Краткая эволюция методов и целей геодезии (античность → цифровая эра) с пояснениями:
1) Античность (Египет, Месопотамия, Греция)
- Цели: дележ земли, налогообложение, постройка сооружений, астрономические наблюдения.
- Методы: простая эвклидова геометрия, нивелирование по визуальному отвесу, гномон, астрономические угловые наблюдения.
- Ключевой пример: Эратосфен вычислил окружность Земли, измерив угол тени в двух городах и расстояние между ними. Формула: $$C=\frac{360^{\circ }}{\alpha }\cdot s,$$ где $\alpha$ — разность углов (в градусах), $s$ — расстояние по поверхности.
2) Средние века и исламский мир
- Цели: улучшение карт, навигация, астрономия и календарь.
- Методы: развитие тригонометрии, приборы (астролябия, квадрант), точные угловые измерения. Аль‑Бируни оценил радиус Земли методом измерения угла между горизонтом и вершиной горы.
3) Эпоха Возрождения и Великих географических открытий
- Цели: морская навигация, картография, колониальные границы.
- Методы: секстант, хронометры для определения долготы, первые систематические триангуляции (например, Снеллиус — Willebrord Snell).
- Появление теоретических основ проекций карт и систем координат.
4) XVIII–XIX века — формализация фигуры Земли и геодезических сетей
- Цели: точные карты, государственные кадастры, метрическая реформа.
- Методы: измерение меридианных дуг (Французская экспедиция Delambre–Méchain), систематическая сеть триангуляции, высокоточные базисы, уровни, теории фигуры Земли (эллипсоид).
- Важные разработки: метод наименьших квадратов (Гаусс) для обработки измерений, вычисление параметров эллипсоида (например, Бессель).
5) XX век — пространственные системы и гравиметрия
- Цели: точная глобальная геодезия, безопасная навигация, инженерные сети.
- Методы: телескопические и оптические теодолиты, гравиметры, радиотехнические методы (радиодальномер), спутниковая и космическая геодезия (SLR, VLBI).
- Переход к глобальным системам отсчёта (например, определение WGS84).
6) Цифровая эра (конец XX — XXI век)
- Цели: мгновенное точное позиционирование, мониторинг деформаций и уровня моря, интегрированное землеустройство (цифровые кадастры, СПД), автоматизация съёмки.
- Методы: GNSS/GPS/GLONASS/Galileo (RTK, PPP), спутниковая альтиметрия и InSAR для мониторинга деформаций, LiDAR для высокоточной топографии, фотограмметрия с беспилотников, GIS, облачная обработка и машинное обучение.
- Новые требования: унифицированные геодезические кадры (референсные системы), привязка к глобальным временным и геоцентричным системам.
Наиболее существенные исторические открытия и изобретения, повлиявшие на современное землеустройство (кратко с их вкладом):
- Измерение окружности Земли (Эратосфен) — доказало глобальную геометрию, заложило понятие глобальных размеров.
- Развитие тригонометрии и угловых методов — основа триангуляции.
- Изобретение триангуляции (Снеллиус и последующие сети) — метод создания согласованных геодезических сетей.
- Метод наименьших квадратов (Гаусс) — основа статистической обработки измерений и оптимальной подгонки сетей: $$A^{\mathrm{T}}A\hat{x}=A^{\mathrm{T}}b.$$ - Измерения меридианных дуг и создание эллипсоида Земли (Delambre, Méchain, Bessel) — переход от локальных карт к единой фигуре Земли.
- Радиотехника и космическая геодезия (SLR, VLBI) — позволили установить глобальные системы координат и синхронизацию времени.
- Появление и развитие спутниковых навигационных систем (GPS и др.) — радикально упростило и удешевило точное позиционирование.
- Развитие дистанционного зондирования (радар, InSAR, LiDAR, спутниковая оптика) и GIS — позволили массово, быстро и точно получать цифровые модели местности и интегрировать их в землеустроительные системы.
Короткий вывод: цели геодезии эволюционировали от локального дележа земли и строительства к глобальному позиционированию, мониторингу окружающей среды и цифровому управлению землепользованием; методы — от простых геометрических и астрономических приёмов через триангуляцию и стационарные сети к спутниковой, дистанционной и цифровой обработке данных.