Значення топографії в економіці країни

Карти та плани є одними із найважливіших джерел знань, які викорис­товують для пізнання Всесвіту.

Інженер і дослідник, пілот і будівельник, геолог і агроном, офіцер і синоп­тик, вчений і державний діяч - усі звертаються до карти і знаходять на ній відповіді на свої запитання.

Карта, план, як уже зазначалось, є кінцевим продуктом топографії. Тому значення топографії в економіці важко оцінити. Щоб забезпечити безперервний розвиток продуктивних сил країни, економію матеріальних ресурсів, часу, потрібно вивчати територію країни в топографічному аспекті за допомогою планів та карт. Для картографування держави необхідно на всій її території насамперед створити і постійно оновлювати мережу точок із відомими координатами, визначеними з високою точністю.

Просторове - планове й висотне - положення цих точок має бути віднесено іної на всю країну системи координат, тобто до єдиного початку координат. Це важливе й складне завдання і його вирішують насамперед спеціалісти, що мають фундаментальні знання з геодезії. З переходом до великомасштабних завдань вимоги до точності визначення координат пунктів постійно зростають. Швидкі темпи науково-технічного прогресу ставлять перед геодезистами та топографами низку нових завдань: закладення геодинамічних полігонів для вивчення просторових рухів земної кори й прогнозування землетрусів, визначення космічних базисів, картографування Місяця та планет Сонячної системи тощо.

Топографія має велике значення у вишукуваннях, проектуванні, будівництві та експлуатації (спостереженнях за деформаціями) різноманітних промислових та цивільних споруд (заводів, фабрик, вокзалів, аеропортів, житлових будинків), атомних електростанцій, гідротехнічних споруд (гідроелектростанцій, судноплавних, осушувальних та зрошувальних каналів), залізниць, автомобільних доріг, ліній електропередач та зв’язку, трубопроводів тощо. Їх неможливо будувати та експлуатувати без планів, карт, профілів.

У зв’язку із земельною реформою нові функції виконуватиме земельний кадастр, метою якого є узагальнення даних про земельні ділянки, їхні геометричні, просторові, економічні, юридичні характеристики тощо.

Важливу роль топографія відіграє в обороні країни. В армії є топографічні відділи. Під час військових дій важливо знати ступінь прохідності або доступності певної ділянки місцевості. Велике значення мають не тільки хребти, ліси, долини, болота чи елементи гідрографії, але й незначні ділянки місцевості, які можуть бути укриттям для військ. Особливо зросла роль геодезії й топографії в армії з появою ракетної техніки.

3. Історичний розвиток топографії

Топографія, як і астрономія та геодезія, одна з найстаріших наук. Ще за довго до нашої ери люди мали уявлення про вимірювання земельних ділянок. В Єгипті за 4000 - 3000 pp. до нашої ери було створено захисні споруди, збудовано грандіозні піраміди (зокрема найбільша піраміда Хуфу), зведено палаци та храми, підземні споруди тощо. Це неможливо було зробити без вимірювань на місцевості, без знання топографії.

Карта - одне з найважливіших досягнень людської думки. Вона з’явилась ще до появи писемності і багато тисячоліть допомагає людям у пізнанні Всесвіту. Без карти не вирушить у дорогу жоден мандрівник, жодна експедиція. Без карти неможливо будувати міста та села, заводи та електростанції, автостради та залізниці, прокладати канали та лінії електропередач, нафто-, газо-, водо-, та теплопроводи.

Перші схематичні карти та плани доповнювались описуванням меж ділянок землеволодінь, а описання місцевості за суттю і є топографією.

Одну з перших у світі схематичних карт знайдено саме на території України. Вона створена близько 15000 років тому на уламку бивня мамонта і зображує околиці села Межиріч на Черкащині (рис. 1.1). Чотири об’єкти, позначені на “карті”, збереглись до наших часів. Спочатку археологи знайшли на місцевості три великі споруди, складені з кісток мамонтів. Внутрішні приміщення були завалені камінням, на одному з яких і помітили зарис околиць. Порівнюючи “карту” з місцевістю, головні частини ландшафту віднайшли відразу - спуск ч гори, річка, але це тільки три споруди, а на рисунку їх чотири. Отже, треба було шукати ще одну. Через декілька років археологи знайшли і четверту. Стародавня карта не підвела!

Рис. 1.1. Схематична карта села Межиріч на уламку бивня мамонта

Однак слід визнати, що рисунок на бивні - не що інше, як стародавня карта, за допомогою якої наші предки намагались відобразити своє уявлення про місцевість.

Значно пізніше територію України показав на карті світу видатний грецький учений Клавдій Птоломей (87-165 pp. н.е.).

Ці дві вищезгадані карти є доказом того, що Україна існує багато віків. Київська Русь, за свідченням літописця, була державою з високою культурою й освітою. Цікаво, що в “Літописі” 996 р. записано: “...князь, Володимир, люблячи дружину, разом із нею думав про устав земельний...» тобто йдеться про стороння земельних законів, правил користування землею та її обліку.

Історія розвитку топографії тісно пов’язана з розв’язанням головної задачі геометрії - задачі про форму та розміри Землі. Першим здогадався про кулеподібність Землі Піфагор (580-500 pp. до н. е.): “Все у природі має бути гармонійне і досконале. Найдосконалішим із геометричних тіл є куля. Значить, Земля – куля. Зрозуміло, що висновки Піфагора не можна вважати науковим доказом. Довести кулеподібність Землі вдалось великому мислителю Арістотелю. Він звернув увагу на те, що під час місячного затемнення, яке виникає тоді, коли Земля розміщена точно між Сонцем і Місяцем, незалежно від того, яким би Земля не була повернута до Місяця у цей час, її тінь на Місяці має заокруглені краї. Куля - єдине геометричне тіло, яке з усіх боків видно як диск, що має тільки круглі тіні. Так у ІVстолітті до н.е. Арістотель вперше довів, що наша планета має форму, близьку до кулі.

Через 100 років після Арістотеля у другій половині III століття до н. е. математик і географ Ератосфен вперше визначив радіус Землі. Він відомий ще й тим, що ввів поняття «паралелі» та “меридіана" і на цій основі відобразив в карту “населеної землі".

Розглянемо, за яким принципом визначав радіус Землі Ератосфен.

Рис. 1.3. Принцип визначення радіуса Землі

Нехай у двох точках А і С земної поверхні Землі (рис. 1.3), що розта­шовані на одному меридіані, одночасно виміряні висоти над горизонтом будь- якого небесного світила (наприклад, Сонця). Різниця висот світила дорівнює центральному куту А<р.

(1.1.1)

Знаючи Aq> та віддаль між двома вибраними точками, можна з три­кутника АОС обчислити радіус Землі R за формулою

(112)

У формулі (1.1.1) значення А(р у радіанній мірі. Радіан р - це кут, який опирається на дугу кола, що дорівнює його радіусу і дорівнює р° = 57,3° = 3438' = 206265". Перейдемо до градусної міри

де р° = 57,3° - кількість градусів в одному радіані.

Формулу (1.1.2) використав Ератосфен. Він, грек за походженням, жив у місті Александрії (точка А на рис. 1.1.3) і знав, що в іншому єгипетському місті Сієні (нині Асуан), Сонце в один з червневих днів перебуває в зеніті, тобто його висота над горизонтом - 90°, оскільки воно відбивається навіть з глибоких колодязів. Крім того, Ератосфен знав, що Сієна (точка С на рис. 1.1.3) розташована точно на південь від Александрії, тобто точки А і С розміщені на одному меридіані. За допомогою спеціального приладу Ератосфен в цей самий день виміряв максимальну висоту Сонця над горизонтом в Александрії. Вона дорівнювала 82°48'. Отже, центральний кут Аф становить 7°12' (а це і є рі ч­ниця широт двох міст). На цьому закінчилась астрономічна частина задачі. Чалишилась геодезична частина - виміряти віддаль S між цими містами. Як ниміряти на земній поверхні по прямій віддаль приблизно 800 км? 'Гакі вимірювання с непростими і в наш час, якщо не використовувати космічні методи. Про що ніддалі. Нратосфен донідався ч розповідей купці», що водили каравани і Александрії и Сіміу. Нони стверджували, що ніддалі. стапоииті. 5000 ьких стадій. Стадія - це віддаль, яку можна пройти від моменту, коли ній край диска Сонця, що сходить, з’явиться на горизонті, і до моменту, нижній край диска Сонця відірветься від горизонту (тобто за 2 хв). Стадія ' изно дорівнює 158 м. Порівнюючи отриману Ератосфеном величину радіуса Землі із сучасними даними, бачимо, що він помилився тільки на 85 км. Після розпаду Римської імперії почався занепад античної науки. Цілі іття мало чого додали до знань людей про Землю. Навпаки, були забуті іа чні досягнення вчених минулого.

Тільки після того, як Христофор Колумб відкрив Америку (1493), після освітньої подорожі Фернана Магеллана (1519-1522) наукова думка знову вернулася до питання визначення розмірів Землі. Одне з найвдаліших іачень належить паризькому лікарю Жану Фернелю. У 1528 p., найнявши

ж, Ж. Фернель точно виміряв довжину обвода одного колеса і приладнав нього дзвінок, який дзеленчав після кожного оберту колеса. Потім Фернель вирушив з Парижа на північ дорогою на Ам’єн. Наказавши візнику і не кваплячись, він рахував оберти колеса. Кожного дня опівдні ернель, як і Ератосфен, вимірював висоту Сонця і, за спеціальними ицями обчислював висоту Сонця на цей момент у Парижі. Коли різниця от досягла 1°, дослідник, знаючи кількість обертів колеса, обчислив віддаль, чого легко визначив радіус Землі. Зрозуміло, що цей метод не є точним, гатньо було Ж. Фернелю помилитися на 500 м, і радіус Землі отримали з лкою 28,6 км при Лср -1°.

Вдалий метод для вимірювання значних віддалей на місцевості юпонував голландський астроном, математик і фізик Снеліус у 1614 р. Це >д тріангуляції. Суть його полягала в побудові на місцевості мережі великих сутників, в яких вимірюються усі кути і хоча б одна лінія - сторона сутника. Тоді, розв’язавши трикутники, можна визначити віддаль між будь- ли двома точками - вершинами трикутників. Але на той час не було при- в для вимірювання кутів.

Довгі роки цією проблемою займався талановитий французький вчений і Пікар, завдяки якому з’явились прототипи сучасних теодолітів. Він у 1669 - I pp. виміряв вздовж тієї ж дороги, з Парижа на Ам’єн, довжину дуги в Г з іістю до 10 м. Пікар вважав, що Земля - абсолютно правильна куля з усом 6372 км. Таке значення радіуса Землі є близьким до сучасних даних, а ірюнаїнія дуг в Г почали називати градусними вимірами.

Уточнив уявлення про форму Землі Ньютон, який, на підставі закону про земне тяжіння, дійшов висновку, що Земля мала би форму кулі, якщо вона не оберталась. Але, оскільки вона обертається навколо осі, то на кожну точку Землі діють дві сили: F_B - відцентрова та F_T - сила тяжіння (рис. 1.1.4). Їхня спільна дія змінюється від полюса до екватора. Отже, фігурою рівноваги дії цих сил буде сфера, приплюснута біля полюсів. За розра­хунками Ньютона віддаль від центра Землі до полюсів на 28 км менша, ніж віддаль від центра до екватора.

Рис. 1.1.4. До визначення сплюснутості Землі

Висновок Ньютона був великою несподіванкою для багатьох вчених.

Проти нього виступив навіть Папа Римський. Прибічники Папи вважали, що якщо Земля - не куля, то має бути витягнута біля полюсів і мати форму яйця, бо яйце - основа всього живого.

Суперечка загострилася. Вирішити її могли тільки за допомогою геодезичних вимірювань. Справді, кривина еліпсоїдної кривої менша біля полюсів Землі і більша біля екватора. Тобто еліпсоїдна крива описана біля полюса довшим радіусом, а біля екватора - коротшим; так що R_x > R₂ Тому дуги Sі та S₂, яким відповідає різниця широт Д<р в 1°, не рівні, a S', >S₂ (рис. 1.1.4).

Отже, перед вченими-геодезистами постало чітко сформульоване завдання. Необхідно з максимально можливою точністю виміряти дві душ меридіана між точками з різницею широт в 1°: одну поблизу полюса, а другу поблизу екватора. Якщо поблизу полюса дуга буде довшою, ніж поблизу екватора, правильним є міркування Ньютона, якщо ж довшою виявиться дуга біля екватора - Земля витягнута біля полюсів, а якщо ж дуги однакові - Земля має форму сфери.

Натхненником нового градусного вимірювання став невтомний Жап Гіікар. Він вніс на розгляд французької Академії наук проект: продовжити дугу Па­риж - Ам’єн на південь та північ. Проект прийняли і роботи очолив один» найзапекліших противників Ньютона - директор Паризької астрономічної обсерваторії академік Касіні. На жаль, проект Пікара мав один значний недолік: вибрані дуги мало відрізнялись за широтою і незначні похибки в довжинах дуг могли призвести до неправильних висновків. Це не бентежило Касіні. Він був у іоніті слави, не поспішав з роботами, можливо, не хотів ризикувати. Роботи іаіяілнсн на десятиріччя. Касіні помер, не довівши енраки до кінця. Робінії продоііжни ного снн. їх результати Касіпі-молодпшіі виклав на засіданні vni наук 28 вересня 1718 р. “Згідно з результатами, отриманими моїм м і мною, Земля не сплюснута, як це стверджує сер Ісаак Ньютон, а:и, витягнута вздовж осі”. Не всі повірили Касіні. Поширились чутки, що цений Касіні результат не відповідає справжнім результатам вимірювань, аризька Академія наук відправила дві експедиції: в Перу південну, яку і академік Бугер, і північну в Лапландію, на кордоні Швеції та Фінляндії, ну експедицію очолив Мопертюї.

Скрупульозний Бугер з особливою старанністю вимірював дугу в 350 км ом восьми років. Мопертюї виміряв дугу завдовжки лише 100 км і не з [цою точністю. Через рік, у 1737 році, він повернувся до Франції. Однак орівняння результатів Мопертюї і Касіні беззаперечно підтверджували юснутість Землі. Між іншим, як тільки експедиції вирушили, Касіні почав ряти обчислення і заявив, що допущено прикру помилку, але до нього вже іе прислухався.

Мопертюї прийняли в Академії як національного героя. За висловом гра: “Мопертюї приплюснув Землю і всіх Касіні”. На честь Мопертюї їй золоту медаль, на якій його зображено в хутровій шапці, з палицею іеса в одній руці й з приплюснутою Землею в другій. Пізніше, на дугах: в 1000 км (Касіні, Бугера, Мопертюї), було встановлено, що полярна ь коротша за екваторіальну на 25 км.

Далі зупинимось на деяких питаннях картографування України.

Одним із найдавніших картографічних зображень території України є “Таблиця Певтінгера”. Цю карту у 1507 р. в одній із бібліотек знайшов Конрад Певтінгеру. Вона охоплює територію від Британських островів до річки Ганг. Зображення на ній стиснуто з півночі на південь. Карта представлена на 12 аркушах і побудована без жодних наукових принципів, не витримано масштабів і взаємного розміщення об’єктів місцевості.

У ранньому середньовіччі територія України зображалась на примітивних, монастирських картах “Марра Mundi”, в описах і картах арабських іфів. Наприкінці XIII-XVI ст. поширились карти-портолани з характерним жснням компасної сітки, серед яких багато карт Чорного моря, іграфування українських земель з другої половини XV ст. визначається ю й поширенням в європейській картографії птолемеївських карт і одом гравіювання та друку, прикладом є карта Європейської Сарматії). Поступово з XVI ст. зображення українських земель в європейських них стає детальнішим і точнішим збільшується масштаб карт, іажагться все більша кількість населених пунктів, річок, географічних і'иіоіиіоп.си Паї а іиаркупк'ні карні Сиропи. Відомим карки рафічннм м іахідпоміроік'Ш'і.міх.[псиіднпкін, нкміі охоїіиин українські ісмні па схід від Дніпра і на південь до Чорного та Азовського морів, є карта італійською географа Баттіса Аньєзе (1548).

Територія України відображена на рукописних картах - “чертежах”, поширених у Московській державі в XVI-XVІI ст. (рис. 1.1.5). XVII ст. також датуються перші друковані українські карти: план-рисунок Києва (1638) і карти Лаврських печер (1661). Великий вплив на картографування українських земель у XVII ст., більша частина яких входила до складу Польсько-Литовської держави Річ Посполита, мало створення на зламі XVI-XVII ст. чотириаркушевої карги Великого князівства Литовського. До її створення, за припущеннями, залучали українських вчених Острозької школи. Карта видана у 1613 р. в Амстердамі.

Рис. 1.1.5. Карта Московії І. Масси (1633)

У середині XVII - другій половині XVIII ст. зростає потреба у каргах для військової справи та господарською освоєння земель. Картографування цього періоду харакісріпугп.сн створенням точніших і детальніших карт на основі впсомиочних асірономічнпх вимірювані., коордннаі іа інсгруменгаїп.ннх,

іфічних знімань місцевості. У середині XVII ст. більша частина території і входила до складу Польського королівства. Вершиною польської війсь- артографії українських земель були карти французького військового >а Ґ. Боплана, який служив у польського короля. Саме карти Ґійома де

а, створені на основі інструментального знімання, започаткували новий іртографування України. Найвідомішою є спеціальна карта України бу близько 1:450000, яка укладена на восьми аркушах у 1650-1653 pp. Зуло видано окремо карти Київщини, Поділля, Брацлавщини та Волині. В. з’явилась генеральна карта України в масштабі 1:1800000. Карти а використовували в Європі XVII-XVIII ст., вони мали велике значення іуляризації назви “Україна”.

ід час гетьманування І. Мазепи (1687-1708) в Україні розгорнулись іфічні знімання окремих полків (полк тоді був одиницею тративно-територіального поділу).

к відомо, ще з 1654 p., згідно з угодою Переяславської ради, Україна була ана до Росії і входила до складу імперії. Тому нагадаємо декілька их подій, що мали велике значення для історії російської топографії, а уія розвитку топографо-геодезичних робіт в Україні.

1739 р. створено географічний департамент, діяльність якого була особ- лідною в 1757-1763 pp., коли ним керував М.В. Ломоносов. У цей час амент виконав спостереження на 67 астрономічних пунктах і визна чив трономічні координати. Частина цих пунктів розміщена на території и.

^г 1801 р. Україну зображено на найточнішій і найдетальнішій карті Росії з ворених до того часу. Українська територія займає 13 аркушів цієї карти.

0 р. її доповнила карта зарубіжних володінь по західному кордону >кої імперії, на якій зображено Галичину.

картографування території України наприкінці XVIII - на початку XIX ст. не із започаткуванням топографічних знімань на основі побудови тріан- іііої мережі. Тріангуляційні роботи з 1772 р. на території України вали австрійські топографи, а з 1825 р. - російські.

Іайбільшими градусними вимірюваннями XIX століття (1816-1855) було еішя величезної дуги меридіана від Льодовитого океану до Дунаю, яка,ила через територію України. Довжина дуги сягала 3000 км. Тріан- іна мережа складалась з 258 трикутників. Багато вимірювань виконав ві- астроном і геодезист В.Я. Струве - перший директор Пулковської астро- ої обсерваторії. Ця дуга відома як “дуга Струве” і її пункти були основою іогрпфічішх тііімаш., які ішконунан Корпус військових топографів.Нарис становлення топографо-геодезичного виробництва в Україні

Топографію, яку тоді називали практичною геометрією, почали викладати в Україні ще в Києво-Могилянській академії та Львівському університеті, заснованих відповідно у 1632 та 1661 pp.

У 1808 р. при Харківському університеті створили астрономічну обсер­ваторію, а в 1838 р. при Київському університеті - кафедру астрономії і астрономічну обсерваторію. Засновником і першим керівником цих установ у Києві був проф. В.Ф. Федоров (1843-1847- pp. - ректор Київського уні­верситету).

У 1871 р. у Львівській технічній академії (тепер Національний університет “Львівська політехніка”) було засновано кафедру геодезії та сферичної астрономії, яка і є найстарішою топографо-геодезичною кафедрою в Україні. Першим її завідувачем був проф. Д. Зброжек. Кафедра існує й донині як кафедра геодезії. При ній з 1877 р. почала діяти єдина в XIX сг. в Західній Україні астрономічна обсерваторія, з 1878 р. - метеорологічна, а з 1901 р. — сейсмічна станції. Ці заклади і є організаціями, що починали підготовку фахівців та наукові роботи в Україні в галузі топографії, геодезії та геодезичної астрономії. Якщо рік заснування першої геодезичної кафедри в Україні (1871) вважати роком започаткування геодезичної освіти та науки, то топографо-геодезична вища школа і наука в Україні є порівняно молодими і нараховують лише 140 років.

У 1921 р. відкрилось геодезичне відділення Львівської політехніки, яке з 1921 до 1939 pp. підготувало 245 інженерів-геодезистів. Найвизначнішим вче- ним-геодезистом того часу у Західній Україні був проф. К. Вайгель, який заві­дував кафедрою геодезії майже 30 років. Він був піонером застосування аеро­знімання для створення планів та карт на міські території, зокрема і на м. Львів.

У 1922 р. в Харкові було відкрито геодезичний та землевпорядний інсти­тут (ХГЗІ), а у 1924 р. тут було створено Українське геодезичне управління (УГУ). Завдання УГУ - керівництво всіма топографо-геодезичними роботами в Україні. Керував УГУ проф. М.Г. Михайлов. У 1930 р. з ХГЗІ виокремився Харківський геодезичний інститут (ХГІ), який потім увійшов до Харківського інженерно-будівельного інституту (ХІБІ) як факультет. Його очолив А.Д. Мо­торний, згодом відомий вчений, педагог, якому судилось відіграти важливу роль у розвитку топографо-геодезичної справи в Україні. В 1931 р. в Харкові відкрито Український науково-дослідний інститут геодезії і картографії, науковим керівником якого призначили проф. М.О. Максимовича. На жаль, цей інститут існував лише кілька років і більшість його наукових нанраціошінь не були іаиершсні. Праге інститут відіграв (начну ролі, у підгагоїщі наукових >ін через аспірантуру. Перші аспіранти - згодом відомі вчені у галун.езії, топографії, вищої геодезії: А.І. Дінченко, М.К. Мигаль, С.М. Марченко, Фірсов та інші.

З 1928 р. в Україні працює Полтавська гравіметрична обсерваторія, яку очолював акад. О.Я. Орлов. Астрономічні дослідження в Україні виконують:

- головна астрономічна обсерваторія Національної академії наук України, заснована у 1944 p.;

- Кримська астрофізична обсерваторія;

- Миколаївська астрономічна обсерваторія;

- астрономічні обсерваторії київського, львівського, одеського, хар- ького університетів.

В 1

Дата добавления: 2014-01-07