Ģeodēziskie darbi pavada jebkura objekta būvniecību no zemes gabala izvēles posma līdz pabeigtas struktūras nodošanai ekspluatācijā. Šī nozare ir nogājusi garu attīstības ceļu, sākot no primitīviem mērinstrumentiem un beidzot ar modernām augstas precizitātes iekārtām, kas ar milimetra precizitāti spēj reāllaikā noteikt mērīšanas punkta telpisko stāvokli. Rakstu sērijā, kas veltīta šai cilvēka darbības jomai, mēs jums pastāstīsim par ģeodēzijas attīstības pavērsieniem un tā vietu modernā būvlaukumā..
Nedaudz vēstures
Kopš seniem laikiem cilvēce jūt vajadzību noteikt reālos attālumus starp objektiem un to telpisko stāvokli attiecībā pret otru. Turklāt jebkādu liela mēroga konstrukciju celtniecība nebija iespējama bez precīziem aprēķiniem. Piemēram, apūdeņošanas sistēmu būvniecībai Senajā Ēģiptē 6. gadsimtā pirms mūsu ēras. izmantoja vienkāršākos ģeodēziskos apsekojumus, jo, lai kanāls sasniegtu upi, nevis biezokņiem ar krokodiliem, bija jāaprēķina un jāapzīmē tranšejas rakšanas virziens un slīpums uz zemes. Tas deva stimulu lauksaimniecības attīstībai un līdz ar to arī Ēģiptes valsts labklājībai. Senie grieķi palielināja ēģiptiešu zināšanas, bet zinātne, kas nosaka Zemes formu un lielumu, guva plašu attīstību līdz ar tirdzniecības attiecību un navigācijas paplašināšanos, kad bija nepieciešams precīzi noteikt kursu no viena planētas punkta uz otru..
Krievijā pirmie attāluma mērījumu pieminēšanas datumi ir datēti ar 1068. Gadu, kad pēc Tmutarakānas prinča Gleba rīkojuma Kerčas šauruma platums tika mērīts ar soļiem uz ledus, Ermitāžā joprojām tiek saglabāts piemiņas akmens par šo notikumu. Ģeodēzija plašāku attīstību ieguva Pētera I “loga uz Eiropu” laikā, kad navigatoriem un ceļotājiem bija nepieciešami detalizēti pārvietošanās plāni. Šo darbu veica Ceturtdaļas vienības virsnieki. Karš ar Napoleonu 1812. gadā atklāja precizitātes un kartogrāfisko materiālu, galvenokārt militāro, nodrošināšanu, kas bija signāls Militāru topogrāfu korpusa izveidošanai 1822. gadā..
Padomju ģeodēzijas attīstība sākās ar VI Ļeņina 1919. gada 15. martā parakstīto Tautas komisāru padomes lēmumu “Par augstākas ģeodēziskās pārvaldes izveidošanu”. Šis datums daudzus gadus kļūs par mērnieku un nozarē iesaistīto speciālistu profesionālo svētku dienu. 1967. gada maijā ģeodēzijas nodaļa tiks pārveidota par Ģeodēzijas un kartogrāfijas galveno direktorātu (saīsināti kā GUGK), kas būs tieši pakļauts PSRS Ministru padomei, kas uzsvēra šīs nozares īpašo statusu. Pēc Savienības sabrukuma tika organizēts Krievijas Federālais ģeodēzijas un kartogrāfijas dienests, kas vēlāk tika uzticēts Ekonomiskās attīstības ministrijai, un pēc tam tās funkcijas tika nodotas federālajam valsts reģistrācijas, kadastra un kartogrāfijas dienestam. Tāpēc ar nožēlu atzīmējam, ka krievu ģeodēzijas kā zinātnes “zelta gadi” precīzi ietilpst padomju periodā..
Koordinātu sistēma
Lai veiktu augstas precizitātes mērījumus, ir jāizmanto viena un tā pati koordinātu un augstuma sistēma, lai vēlāk izvairītos no problēmām ar “pārklājumu”. Ja būvniecībai tiek veikts apsekojums, tad parasti darba robeža ir galveno transporta ceļu un komunikāciju piesaistes punktu krustojums, kas shematiski jāparāda darba uzdevuma pielikumā. Parasti publisko eju topogrāfiskā apsekošana pilsētās jau ir veikta vietējā koordinātu sistēmā, dati tiek glabāti arhīvos, un, lai pareizi aprēķinātu slīpumus būvlaukumā, būvniecības uzmērīšana jāveic līdzīgā sistēmā.
Darbu sākums pie vienotas koordinātu sistēmas mūsu valstī datēts ar 1928. gadu, kad F.N. Krasovska, programma triangulācijas sistēmas izstrādei – metode atsauces ģeodēziskā tīkla izveidošanai, kas balstās uz koordinātu noteikšanu, izmērot trijstūru leņķus, un 1. klasē trīsstūrē šo “trijstūru” malu garums sasniedza 25 km. Punktus, kuru koordinātas tika noteiktas ar šo metodi, sauca par trīsstūrveida punktiem. Tad trijstūru tīkls tika sadalīts 2–4 klašu tīklos, kuriem attiecīgi bija mazāki attālumi redzamības līnijā starp punktiem. Ceturtā klase tika sadalīta 1. un 2. kategorijā, attālums starp punktiem jau bija 200-500 metri. Punktu koordinātas tika noteiktas ar poligonometrijas metodi, t.i. papildus leņķiem ar teodolīta palīdzību attālumus starp punktiem mēra arī ar mērlenti vai optisko diapazona meklētāju. Tieši 4. klases poligonometrijas un režģa poligonometrijas punktus inspektori galvenokārt izmanto pilsētas darbos.
Pirmā augstas precizitātes koordinātu sistēma PSRS teritorijā tiek uzskatīta par 1942. gada koordinātu un augstuma sistēmu (SK-42), kas apstiprināta 1946. gada aprīlī, un ūdens līmenis Kronštates ostas instrumentālajā kamerā (nulles no Kronštates pēdas pamatnes), kas pieņemts 1913. gadā, tika izmantots kā nulle augstumā. Šo momentu joprojām izmanto daži “eksperti”, fotografējot parastajā koordinātu un augstuma sistēmā, jebkura rezervuāra malu uzskatot par nulles augstumu.
Novērtēto nozares stāvokli pārkāpa GRU pulkvedis Oļegs Penkovskis, kurš no sirds laipnības cita starpā pārdeva Rietumu speciālajiem dienestiem kartogrāfiskos materiālus SK-42. Uz paranojas pakļauto padomju valdība deva pavēli labot koordinātu sistēmu, lai ienaidnieks nevarētu izmantot slepenas kartes, lai sāktu kodolieroču, un radās jauna koordinātu sistēma SK-63, kas bija sagrozīta SK-42 versija. No šīs sistēmas izveidojās pilsētas poligonometrija, kas, savukārt, bija izkropļota SK-63 versija. Gribēdami sajaukt ienaidniekus, tā rezultātā paši funkcionāri apjukuši. SK-63 tika izgatavoti milzīgi karšu masīvi, daļēji tiek uzturēts zemes kadastris, un karšu zonu krustojumos ir iespējami lieli pārklājumi un neatbilstības. SK-63 tika atcelts ar PSKP Centrālās komitejas un PSRS Ministru padomes dekrētu 1987. gada martā, bet turpināja to izmantot “kā izņēmumu”..
Pašlaik Krievijā kosmosa ģeodēzijas vajadzībām darbojas telpisko koordinātu sistēma PZ-90.02, kas savukārt ir WGS84 analogs – vienota visu planētas koordinātu sistēma, un ģeodēziskiem un kartogrāfiskiem darbiem viņi izmanto 2011. gada ģeodēzisko koordinātu sistēmu (GSK-2011), atvasinājums no saviem priekšgājējiem – SK-95 un SK-63. Kā jūs varat iedomāties, atšķirības starp koordinātu sistēmām un precizitātes zudums pārejā no vienas sistēmas uz otru nepievieno kopējo precizitāti pabeigtajiem topogrāfiskajiem un ģeodēziskajiem darbiem. Būvlaukumā, lai to ērtāk izmantotu, sadalījums tiek veikts parastajā koordinātu sistēmā, kurai ir sakars ar vietējām vai reģionālajām sistēmām, jo koordinātu skaitliskās vērtības valsts sistēmās var sasniegt septiņciparu skaitļus metros, izņemot centimetrus un milimetrus.
Darba izgatavošanai izmantotie instrumenti un aprīkojums
Līdz ar cilvēces uzkrātajām zināšanām par Zemes formu un lielumu, mainījās arī instrumenti, ar kuriem viņš veica ģeodēziskos darbus. Sākotnēji tie bija:
- Teodolīts – šis instruments ir galvenais mērīšanas instruments, ko izmanto horizontālā un vertikālā leņķa mērīšanai. Strukturāli teodolīts sastāv no horizontāla un vertikāla apļa, ko sauc arī par “ekstremitāti” un kuram ir dalījumi rādījumu ņemšanai, un rotējošas daļas – “alidade”, uz kuras ir fiksēts teleskops. Šis rīks ir neaizstājams inženiertehniskajā, ģeodēziskajā un astronomiskajā darbā.
- Līmenis ir optiski-mehānisks instruments, kas ļauj noteikt punktu augstuma starpību uz zemes virsmas. Starpība starp skaitļiem, kas ir redzami līmenī uz diviem vertikāliem stieņiem ar dalījumiem, ir vienāda ar atšķirību to punktu augstumā, kuros stieņi ir uzstādīti – koka sijas ar 3-4 metru augstumu ar dalījumiem lasīšanai.
- Līmenis ir neaizstājams vadības līdzeklis katram celtniekam. Šī ir ierīce ar stikla ampulu, kas piepildīta ar šķidrumu, lai noteiktu horizontālo virsmu un izmērītu mazos slīpuma leņķus.
- Kipregel – šo rīku izmanto, veicot topogrāfiskos apsekojumus, un tas ļauj jums grafiski konstruēt situāciju tieši uz lauka, mērot leņķus, attālumus un augstumus. Izmanto kopā ar vārglāzi – lauka zīmēšanas tabulu.
- Pantometrs – izmantoja purvu un mežu uzmērīšanai gadījumos, kad nebija nepieciešama augsta mērījumu precizitāte.
- Mērlente – parasti tērauda lente ar skalu punktu horizontālā attāluma mērīšanai.
- Distances meklētājs ir ierīce attāluma noteikšanai starp punktiem; konstrukcijā tā funkciju veiksmīgi veic ar lāzera mērlenti.
- Boussol – šo instrumentu izmantoja, lai noteiktu magnētisko gultni uz zemes.
- Garuma mērītājs – mīnu apsekošanā izmantotais rīks ļāva izmērīt attālumus, izmantojot elastīgu vītni un mērīšanas bloku.
Protams, progress nestāv uz vietas, un “veterānus” nomaina mūsdienīgs ģeodēziskais aprīkojums, ar kuru var strādāt tikai speciālisti. Tomēr, zinot zinātnes pamatus, nav nepieciešams izsaukt mērniekus visiem darba veidiem, jūs varat pats veikt dažas vienkāršas darbības bez sarežģītu rīku un dārgas programmatūras palīdzības..
Ņemot saimniecībā 20 metru mērlenti, jūs varat viegli salauzt lauku mājas asis vai aprēķināt aptuveno teritorijas platību, un ar vienkāršu ierīču palīdzību ir iespējams pat veikt vienkāršotu vietas ģeodēzisko uzmērīšanu individuālai celtniecībai.
Turpmākie raksti no mūsu sērijas par ģeodēziju un tās lomu būvlaukumā pastāstīs par ģeodēziskā aprīkojuma izvēles iezīmēm un vienkāršāko ģeodēzisko problēmu neatkarīga risināšanas iespēju..
Lietišķā ģeodēzija. Nozares vēsture
Latvijas lietišķās ģeodēzijas vēsture ir sena un leģendāra. Tā kalpo kā galvenais instrumentu un informācijas avots, lai gan tās nozīme pastāvīgi mainījusies. Šodien tā ir būtiska karšu veidošanai, lādes plānošanai un citām sakārtotām telpiskajām vietu un objektu analīzēm. Lietišķajai ģeodēzijai ir milzīgas priekšrocības pilsētplānošanā, kā arī specializēti datu pārvaldības un analīzes rīki. Ģeodēziskās lokalizācijas dienas paātrinātais attīstības temps padara katru īpašnieku efektīvāku, izveidojot spēcīgu pamatu plaša mēroga projektu realizēšanai.
Mājas un vasarnīcas, piepilsētas būvniecība 
Kāda ir lietišķās ģeodēzijas nozares vēsture?