Античность — до ~$5^{\text{в.}}$ н.э.
- Цели: практическая (землеустроение, строит. работы, налоги), астрономо‑географическая (измерить размеры Земли, положить карты).
- Методы: полевые измерения по углам и теням; приближённые вычисления по геометрии и астрономии.
- Инструменты: грома (романский гномон/перекрёстное нивелирование), хоробат (ровность), диоптра, солнечные/астрономические измерения.
- Фактор: городское строительство, морская торговля, зарождение научной мысли (например, Эратосфен — оценка окружности Земли около $\sim 40,000$ км).
Средневековье (включая исламский мир) — $5$–$15^{\text{в.}}$ - Цели: навигация, картография, астрономические таблицы; восстановление и развитие античных методов.
- Методы: астрономические наблюдения, тригонометрические приёмы для вычислений, локальные снятия.
- Инструменты: усовершенствованные астролябии, секстанты, квадранты, теодолитоподобные приборы.
- Фактор: торговля и мореплавание, передача античных знаний через исламские школы, религиозная практика (время молитв), централизованные дворы спонсировали исследования.
Ренессанс — $15$–$17^{\text{в.}}$ - Цели: точная навигация (открытия, колонизация), картографирование побережий и морских путей; становление теоретической геодезии.
- Методы: систематическая триангуляция как принцип (Гемма Фризиус), применение тригонометрии к полевым сетям.
- Инструменты: секстант, улучшенные квартанты, простые теодолиты; стандартизированные измерительные цепи/шкалы.
- Фактор: Великие географические открытия, государственные интересы (колония, торговля), рост точности инструментов благодаря механике.
Новый период — $18$–$19^{\text{в.}}$ - Цели: национальные картографические программы, чёткие границы, метрологическая стандартизация (определение метра по меридиану).
- Методы: крупномасштабная триангуляция, точное нивелирование, измерение базисов с калиброванными стержнями, обработка с учётом ошибок (методы наименьших квадратов).
- Инструменты: высокоточные теодолиты с верньерами и затем с нониусом, эталонные базовые стержни, хронографы, телеграф для синхронизации времени.
- Фактор: государственное строительство карт (например Орdnance Survey), научная институционализация, промышленная революция (точная мех. обработка), потребность в точных границах и военной картографии. Пример: французская экзекуция меридиана (Delambre/Méchain, $\sim 1792$–$1799$) привела к метрической системе.
Конец $19$ — начало $20^{\text{в.}}$ - Цели: глобальная координация систем координат, изучение формы и гравитации Земли (геоид), инженерная и прикладная точность.
- Методы: комбинирование триангуляции, астрономического определения широты/долготы, гравиметрии; вычислительная обработка больших сетей.
- Инструменты: отменённые и более точные теодолиты (Ramsden, Repsold), гирометры, секундомеры, геодезические нивелиры высокой точности, приборы для измерения ускорения свободного падения (маятники Кейтера/Рамза).
- Фактор: национальные научные программы, железнодорожная и индустриальная инфраструктура, телеграф/радио для времени и долгот, развитие точной механики и оптики.
XX век (до середины и конца века)
- Цели: декартовы/геоцентрические системы координат, глобальные сети, мониторинг деформаций, прикладная навигация и авиация; переход к пространственным системам.
- Методы: электронные измерения дистанций (EDM), радионавигация, астрономические и спутниковые методы; статистическая обработка погрешностей, создание геодезических датумов и эллипсоидов.
- Инструменты: EDM‑приборы (микроволновые, лазерные), инерциальные навигационные системы, радиотехнические и затем спутниковые методы (после $\sim 1957$ — запуск спутников, к концу века — GPS).
- Фактор: мировые войны и оборона (потребность в точной артиллерии и навигации), авиация и космонавтика, электроника и телекоммуникации, международное сотрудничество (становление IAG, стандартов), промышленное производство электроники.
Ключевые общие тенденции и факторы, объясняющие изменения
- От прикладной локальной практики к научно‑технической, глобальной и формализованной науке: по мере роста государственности и науки увеличивались требования к точности и к единой системе координат.
- Технологический прогресс: точная механика → оптика → электричество → радио → спутники — каждое новое средство резко повышало точность и масштаб измерений.
- Социальные драйверы: навигация и колониализм, военные нужды, налогово‑кадастровая отчётность, инфраструктурные проекты (каналы, железные дороги), научные амбиции (изучение формы Земли).
- Математизация и стандартизация: введение тригонометрии, теории погрешностей, стандартных единиц (метр) и национальных/международных геодезических датумов.
Краткий итог: цели геодезии эволюционировали от локальных строительных и сельскохозяйственных задач к национальным картографическим и научно‑исследовательским целям, а затем — к глобальным системам навигации и мониторинга; методы прошли путь от простых угловых и солнечных наблюдений к триангуляции, точному нивелированию, электронным и спутниковым методам; двигателями изменений были потребности государств и армии, мореплавание и колониализм, промышленизация, развитие точной техники, телекоммуникаций и институциональная наука.