz Ptolemeusz, stosując metodę Hipparcha, wyznaczył współrzędne geograficzne około 8000 miejsc na ziemi.

W XVIII wieku przedstawiciele czterech pokoleń rodziny Cassinich zakończyli pierwsze naukowo prowadzone pomiary geodezyjne Francji i stworzyli mapę La Carte de Cassini. Jak wyjaśnia książka The Shape of the World (Kształt świata), „Francja przewodziła w rozwoju kartografii, następne  miejsce zajmowała Wielka Brytania, a tuż za nią były Austria i Niemcy. Na początku XIX wieku zaczęto również sporządzać mapy innych krajów europejskich”. W roku 1817 podjęto topograficzne pomiary w Indiach, mające umożliwić wykonanie dokładnych map. Pracami kierował George Everest, którego nazwiskiem nazwano najwyższą górę świata.

Warunki pracy pierwszych geodetów niejednokrotnie dalekie były od ideału. Książka Historical Records of the Survey of India (Relacje historyczne o pomiarach Indii) donosi, że do roku 1861 mierniczych zdziesiątkowała febra i zaledwie co siedemdziesiąty powrócił do Anglii. Inni geodeci byli atakowani przez dzikie zwierzęta lub głodowali. Mimo to wielu pociągała perspektywa pracy w terenie i związana z tym spora doza niezależności.

Pewna grupa indyjskich mierniczych zyskała rozgłos z powodu niezwykłego wyczynu, jakiego dokonała w Nepalu i Tybecie. Rozporządzenia i rozmaite prawa zabraniały obcokrajowcom wjazdu do tych państw, więc by się tam dostać, geodeci przebrali się za buddyjskich lamów. Przygotowując się do tego tajnego zadania, każdy z nich uczył się stąpać z dokładnością 2000 kroków na milę. A do sumowania kroków i obliczania odległości służył im różaniec składający się ze 100 koralików.

Geodezją do pewnego stopnia zajmowały się niektóre znane osobistości, na przykład amerykańscy prezydenci George Washington, Thomas Jefferson i Abraham Lincoln. Czasami nawet sukcesy polityczne Lincolna przypisuje się jego pracy mierniczej, umożliwiała mu bowiem bliski kontakt z rodakami.

Geodezja dzisiaj

Prace geodezyjne wykonywane w naszym otoczeniu zazwyczaj służą trzem celom. Pozwalają na przykład ustalić granice działek. Kiedy trzeba podzielić grunt pod budowę domów, ulic, dróg lub autostrad, zajmują się tym geodeci, którzy potem sporządzają odpowiednie plany.

Inny dział geodezji, zwany topografią, wiąże się z pomiarami i opisem rzeźby terenu, a także ustalaniem położenia dróg, ogrodzeń, drzew, budynków, instalacji i tym podobnych. Inżynierowie budownictwa lądowego, architekci oraz inni specjaliści potrzebują dokładnych danych dotyczących ukształtowania terenu. Dzięki temu mogą kreślić odpowiednie plany i umiejętnie wykorzystać istniejące warunki.

Po przygotowaniu projektów i planów oraz uzyskaniu pozwolenia na budowę konieczne jest dopilnowanie odpowiedniego usytuowania poszczególnych elementów na działce. Na tym etapie do pracy przystępują geodeci budowlani. Wyznaczają wszystkie niezbędne punkty i linie oraz wytyczają obiekt w terenie, tak by robotnicy wykonali wszystko zgodnie z ustaleniami.

 Pomiarami lokalnymi, mniej więcej do 20 kilometrów, zajmuje się geodezja niższa. Jeżeli jednak dotyczą większych obszarów, trzeba uwzględniać kulisty kształt ziemi. Zazwyczaj wykorzystuje się wówczas krajowy układ współrzędnych. * Praca taka wymaga niezwykłej precyzji.

We współczesnej geodezji zaczęto też stosować satelitarne metody wyznaczania pozycji. Za pomocą niewielkich przenośnych urządzeń geodeci potrafią szybko i bardzo dokładnie określić położenie dowolnego punktu na kuli ziemskiej. Do innych, mniej znanych technik geodezyjnych należą fotogrametria (wykorzystująca zdjęcia wykonane za pomocą specjalnych aparatów umieszczonych na satelitach) i hydrografia (opisująca linię brzegową, a także głębokość i ukształtowanie dna rzek, jezior, mórz oraz innych zbiorników wodnych).

Dlaczego ważna

W roku 1937 oddano do użytku most Golden Gate w Kalifornii. W roku 1991 ponownie dokonano jego pomiarów geodezyjnych. Gdyby za jakiś czas nastąpiło trzęsienie ziemi i most się nieco przesunął, można będzie określić powstałe naprężenia i podjąć działania w trosce o stabilność budowli oraz bezpieczeństwo publiczne. A pewien ośrodek narciarski w stanie Vermont przedsięwziął środki na mniejszą skalę — zatrudnił geodetów, by poprawić bezpieczeństwo na trasach zjazdowych i stworzyć warunki odpowiadające światowym standardom.

Ponadto dzięki informacjom uzyskanym ze zdjęć satelitarnych władze chińskie mogą monitorować zmiany w skorupie ziemskiej i starać się zmniejszać tragiczne żniwo trzęsień ziemi. * Geodeci niewątpliwie brali też udział w pracach przy budowie twojego domu, biura, szkoły czy drogi, którą jeździsz.

Geodeci mają zatem realny wpływ na nasze życie. Różnymi sposobami — od rozciągania sznura po wykorzystywanie satelitów — mierzą i próbują uporządkować nasz skomplikowany świat. Dopóki wznosimy budowle i poznajemy nasze otoczenie, dopóty będą nam potrzebni. Kiedy więc następnym razem zauważysz geodetów pracujących przy drodze, będziesz trochę lepiej rozumieć ich trudne zajęcie.

[Przypisy]

[Ramka i ilustracja na stronie 22]

Precyzyjne urządzenia pomiarowe

Dalmierz elektromagnetyczny. Przyrząd ten określa odległość na podstawie pomiaru czasu, w którym fala elektromagnetyczna lub wiązka światła przebiega drogę od nadajnika do reflektora położonego w danym punkcie i z powrotem.

Teodolity i tachymetry. Teodolit (po lewej) służy do pomiaru kątów. Odczyty kątów można zobaczyć w dużym powiększeniu dzięki lunecie z systemem soczewek, zwierciadeł i pryzmatów, w którą jest wyposażone to urządzenie. Niektóre teodolity mierzą z dokładnością do jednej sekundy kątowej (czyli kąta powstałego przez podzielenie koła na 1 296 000 równych części). Tachymetry (po prawej) wykorzystuje się do elektronicznych pomiarów topograficznych i ich zapisu; notują one kierunek, odległość oraz różnice wysokości. Następnie zebrane informacje można przenieść do komputera w celu dokonania obliczeń i sporządzenia planów.

[Ilustracja na stronie 21]

Dawna poziomnica

[Ilustracja na stronie 21]

Egipscy „rozciągacze sznura” byli poprzednikami współczesnych geodetów

[Prawa własności]

Borromeo/Art Resource, NY