Що таке геодезичне вимірювання?

«ТІ, ЩО натягують стрічку». Так називали їх в Єгипті. Ким вони були? Ці чоловіки належали до стародавньої гільдії, яка відповідала за повторну розмітку наділів землі для оподаткування. Робилося це щороку після того, як річка Ніл виходила з берегів. Вони були попередниками сучасних фахівців, яких називають геодезистами.

У наш час геодезистів нерідко можна побачити поряд з автострадами та на будівельних майданчиках. А втім, вас, мабуть, цікавить, що ж таке геодезичне вимірювання?

«Геодезичне вимірювання охоплює два важливих завдання,— говорить «Ілюстрована наука і техніка» (англ.).— (1) Виміряти об’єкт, записати його місцеположення і використати дані для складання карти чи опису; або ж зробити все у зворотному порядку. (2) Встановити межові знаки, щоб помітити певні границі чи скерувати будівельні роботи відповідно до такого плану чи опису. За допомогою геодезичного вимірювання можна визначити позицію точки на, під або навіть над поверхнею Землі».

Історія вимірювання

Очевидно, першою окресленою ділянкою землі був Едемський сад. Далі Біблія розповідає про землемірів в Ізраїлі. Вони визначали границі територій і приватних земельних ділянок. У Приповістей 22:28 сказано: «Не пересувай вікової границі, яку встановили батьки твої». А в римлян був навіть бог Термін, який здійснював контроль над усіма кордонами і мав вигляд каменю.

Римські акведуки та дороги, багато з яких все ще існують, свідчать про надзвичайні досягнення стародавніх римлян у галузі геодезичного вимірювання. Маючи примітивне обладнання, давні землеміри отримали дивовижні результати. Приміром, близько 200 року до н. е. грецький астроном, математик і географ Ератосфен визначив довжину кола Землі.

Приблизно 62 року  н. е. Герон з Александрії у своїй книжці «Про діоптр» (грец.) пояснив, як можна застосувати геометрію (буквально означає «вимірювання землі»), аби провести геодезичне вимірювання. А між 140 і 160 роками н. е. Клавдій Птолемей, наслідуючи метод, який започаткував Гіппарх, навів географічні координати близько 8000 відомих на той час місцевостей, у тому числі їхню широту й довготу.

У XVIII столітті родина Кассіні у своєму четвертому поколінні успішно завершила перше у країні наукове геодезичне вимірювання Франції і випустила «La Carte de Cassini» («Карта Кассіні»). Книжка «Форма Землі» (англ.) пояснює, що «Франція проклала шлях до розвитку наукової картографії; наступною на цьому шляху була Великобританія, а за нею невдовзі Австрія та Німеччина. В інших країнах Європи геодезичні вимірювання у межах країни стали популярними в перших десятиліттях XIX сторіччя». Поза Європою 1817 року було здійснено велике тригонометричне вимірювання Індії,  щоб завершити складання карти країни. Цю роботу очолив Джордж Еверест, на честь якого перейменували найвищу гору світу.

Умови, в яких працювали ці давні геодезисти, були далеко не ідеальні. В «Історичних записах про геодезичне вимірювання Індії» (англ.), зроблених приблизно 1861 року, говориться, що групу геодезистів постійно переслідувала гарячка, і, за переказами, тільки кожен 70-й повернувся в Англію. На деяких геодезистів нападали дикі звірі, ще інші страждали від голоду. Однак, незважаючи на все це, праця просто неба та певна незалежність притягували чоловіків до такої діяльності.

Одна група індійців, відомих як браміни, здобула в історії славу за свою захопливу роботу в Непалі та на Тибеті. Оскільки різні укази та угоди забороняли іноземцям в’їжджати у ці країни, геодезисти отримали дозвіл, вдаючи буддійських лама, або священиків. Підготовляючись до своєї таємної праці, кожен мав навчитися робити точно 2000 кроків на 1,6 кілометра. Щоб рахувати кроки та відстань, вони використовували чотки, на яких було сто намистин.

Геодезією до певної міри займалося багато людей. Серед них були деякі колишні президенти США: Вашингтон, Джефферсон та Лінкольн. Дехто навіть частково приписує політичні успіхи Лінкольна його геодезичній роботі, оскільки завдяки цьому він зблизився із співвітчизниками.

Геодезичне вимірювання у наш час

Роботу, якою займаються геодезисти у наших околицях сьогодні, можна розподілити на три типи. Насамперед існує юридичний, тобто кадастровий, опис власності, в який входить встановлення меж земельної ділянки. Коли землю необхідно відділити для будівництва домів або коли уряд хоче закласти нові вулиці, дороги чи автостради, геодезисти розподіляють земельні ділянки й складають кадастрові плани.

Інший тип вимірювання називається топографічним зніманням. Він включає вимірювання і визначення розміру, форми та нахилу ділянки землі, а також місцерозташування доріг, парканів, дерев, будинків, комунальних господарств тощо. Інженери-будівельники, архітектори, проектувальники будівельних конструкцій та інші фахівці використовують у своїх розрахунках точне місцеположення цих об’єктів на ділянці, де проводитимуться роботи, та навколо неї. Завдяки такій інформації вони розробляють відповідні плани, в яких враховують ці особливості, а в окремих випадках включають їх у проект як частину дизайну.

Коли роботи, пов’язані з розрахунками, ухвалами, планами і тому подібним, закінчено, залишається питання, як усі об’єкти розмістити на призначеній для будівництва ділянці землі. На цій стадії випадковий перехожий часто може побачити, як відбувається третій тип вимірювання — прив’язки будівельної споруди. Геодезисти помічають для будівельників усі важливі точки, відстань між ними й висотні позначки, щоб усі комунальні системи, дороги та інші об’єкти були розміщені саме там, де вказано на планах.

Дрібномасштабне топографічне вимірювання, яке включає відстані до 19 кілометрів, називається топографічним зніманням без урахування кривизни Землі. Однак великомасштабні  здійснюють за допомогою геодезичного знімання, в яких кривизна Землі враховується. Зазвичай таке знімання приводять у відповідність з єдиною державною системою координат країни, тобто лініями довготи та широти *. Така робота виконується з надзвичайною точністю.

У наш час для вимірювання почали використовувати спеціальні супутники завдяки засобам, що називаються глобальними системами позиціонування. Послуговуючись портативними приладами, геодезисти тепер можуть швидко визначити координати будь-якого місця на поверхні Землі з великою точністю. До інших типів знімання, про котрі ми, можливо, не чули, належить фотограмметричне, при якому фотознімки терену здійснюють за допомогою спеціальних камер, встановлених на супутниках. Існує також гідрографічне знімання, котре проводиться для встановлення координат узбережжів, а також визначення глибини та географічного положення річок, озер, океанів та інших водних об’єктів.

Наскільки важливе для нас?

Для прикладу: у 1991 році, щоб визначити точне місцеположення моста «Золоті ворота» («Голден Гейт») в Каліфорнії (США), який вперше відкрито 1937 року, було зроблено його повторне вимірювання. Тепер, якщо внаслідок землетрусу міст зрушиться, можна буде визначити його напруження та провести ремонтні роботи, щоб забезпечити стійкість конструкції і безпеку людей. Геодезичне вимірювання застосовують і в менших масштабах. Наприклад, лижна база у Вермонті найняла геодезистів, щоб провести заходи щодо поліпшення безпеки на схилах і створити для лижного катання умови вищого класу.

Більш того, використовуючи дані, отримані завдяки зніманню за допомогою штучного супутника Землі, у Китаї стане можливо контролювати зміни земної кори. А це у свою чергу вселяє надію, що вдасться зменшити наслідки землетрусів для населення країни *. Окрім того, правдоподібно, що геодезисти брали участь у будівництві вашого дому, доріг, по яких їздите, офісу, де працюєте, або ж школи, в якій навчаєтесь.

Геодезисти впливають на наше життя досить відчутно. Послуговуючись стрічками чи супутниками, вони намагаються вкласти зміст та внести порядок у наш складний світ. І доки ми продовжуватимемо будувати та дізнаватися про наземний та підземний світ, вони, безперечно, будуть необхідні. Отже, коли наступного разу побачите геодезистів, які працюватимуть уздовж дороги, то більше розумітимете їхню скрупульозну роботу.

[Примітки]

[Рамка/Ілюстрація на сторінці 22]

Точні прилади

Електронний далекомір. Визначає відстань до певного об’єкта, випромінюючи електронний промінь або імпульс, який відбивається дзеркалами спеціального приладу, встановленого на цьому об’єкті.

Теодоліти та тахеометри. Теодоліт (зліва) — це прилад для вимірювання кутів. Він має зорову трубу, завдяки якій система лінз, внутрішніх дзеркал та призм дозволяє визначити величину кута з надзвичайною точністю. Деякі більш прецизійні теодоліти можуть вимірювати кути з точністю до однієї секунди, що рівносильно величині сегмента в колі, яке розділили на 1 296 000 однакових частинок. За допомогою тахеометра (справа) також електронним способом вимірюють і записують дані, отримані на місці знімання, у тому числі кути, відстані та характеристику об’єктів. Після цього записану інформацію вводять у комп’ютер для проведення розрахунків та креслень.

[Ілюстрація на сторінці 21]

Прилад для визначення рівня, який використовували у давнину.

[Ілюстрація на сторінці 21]

У Єгипті попередниками сучасних геодезистів були «ті, що натягують стрічку».

[Відомості про джерело]

Borromeo/Art Resource, NY