Tillämpad geodesi. Branschens historia

Geodetiska verk åtföljer konstruktionen av alla objekt från stadiet att välja en tomt till idrifttagandet av en färdigbyggd struktur. Denna industri har utvecklats långt från primitiva mätinstrument till modern utrustning med hög precision som kan fastställa realtidsbestämning av undersökningspunktens rumsliga position med millimeterprecision. Vi kommer att berätta om milstolparna i utvecklingen av geodesi och dess plats på en modern byggarbetsplats i en serie artiklar som ägnas åt detta område av mänsklig aktivitet..

Lite historia

Sedan antiken har mänskligheten känt behovet av att bestämma de verkliga avstånden mellan föremål och deras rumsliga position relativt varandra. Dessutom var konstruktion av storskaliga strukturer omöjlig utan noggranna beräkningar. Till exempel för konstruktion av bevattningssystem i det forna Egypten under 600-talet f.Kr. använde de enklaste geodetiska undersökningarna, för att kanalen skulle nå floden och inte till kratterna med krokodiler, måste riktningen och sluttningsgraden beräknas och markeras på marken. Detta gav stimulans till jordbruksutvecklingen och med den välstånd för den egyptiska staten. De forntida grekerna ökade egyptiernas kunskap, men vetenskapen som bestämmer jordens form och storlek fick bred utveckling med utvidgningen av handelsrelationer och navigering, när det var nödvändigt att planera en exakt kurs från en punkt på planeten till en annan.

I Ryssland är de första omnämningarna av avståndsmätningar daterade 1068, när, på order av Tmutarakan prins Gleb, mättes bredden på Kerchsundet med trappsteg på isen, en minnessten om denna händelse fortfarande hålls i Eremitaget. Geodesy fick en bredare utveckling under Peter I’s ”fönster mot Europa”, när navigatörer och resenärer behövde ha detaljerade rörelseplaner till hands. Detta arbete utfördes av officerarna på Quartermaster Unit. Kriget med Napoleon 1812 avslöjade bristen på noggrannhet och tillhandahållande av kartografiska material, främst militären, som var signalen för skapandet av Corps of Military Topographers 1822..

Utvecklingen av sovjetisk geodesi började med undertecknandet av VI Lenin den 15 mars 1919 av dekret från rådet för folkkommissionärer ”Om inrättandet av en högre geodetisk administration.” Detta datum kommer under många år att bli datumet för den yrkesmässiga semestern för lantmätare och specialister involverade i branschen. I maj 1967 omvandlas den geodetiska avdelningen till Huvuddirektoratet för geodesi och kartografi (förkortat GUGK), som kommer att vara direkt underordnad rådet Ministerrådet för Sovjetunionen, som betonade den här branschens speciella status. Efter unionens kollaps organiserades Rysslands federala tjänst för geodesi och kartografi, som senare överfördes till ministeriet för ekonomisk utveckling, och sedan överfördes dess funktioner till federala tjänsten för statlig registrering, Kadastre och kartografi. Så vi konstaterar med beklagande att de ”gyllene åren” av rysk geodesi som vetenskap faller just på den sovjetiska perioden..

Koordinatsystem

För att utföra mätningar med hög precision är det nödvändigt att använda samma koordinatsystem och höjdsystem för att undvika problem med ”överläggningen” senare. Om en undersökning genomförs för konstruktion, är gränsen för arbetet vanligtvis korsningen mellan de viktigaste transportvägarna och anslutningsplatserna för kommunikation, som schematiskt ska visas i bilagan till referensvillkoren. Vanligtvis har topografisk undersökning av offentliga vägar i städer redan utförts i det lokala koordinatsystemet, data lagras i arkiv, och för att korrekt beräkna backarna på byggplatsen bör kartläggning för konstruktion utföras i ett liknande system.

Början på arbetet med ett enhetligt koordinatsystem i vårt land går tillbaka till 1928, då det föreslagna av F.N. Krasovsky, programmet för utveckling av ett trianguleringssystem – en metod för att skapa ett referensgeodetiskt nätverk baserat på att bestämma koordinater genom att mäta trianglarnas vinklar, och i klass 1 triangulering nådde längden på sidorna på dessa ”trianglar” 25 km. De punkter vars koordinater bestämdes med denna metod kallades trianguleringspunkter. Sedan delades nätverket av trianglar upp i nätverk av 2–4 klasser, som respektive hade mindre avstånd inom siktlinjen mellan punkterna. Fjärde klass delades in i kategorierna 1: a och 2: a, avståndet mellan poängen var redan 200-500 meter. Koordinaterna för punkterna bestämdes med polygonometri-metoden, d.v.s. förutom vinklar med hjälp av en teodolit, mättes också avståndet mellan punkterna med ett måttband eller en optisk avståndsmätare. Det är punkterna för polygonometri från 4: e klass och punkterna för gitterpolygonometri som främst används av lantmätare för stadsarbete.

Det första koordinatsystemet med hög precision på USSR: s territorium anses vara koordinatsystemet för höjd och höjd från 1942 (SK-42), som godkändes i april 1946, och vattennivån i instrumentalkammaren i Kronstadt-hamnen (noll i Kronstadt-fotstocken), antagen 1913, användes som noll i höjden. Det här ögonblicket används fortfarande av vissa ”experter” när du fotograferar i ett konventionellt system med koordinater och höjder, och tar kanten på en reservoar som noll i höjden.

Det uppmätta tillståndet i branschen kränktes av GRU-överste Oleg Penkovsky, som av hjärtats vänlighet sålde bland annat kartografiskt material i SK-42 till de västerländska specialtjänsterna. Den paranoia benägna sovjetregeringen gav order att korrigera koordinatsystemet så att fienden inte kunde använda hemliga kartor för att starta en kärnkraftsattack och ett nytt koordinatsystem, SK-63, föddes, vilket var en förvrängd version av SK-42. Från detta system utvecklades urban polygonometri, som i sin tur var en förvrängd version av SK-63. Eftersom de ville förvirra fiender, blev funktionärerna själva förvirrade som resultat. I SK-63 gjordes stora matriser av kartor, landkadastren bibehålls delvis, och vid fogarna i kartzonerna är stora överlägg och inkonsekvenser möjliga. SK-63 avbröts genom dekret från CPSU: s centralkommitté och ministerrådet för Sovjetunionen i mars 1987, men fortsatte att användas i framtiden ”som ett undantag.”.

För närvarande i Ryssland för behov av rymdgeodesi finns det ett rumsligt koordinatsystem PZ-90.02, som i sin tur är en analog WGS84 – ett enda koordinatsystem för hela planeten, och för geodetiskt och kartografiskt arbete använder de det geodetiska koordinatsystemet från 2011 (GSK-2011), ett derivat från sina föregångare – SK-95 och SK-63. Som ni kan föreställa er, gör skillnader mellan koordinatsystem och förlust av noggrannhet under övergången från ett system till ett annat inte den övergripande noggrannheten till de färdigställda topografiska och geodetiska verken. På byggplatsen, för att underlätta användningen, görs en uppdelning i ett villkorat koordinatsystem som har en anslutning till lokala eller regionala system, eftersom de numeriska värdena för koordinater i statliga system kan nå sju-siffriga siffror i meter, exklusive centimeter och millimeter.

Verktyg och utrustning som används för produktion av arbete

Tillsammans med ackumuleringen av kunskap om mänsklighetens form och storlek på jorden förändrades verktygen som han utförde geodetiskt arbete med. Ursprungligen var de:

1. Theodolit – detta instrument är det viktigaste mätinstrumentet som används för att mäta horisontella och vertikala vinklar. Strukturellt sett består teodolitten av en horisontell och vertikal cirkel, som också kallas en ”lem” och har uppdelningar för avläsning, och en roterande del – ”alidade”, på vilken teleskopet är fixerat. Detta verktyg är oumbärligt för konstruktion, geodetiskt och astronomiskt arbete.
2. Nivån är ett optiskt-mekaniskt instrument som gör att du kan bestämma skillnaden i punkthöjder på jordytan. Skillnaden mellan siffrorna som är synliga i nivån på två vertikala stänger med avdelningar är lika med skillnaden i höjden på punkterna vid vilka stängerna är installerade – träbjälkar 3-4 meter höga med avdelningar för avläsning.
3. Level är ett oumbärligt kontrollverktyg för alla byggare. Detta är en anordning med en glasampull fylld med vätska för att bestämma den horisontella ytan och mäta små lutningsvinklar.
4. Kipregel – det här verktyget används när du utför topografiska undersökningar och gör att du grafiskt kan konstruera en situation direkt i fältet, mäta vinklar, avstånd och höjder. Används tillsammans med en bägare – ett fältritningsbord.
5. Pantometer – brukade användas för mätning av träsk och skog i fall där mätnoggrannheten inte krävdes.
6. Mätband – vanligtvis ett ståltejp med en skala för att mäta det horisontella avståndet mellan punkter.
7. Avståndsmätare är en anordning för att bestämma avståndet mellan punkter; i konstruktionen utförs dess funktion framgångsrikt med ett mått av laserband.
8. Boussol – detta instrument användes för att bestämma magnetlagret på marken.
9. Längdmätare – ett verktyg som använts vid gruvmätning gjorde det möjligt att mäta avstånd med en flexibel gänga och ett mätblock.

Framstegen står naturligtvis inte stilla, och ”veteranerna” ersätts av modern geodetisk utrustning, som bara specialister kan arbeta med. Men att veta grunderna i vetenskapen, är det inte nödvändigt att ringa lantmätare för alla typer av arbete, du kan utföra några enkla operationer själv utan hjälp av komplexa verktyg och dyr programvara..

Med en 20-meter måttband på gården kan du enkelt bryta husets axlar eller beräkna det ungefärliga området på platsen, och med hjälp av enkla enheter är det till och med möjligt att utföra en förenklad geodetisk undersökning av platsen för individuell konstruktion.

Följande artiklar från vår serie om geodesi och dess roll på en byggarbetsplats kommer att berätta om funktionerna i valet av geodetisk utrustning och möjligheten till en oberoende lösning av de enklaste geodetiska problemen..