История геодезии. Лекции.. Лекции по Истории геодезии. Тема Зачем надо знать историю геодезии. Введение
 Скачать 0.56 Mb.
|
|
9.7. Геометрическое нивелирование В начале 20в. до революции 1917г. по данным Витковского В.В. нивелирование выполнялось с помощью разных приборов: ватерпаса (ватерпасовка), водяноо уровня (диоптры), рек Штрауса (принцип сообщающихся сосудов) и нивелира со зрительной трубой. Только последнее из перечисленных устройств обеспечивало точность, рекомендованную Международным геодезическим союзом в 1864г. С 1887г. точное нивелирование выполнялось прямо и обратно двумя независимо двумя исполнителями. При этом вначале использовался нивелир ВТО-1 с уровнем при подставке, а затем по предложению Д.Д.Гедеонова был изготовлен нивелир с уровнем при трубе – ВТО-2 (с ценой деления уровня 2”-7”. Была усовершенствована и методика измерений, что позволило повысить точность нивелирования до 2-3мм/ км (случайных ошибок) и 0,5мм /км систематических ошибок. В дореволюционной России точное нивелирование именовалось «Нивелировка Главного Штаба» или прецизионное, или нивелирование 1 разряда (класса). Нивелирование менее точное – 11 разряда, именовалось техническим, так как применялось в технических работах – строительстве дорог, осушении, орошении и др. В точном нивелировании главные точки хода закреплялись марками , реперами, закладываемых в стенах каменных сооружений (дома, церкви, вокзалы, мосты и т.д.). Позже ( с 1938г.) стали закладывать грунтовые реперы. Стенная марка имеет вид (рис. ). На лицевой стороне марки указывались начальные буквы организации, выполнявшей работы (ГШ, КВТ, ВТС, ГУГК, СМТ) и номер. По нивелирному ходу через 1,5-2,0км устраивались временные знаки в виде деревянных столбов, пней деревьев, отдельно лежащих камней (валунов) и т.п. Рейки использовались штриховые немецкие и шашечные 3-х метровые, которые устанавливались на башмаки с одним или двумя шипами (для односторонних реек). На рейках сбоку крепился круглый уровень. Нивелирование выполнялось двумя методами: русско-швейцарским и немецким. После революции 1917г. Корпус военных топографов приступил к нивелирным работам только в 1921г., руководством при этом была Инструкция по нивелированию, изданная в 1913г. В 1925г. ВГУ издало новую инструкцию, незначительно отличавшуюся от предыдущей. Согласно этой инструкции рекомендовалось работу на станции выполнять теми же способами. В русско-швейцарском способе измерения выполнялись в таком порядке: зрительная туба наводилась на черную сторону задней рейки, пузырек уровня приводился в нульпункт и брались отсчеты: по концам пузырька; по рейке, по трем нитям; по концам пузырька уровня. Поле этого труба наводилась на переднюю рейку (черную сторону) и в той же последовательности выполнялись отсчеты. Затем в том же порядке выполнялись отсчеты по красной стороне передней рейки и по красной стороне задней рейки. Немецкий способ применялся при использовании штриховых реек, односторонних или двухсторонних. По односторонним рейкам порядок отсчитывания был следующим: 1) труба наводилась на заднюю рейку, установленную на верхний шип башмака, пузырек уровня приводился в нульпункт и брались отсчеты по крайним нитям (дальномерным), средней нити и уровню; 2) отсчеты при наведении трубы на переднюю рейку, установленную также на верхний шип башмака, по нитям и уровню; 3) рейки переставлялись на нижний шип башмаков и выполнялись те же отсчеты, только сначала по передней рейке, затем по задней. Если использовались двухсторонние рейки, то они устанавливались только на один шип и рейка на переднем шипе поворачивалась другой (красной) стороной к нивелиру и выполнялись те же отсчеты, а затем по задней рейке. На каждой станции такая последовательность отсчетов сохранялась. В США при тех же отсчетах по рейке менялась очередность наведения на рейки, в зависимости от того, являлась ли станция четной или нечетной. В инструкции 1925г. была отмечена эта особенность и высказано предложение перехода на эту методику. Длина визирного луча ограничивалась 50м, а неравенство плеч – 1м. 9.8. Геодезическое приборостроение в России и СССР Начало приборостроения в России относится к 18в. В 1715г. при дворе Петра 1 работали два механика (И.Е. Беляев и Данилка Колоссов), делавшие оптические приборы, в частности «ватерпасы с перспективной трубой в футляре». Затем при Русской Академии Наук была открыта оптическая мастерская. С 1736г. этой мастерской руководил А.А.Нартов (1697-1756) – один из лучших механиков России. В мастерской делали астролябии, ватерпасы и др. приборы. С 1770г. стали делать теодолиты и астролябии в мастерских Адмиралтейской Коллегии, учрежденной в 1769г. В 1811г. была учреждена Механическая мастерская, переименованная в 1821г. в Механическое заведение. Для организации работ в ней был приглашен профессор математики и астрономии из Германии Корнелий Христианович Рейссиг (1781-1860) и уже в 1812г. в этой мастерской стали изготовлять различные астрономические, геодезические, топографические (мензулы)и чертежные инструменты. Выпускали повторительные теодолиты и базисные приборы. Мензула конструкции Рейссига пользовалась популярностью среди топографов. Сам Рейссиг опубликовал описание и методику исследования инструментов, изготовил первый отечественны нивелир, секстант, ртутный барометр, отражательную буссоль, высотомер, повторительный теодолит, мензулу. В мастерской изготовляли также астролябии, секундомеры, пассажные и астрономические трубы, гелиотропы, нормальные меры, мерные ленты, поперечные масштабы, готовальни и др. Только с 1841 по 1856гг. было выпущено 3602 инструмента и исправлено 4962. Дорогостоящие универсальные инструменты, вертикальные круги и др. приборы до 1840г. заказывались зарубежным фирмам Эртеля, Репсольда и др., а с 1840г. точные инструменты стали изготовлять в мастерской Пулковской обсерватории, в которой работал выдающийся механик Г.К. Брауэр (1816-1882), специалист в области астрономо-геодезического приборостроения. Под его руководством с 1845г. по 1866г. были изготовлены нивелир-теодолиты конструкции Э.И. Форша, переносные пассажные инструменты, универсалы 2” и 10” точности, вертикальный круг Брауэра, отличавшийся легкостью и компактностью. Совместно с другим механиком Порта им было создано несколько триангуляционных инструментов, налажено производство точных уровней. В 1875г. он изготовил первую в России машину для исследования и деления линейных мер. В мастерской Пулковской обсерватории работал ученик Брауэра Г.А. Фрейбер-Кондратьев (1854-1944). Он конструировал малые десятисекундные универсалы, переносные вертикальные круги, зенит-телескопы. Им создан большой зенит-телескоп (в 1904г.), который был одним из первоклассных астрономических приборов, до сих пор считающийся одним из лучших визуальных зенит-телескопов. С 1881г. выпускались нивелиры ВТО-1 с уровнем при подставке. В 1883г. Механическое заведение начало выпускать первые отечественные нивелиры с уровнем при трубе ВТО-11, его зрительная труба имела увеличение 40 крат, фокусное расстояние 381мм, сетка нитей состояла из двух вертикальных и трех горизонтальных нитей, уровень имел цену деления 5”- 6''. К нивелиру прилагались трехметровые двусторонние рейки с делениями на черной стороне через 1см, а на красной через 0,02 сажени. Рейки снабжались круглыми уровнями. Вероятная ошибка на 1км хода оценивалась в 3мм. В начале 20в. в нивелирных работах использовали зарубежные нивелиры фирм Бамберг, Керн, Гильдебранд и др., а в 30-е годы – нивелиры Цейсс-111 и Цейс А с элевационным винтом, что позволило применять «способ совмещения». В19 и в начале т20в. геодезические инструменты средней и малой точности изготовлялись в механической мастерской Военно –топографического отдела , на фабриках Швабе, Герляха, Таубера и Цветкова. В 20в. до 1936г. высокоточные угловые измерения производились импортными инструментами Гильдебранда, Бамберга и др. В 1929г. на базе оптико-механических мастерских был создан завод «Аэрогеоприбор, который в 1934г. выпустил первый универсальный теодолит пятисекундной точности У-5”, а в 1936г. – триангуляционный теодолит ТТ 2/6 с ценой деления горизонтального круга 2”, а вертикального – 6''. Его выпуск прекратили в 1965г., сняли с производства. Одновременно выпускали астрономический универсал АУ 2/10 почти одинаковой конструкции с ТТ 2/6. С1940 г. начато производство оптического теодолита ОТ-02, двухсекундной точности, предназначенного для угловых измерений в сетях триангуляции 2-4 классов. С 1965г. стали выпускать его модификацию ОТ-02М , в 1968г. - теодолит Т05, а с конца 70-х годов теодолит Т1. С 1986г. Экспериментальный оптико-механический завод( ЭОМЗ) ЦНИИГАиК начал серийный выпуск астрономического универсала АУ-01, предназначенного для измерения широт, долгот и азимутов на пунктах государственной геодезической сети. В 1935г. на заводе «Аэрогеоприбор» был разработан и изготовлен прецизионный нивелир, не уступающий зарубежным. После Великой Отечественной войны начали выпускать новые отечественные нивелиры типов НПГ, НБ, НА-1 и нивелирных реек. Нивелир НБ с плоско-параллельной пластинкой выпускали с 1954г. Его модификации выпускались более 30 лет. С 1972г. выпускали нивелир Н2, а с 1978г. – высокоточный нивелир Н-05, применяемый в настоящее время. 9.9. Способы измерений углов. Угловые измерения на пунктах ГГС с 1910г. до средины 20в. выполнялись способами повторений, круговых приемов и Шрейбера (способ всевозможных комбинаций). В триангуляции 1кл. с 1939г. применяли только способ Шрейбера, в триангуляции 2кл. разрешалось применять и способ круговых приемов, в 3 и 4 классах – только круговыми приемами. Алидаду в полуприемах вращали в противоположные стороны. Наблюдения на пунктах 1кл. выполнялись как правило на световые цели – днем на гелиотропы, ночью – на фонари. С 50-х годов в качестве визирных целей стали использовать малофазные визирные цилиндры и уже с 60-х годов прекратили угловые измерения в ночное время и днем на гелиотропы. Появились новые способы измерения углов в триангуляции 2кл: «Видоизмененный способ измерения углов в комбинациях» (А.Ф. Томилин, в 1950г.) и «Способ неполных приемов» (Ю.А. Аладжалов, в 1954г.). 9.10. Приборы для линейных измерений В конце 19в. в России базисные измерения производились жезловым прибором В.Я.Струве и импортными базисными приборами Едерина (с инварными проволоками). В 30-х годах 20в. был получен отечественный инвар и из него стали изготавливать мерные проволоки и ленты. В 1953г.+ был разработан светодальномер СВВ-1, который широко применялся для измерения расстояний до 15км в сетях триангуляции. В 1960г. был разработан радиодальномер РДГ, а затем «Луч» - высокоточный радиодальномер с дальностью действия 80-100км и с точностью (3+3*10-6 D). В 1960 г. на заводе «Аэрогеоприбор» началось серийное производство светодальномера ЭОД-1, с 1963г. – светодальномера СДД. В 1967г. на заводе ЭОМЗ начали изготавливать лазерный светодальномер «Кварц». С 80-х годов заводы стали выпускать ряд новых светодальномеров, малой и средней дальности действия. 9.11. Средства вычислений При математической обработке результатов угловых измерений применялись логарифмический метод, различные таблицы, номограммы, арифмометры, счеты (вплоть до 60-х годов), затем настольные электромеханические вычислительные машины и с 60-х годов - электронные вычислительные машины (ЭВМ) и позднее – микрокалькуляторы и персональные компьютеры. -*- Тема № 10. История картографии в СССР 10.1. Развитие картографии в СССР История картографии в СССР началась с Декрета СНК РСФСР от 14.09.1918г. о переходе к метрической системе мер и весов. Это вызвало необходимость перехода к метрическим масштабам карт и к новому их оформлению. В конце 1918г. был разработан проект разграфки карт и съемочных планшетов и новый метрический масштабный ряд топографических карт: 1:25000,1:50000, 1:100000, 1:200000, 1:500000,1:1000000, вместо верстовых масштабов карт: 2,3,5, 10, 20, и 25 верст в дюйме. После активного обсуждения и одобрения специальной комиссией и заинтересованными организациями этот масштабный ряд был утвержден и к 1923г. вполне установился) и практически начался переход к метрическим масштабам карт. После введения в 1928. Равноугольной поперечной цилиндрической проекции Гаусса была окончательно принята действующая и поныне номенклатура топографических карт, отличающаяся простотой и наглядностью. Для создания карт в новой системе были разработаны новые условные знаки. Составление новых карт стали делать в масштабах 1:100000 и 1:200000.Применение новых карт позволило выявить достоинства и недостатки нового масштабного ряда и перейти к строгой и стройной системе разграфки и номенклатуры карт, выбрать наиболее подходящие масштабы для условий СССР. Вместе с тем повсеместно использовали старые карты пока не были созданы новые (до конца 30-х годов). В 1923г.в Московском межевом институте была открыта картографическая специальность. В последующие годы постепенно улучшалась техника издания карт, укреплялась производственная база поступлением импортного оборудования. В конце 20-х – начале 30-х годов произошла организационная перестройка всей топографо-геодезической и картографической отрасли, в целом отрицательно отразившаяся на деятельности Главного геодезического управления (ГГУ) и картографического отдела. В период с 1922г. по 1932г. были выпущены карты и атласы различного содержания и назначения (железные дороги, земледелия, этнографические, административные и др. В 1934г. был окончательно утвержден масштабный ряд топографических карт, были проанализированы (в ЦНИИГАиК) требования к топографическим картам ведущих отраслей народного хозяйства. С учетом этого были установлены стандартные масштабы, допуски к точности карт, масштабы аэрофототопографических съемок. Были разработаны топографические и картографические инструкции, обязательные для всех ведомств и учреждений, выполнявших топографические и картографические работы. Высокие темпы социалистического строительства в годы пятилеток (1925-1937гг.) обусловили огромную потребность в картах, особенно топографических и тематических. Новое политико-административное деление страны обусловило издание политико-административных карт и атласов. Переделы земли в аграрном секторе , коллективизация и переход к крупному машинному земледелию подняли значение почвенных, землеустроительных и вообще сельскохозяйственных карт, стали востребованными комплексные атласы. Это потребовало создание отечественного производства офсетных машин, выпуск которых начался в 1937г. Это позволило картографическим фабрикам выпускать ежегодно миллионы экземпляров карт различной красочности и с 1935 по 1939гг. выпуск карт возрос в 7 раз при увеличении числа работников только в 3 раза. Издавались большими тиражами школьные карты и атласы. В 19з7г. был издан первый том «Большого советского атласа мира», (БСАМ), в 1940 – второй том. Это был самый полный атлас того времени. Созданная Обзорно-топографическая карта миллионного масштаба в 1947г. была отмечена Большой золотой медалью Географического общества. Атласы – это наиболее сложная и совершенная картографическая продукция. Кроме БСАМ были изданы Атлас командира РККА, Малый атлас СССР (в 1946,1947гг.), Географо-исторический атлас офицера и др. Послевоенный период В послевоенные десятилетия развитие картографии шло по пути совершенствования методов, приборов, технологий, расширения ассортимента продукции в целях удовлетворения потребностей народного хозяйства и населения в высококачественной разнообразной картографической продукции при высокой экономической эффективности картографического производства. Важную роль в решении этих задач имеют нормативно-технические документы (НТД). В 1946-1955гг. были разработаны и внедрены «Основные положения по созданию топографических карт масштабов 1:10000,1:25000, 1:50000 и 1:100000» . В тот же период было завершено картографирование территории СССР в масштабе 1:100000 и принято решение о картографировании в масштабе 1:25000, а в ряде районов – в масштабе 1:10000. Внедрение в картографическое производство новых способов изготовления названий и цифр с помощью фотонабора, гравирование элементов содержания карты на прозрачных пластиках вместо вычерчивания на ватмане, использование диапозитивов на пластиках, биметаллических печатных форм, изготовление диапозитивов фоновых элементов карт способом маскирования и вымывного рельефа, позитивное копирование, использование тонких пластических материалов для изготовления диапозитивов штриховых и фоновых элементов карт, бесшвейный метод скрепления блоков атласов, применение гипсометрического способа изображения рельефа, использование сухих бромосеребряных пластин (вместо мокроколлоидного способа) и др. способствовало улучшению качества карт, их красочности. 50-е-60-е годы в целом были годами технического перевооружения картографического производства: был почти полностью обновлен парк печатных машин, репродукционное оборудование и станки. Были выпущены выдающиеся картографические произведения: Атлас мира, большого и малого формата (1954г.), Морской атлас в трех томах(1950-1963гг.), Физико-географический атлас мира (ФГАМ), а также Климатический атлас мира, атласы Экономической географии СССР (1951) и Зарубежных стран (1954), Атлас сельского хозяйства СССР, Атласы союзных республик, Тектоническая карта Европы и Евразии. Ежегодно миллионными тиражами издавались учебные карты и атласы. Большими тиражами издавались также туристские карты-схемы, справочные карты и мн. др. В первом томе Морского атласа (1950), именовавшемся Навигационно-географическим, были помещены 202 карты океанов, морей, заливов, проливов и др. важных в навигационном отношении районов, а также 220 главнейших портов мира. В тоже время карты атласа являются общегеографическими, детально отображающими основные элементы суши. На них был изображен рельеф морского дна, навигационные опасности, фарватеры, рекомендованные курсы, маяки, сведения о льдах, течениях, приливах и др. Впервые был показан гипсометрическим способом рельеф всей земной поверхности. Второй том Морского атласа – Физико-географический вышел из печати в 1953г. третий – Военно-исторический – в 1958г. К первому тому был выпущен отдельной книгой Указатель, содержавший более 110 тысяч географических названий. К двум другим томам Указатели были сброшюрованы вместе с картами. В 70-ых годах 20в. в геодезической отрасли началась разработка различных информационных систем (ИС) – баз и банков данных и систем автоматизации. Было освоено изготовление рельефных карт, а в 1982г. был организован массовый выпуск пластмассовых глобусов. Была создана автоматизированная система крупномасштабного картографирования – АСК-1. Особенно бурно картографическое производство развивалось в 70-80-е годы . Внедрялись новые технологии, закупались новая техника и материалы, строились новые или реконструировались старые производственные здания, создавались принципиально новые виды картографической продукции. В последнем десятилетии были созданы почвенные карты. Обновлено полиграфическое оборудование на Уральской картфабрике. Началось внедрение компьютерных технологий, которое позволило объединить графические работы составительского и оформительского этапов создания карт, сократить время на их выполнение, упростить организацию работ. На начало 1999г. Производственное картографическое объединение (ПКО) «Картография» лишь только 40% продукции выпускало по традиционной (старой) технологии. |