Геодезические работы сопровождают строительство любого объекта с этапа выбора земельного участка и до сдачи законченного сооружения в эксплуатацию. Эта отрасль производства прошла большой путь развития от примитивных мерных инструментов до современного высокоточного оборудования, способного в режиме реального времени определить пространственное положение съемочной точки с миллиметровой точностью. Про вехи развития геодезии и ее место на современной строительной площадке мы и расскажем в цикле статей, посвященном этой сфере деятельности человека.
Немного истории
С древних веков человечество испытывало потребность определения реальных расстояний между объектами и их пространственное положение относительно друг друга. Более того, строительство каких-либо масштабных сооружений было невозможно без точных расчетов. К примеру, для постройки в древнем Египте оросительных систем в 6 веке до н.э. использовали простейшие геодезические изыскания, ведь чтобы русло канала вышло к реке, а не к зарослям с крокодилами, направление и уклон рытья траншеи необходимо было предварительно рассчитать и замаркировать на местности. Это дало толчок к развитию сельского хозяйства, а вместе с ним и процветанию египетского государства. Древние греки приумножили знания египтян, ну а широкое развитие наука, определяющая форму и размер Земли, получила с расширением торговых связей и мореплавания, когда требовалось проложить точный курс от одной точки планеты к другой.
В России первые упоминания про измерения расстояний датированы 1068-м годом, когда по приказу Тмутараканского князя Глеба шагами по льду была измерена ширина Керченского пролива, памятный камень об этом событии до сих пор хранится в Эрмитаже. Более широкое развитие геодезия получила во времена «окна в Европу» Петра I, когда мореплавателям и путешественникам было необходимо иметь на руках подробные планы перемещения. Эти работы выполнял офицерский состав Квартирмейстерской части. Война с Наполеоном в 1812 году выявила недостаточную точность и обеспеченность картографическими материалами в первую очередь военных, что стало сигналом к созданию Корпуса военных топографов в 1822 году.
Развитие советской геодезии началось с подписания В. И. Лениным 15 марта 1919 года декрета совнаркома «Об учреждении высшего геодезического управления». Эта дата на долгие годы станет датой профессионального праздника геодезистов и причастных к отрасли специалистов. В мае 1967 года геодезическое управление будет преобразовано в Главное управление геодезии и картографии (сокращенно ГУГК), которое будет непосредственно подчиняться Совету министров СССР, что подчеркивало особый статус данной отрасли. После распада Союза была организована Федеральная служба геодезии и картографии России, которая впоследствии была переподчинена Министерству экономического развития, а затем ее функции перешли к Федеральной службе государственной регистрации, кадастра и картографии. Так что с прискорбием отметим, что «золотые годы» российской геодезии как науки приходятся именно на советский период.
Система координат
Для проведения высокоточных измерений необходимо использовать одну систему координат и высот, чтобы впоследствии избежать проблем с «накладкой». Если выполняется съемка под строительство, то границей работ обычно служит пересечение основных транспортных магистралей и точки врезки коммуникаций, что должно схематически отображаться в приложении к техническому заданию. Обычно топографическая съемка проездов общего пользования в городах уже выполнена в местной системе координат, данные хранятся в архивах, и чтобы верно рассчитать уклоны на строительной площадке, съемку под строительство следует вести в аналогичной системе.
Начало работ над единой системой координат в нашей стране берет от 1928-го года, когда была утверждена предложенная Ф.Н. Красовским программа развития системы триангуляции — метода создания опорной геодезической сети, основанной на определении координат посредством измерения углов треугольников, причем в триангуляции 1 класса длина сторон этих «треугольников» достигала 25 км. Пункты, координаты которых были определены таким методом, назывались пунктами триангуляции. Затем сеть треугольников разбивалась на сети 2–4 классов, которые, соответственно, имели меньшие расстояния в пределах прямой видимости между пунктами. Четвертый класс делился на 1-й и 2-й разряды, расстояния между пунктами уже составляли 200–500 метров. Координаты пунктов определялись методом полигонометрии, т.е. кроме углов с помощью теодолита измерялись еще и расстояния между точками мерной лентой или светодальномером. Именно пункты полигонометрии 4 класса и пункты рязрядной полигонометрии в основном используют геодезисты для городских работ.
Первой высокоточной системой координат на территории СССР принято считать утвержденную в апреле 1946 года систему координат и высот 1942 года (СК-42), причем за ноль по высоте использован принятый еще в 1913 году уровень воды в инструментальной камере Кронштадтского порта (нуль Кронштадтского футштока). Этим моментом до сих пользуются некоторые «специалисты» при съемке в условной системе координат и высот, принимая за ноль по высоте урез любого водоема.
Размеренное положение дел в отрасли нарушил полковник ГРУ Олег Пеньковский, который по доброте душевной продал западным спецслужбам кроме всего прочего и картографические материалы в СК-42. Советское правительство, склонное к паранойе, дало команду откорректировать систему координат, чтобы враг не смог воспользоваться секретными картами для нанесения ядерного удара, и на свет появилась новая система координат — СК-63, которая была искаженным вариантом СК-42. От этой системы и развивалась городская полигонометрия, которая, в свою очередь, являлась искаженным вариантом СК-63. Желая запутать врагов, в итоге запутались сами функционеры. В СК-63 изготовлены огромные массивы карт, частично ведется земельный кадастр, причем на стыках зон карт возможны большие накладки и несоответствия. СК-63 была отменена Постановлением ЦК КПСС и СМ СССР еще в марте 1987-го года, однако продолжала использоваться в дальнейшем «в порядке исключения».
В настоящее время в России для нужд космической геодезии действует пространственная система координат ПЗ-90.02, которая в свою очередь является аналогом WGS84 — единой системы координат для всей планеты, а для геодезических и картографических работ используют геодезическую систему координат 2011 года (ГСК-2011), производную от предшественников — СК-95 и СК-63. Как вы понимаете, различия между системами координат и потери точности при переходе от одной системы к другой общей точности к выполненным топографо-геодезическим работам не добавляют. На строительной площадке для удобства использования делают разбивку в условной системе координат, которая имеет связь с местной или региональной системами, ведь числовые значения координат в государственных системах могут доходить до семизначных чисел в метрах без учета сантиметров и миллиметров.
Инструменты и оборудование, которое используется для производства работ
Вместе с накоплением человечеством знаний о форме и размере Земли менялись и инструменты, которыми он производил геодезические работы. Изначально это были:
- Теодолит — данный инструмент является основным геодезическим инструментом, который применяется для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Конструктивно теодолит состоит из горизонтального и вертикального круга, который еще называют «лимб» и имеющим деления для снятия отсчета, и вращающейся части — «алидады», на которую закреплена зрительная труба. Этот инструмент незаменим при инженерно-геодезических и астрономических работах.
- Нивелир — это оптико-механический инструмент, который позволяет определить разницу высот точек земной поверхности. Разность между цифрами, которые видны в нивелире на двух вертикальных рейках с делениями, равна разности высот точек, в которых установлены рейки — деревянные брусы высотой 3–4 метра с делениями для снятия отсчета.
- Уровень — незаменимый контрольный инструмент каждого строителя. Это приспособление со стеклянной ампулой, наполненной жидкостью, для определение горизонтальности поверхности и измерения небольших углов наклона.
- Кипрегель — этот инструмент применяется при выполнении топографических съемок и позволяет графически построить ситуацию прямо в поле, измеряя углы, расстояния и превышения. Используется в комплекте с мензулой — полевым чертежным столиком.
- Пантометр — раньше применялся для съемки болот и лесов в тех случаях, когда не требовалось высокой точности измерений.
- Мерная лента — обычно стальная лента со шкалой для измерения горизонтального проложения точек.
- Дальномер — прибор для определения расстояния между точками, в строительстве его функцию успешно выполняет лазерная рулетка.
- Буссоль — этот инструмент позволял определить магнитный азимут на местности.
- Длиномер — применяемый в маркшейдерском деле инструмент позволял измерять расстояния с помощью гибкой нити и мерного блока.
Естественно, прогресс не стоит на месте, и на смену «ветеранам» приходит современное геодезическое оборудование, работать с которым могут только специалисты. Однако, зная азы науки, не для всех видов работ обязательно вызывать геодезистов, некоторые простые операции вы сможете выполнить сами без помощи сложного инструментария и дорогого программного обеспечения.
Имея в хозяйстве 20-ти метровую рулетку, вы без труда разобьете оси дачного домика или вычислите ориентировочную площадь участка, а с помощью простых приспособлений возможно даже выполнение упрощенной геодезической съемки участка под индивидуальное строительство.
Об особенностях выбора геодезического оборудования и возможности самостоятельного решения простейших геодезических задач вам расскажут следующие статьи из нашего цикла, посвященного геодезии и ее роли на строительной площадке.
Присоединяйтесь к нам на канале Яндекс.Дзен
