Геодезические приборы история развития

5rik.ru

Материалы для учебы и работы

Краткая история развития геодезических приборов.

Трудно установить время, когда были созданы первые простейшие геодезические инструменты. Их появление относится к глубокой древности и связано с насущными потребностями материальной жизни общества.

Живопись на египетских гробницах свидетельствует о том, что в те времена земельные участки измерялись шнуром с узлами. При сооружении каналов применялись желоба, наполненные водой, и отвесы, подвешенные к концам желобов. В VI в. до н. э. существовали такие крупные инженерные сооружения, как канал между Нилом и Красным морем, оросительные системы в долине Нила. Эти сооружения не могли быть построены без соответствующих геодезических измерений, геодезических инструментов.

О развитии геодезических инструментов во II в. до н. э. свидетельствует сочинение Герона Александрийского «О диоптрах», где описаны простейшие инструменты для измерения углов и нивелиры, устроенные в виде сообщающихся сосудов, заполненных жидкостью.

В России появление первых геодезических инструментов относится к X—XII вв. В сборнике законов Древней Руси «Русская Правда», относящемся к XI в., содержатся постановления о земельных границах, которые устанавливались путем измерений на местности простейшими геодезическими инструментами.

Римляне использовали крест со шнуровыми отвесами для разбивки прямых углов. В средние века в Европе пользовались известными ещё в древности устройствами: мерные шнуры, прутья, жезлы и рейки для измерения длин, кресты с диоптрами для построения прямых углов, ватерпас, сообщающиеся сосуды для нивелирования.

История развития геодезических приборов

История геодезических приборов берет свое начало со времени строительства оросительных каналов в древнем Вавилоне, Китае и Египте, то есть от XIII века до н.э. Их появлению способствовала необходимость использования топографических карт при боевых действиях армий. Угломеры привнесли в геодезию астрономы. Отвесы и ватерпасы возникли вместе с землемерным делом.

Значительный вклад в технику геодезических измерений внесли арабы, греки и римляне. Эратосфен в 200 г. до н.э. гномоном (солнечные часы) впервые инструментально определил окружность Земли. Птолемей через пятьдесят лет после него придумал линейку для вертикальных углов, а еще через двадцать лет Гиппарх предложил астролябию с лимбом, прообраз теодолита.

Угломер Герона, римский землемерный крест и усовершенствованный арабами китайский компас для измерения углов – это все этапы развития геодезических приборов.В ХVI веке Леонардо да Винчи сконструировал специальную тележку для определения расстояний и шагомер, в Голландии появились мерная цепь и микроскоп, а в Германии – линейка с диоптрами.

В 1593 г. немецкий математик Клавиус придумал принцип нониуса, а в 1609 г. Галилео Галилей изобрел зрительную трубу. В 1662 г. француз Тевено сконструировал цилиндрический уровень, а в 1674 г. итальянец Мантанари для зрительной трубы предложил дальномерные нити.

Тележка для определения расстояний
(Леонардо да Винчи)

Англичане Сиссон и Рамсден в восемнадцатом веке создали первый теодолит, практически аналогичный современному прибору, с винтовым микрометром и окуляром. Много различных оптических приборов построили русские мастеровые Беляев и Колосов при Петре I. Среди них значилась трубка с ватерпасами, то есть нивелир. В начале девятнадцатого века в России было несколько мастерских, которые специализировались на геодезических приборах. Из под рук мастеров выходили прекрасные астролябии с трубами, базисные приборы и теодолиты, многие из которых были проданы даже в Европу.

Основоположником метрологии измерений выступил Д.И.Менделеев, а Г.К.Бауэр изготовил точный уровень, нивелир-теодолит и универсальный прибор.В 1822 году в России появился Корпус военных топографов и специальное училище по подготовке кадров для него. Русская школа геодезистов, планомерно развиваясь, просуществовала до настоящего времени. Картографирование огромной территории России, создание совершенных топографических армейских карт – вот далеко неполный перечень выполненных школой работ. В русской армии во время русско-турецкой войны огонь артиллерии осуществлялся с топографической подготовкой, а в русско-японскую войну армия России внедрила воздушное фотографирование.

Геодезическое приборостроение к концу девятнадцатого века оформилось в самостоятельное направление. Промышленность освоила высокоточные нивелиры Гедеонова, триангуляционные теодолиты, тахеометры Санге и Гаммера, внутрибазные дальномеры, а в первую империалистическую войну – даже оптические теодолиты.

Первый теодолит
(Сиссон и Рамсден)

К 30-м годам и в Советском Союзе заводы «Геофизика» и «Аэрогеоприбор» начали выпускать серийно высокоточные триангуляционные теодолиты, астрономические универсалы и нивелиры, а к началу второй мировой войны и все другие виды геодезического оборудования. О размахе работы геодезистов очень хорошо говорит даже такой один факт: во время войны было выпущено 38 млн. специальных топографических карт.

Послевоенное приборостроение развивается по нескольким направлениям. Приборы становятся легче, надежнее, эргономичнее и удобнее.

С развитием радиотехники были разработаны новые методы свето- и радиодальномерных измерений, на основе которых в 20 столетии созданы светодальномеры и радиодальномеры. Практическое широкое использование светодальномеров связано с созданием в 1952 г. Э. Бергстрандтом (Швеция) первого фазового дальномера, названного геодиметром.

В России создателями первого светодальномера являются В.А. Величко и В.П. Васильев, которые в 1953 г. разработали светодальномер на основе авторского свидетельства на изобретение Г.И. Трофимука, выданного в СССР в 1933 г. Первый радиодальномер, названный теллурометром, был создан Уодли в ЮАР в 1956 г. Этим радиодальномером можно было измерять расстояния до 60 км с ошибкой в несколько см. Несколько позднее (в 1960 г.) в нашей стране под руководством А.А. Генике был разработан первый отечественный геодезический радиодальномер — ВРД.

Использование светодальномеров и радиодальномеров позволило резко повысить производительность линейных измерений, которые были весьма трудоемкими и малопроизводительными, так как выполнялись до этого механическими мерными приборами.

Современный электронный
тахеометр Sokkia NET1200

В дальнейшем на основе новейших достижений науки и техники были созданы приборы, не только превосходящие во много раз по точности и производительности традиционные, но и позволяющие решать задачи, которые ранее не могли быть выполнены с такой точностью и скоростью. В основу работы большинства из этих приборов заложены ранее используемые принципы измерений.

Сегодня, возрастающая потребность в геодезических приборах, с одной стороны, и развитие электроники, лазерной техники, компьютерных технологий, с другой, позволяют создавать не только новые модели уже известных приборов, но и разрабатывать принципиально новые инструменты и технологии. Продолжается совершенствование электронного тахеометра. За последние 10 лет из прибора, просто объединяющего в себе теодолит и дальномер, он превратился в мощный инструмент для использования в топографической съемке, кадастровой съемке, геодезическом сопровождении строительства. Такие изменения стали возможны благодаря оснащению электронных тахеометров встроенным программным обеспечением, расширенной памятью, безотражательными дальномерами. Сегодня электронный тахеометр является основой программно-аппаратного комплекса, включающего в себя помимо прибора мощное программное обеспечение для решения широкого круга прикладных задач.

ГНСС-приемник
Topcon GLS-1000

На базе моторизованных моделей электронных тахеометров создаются полностью роботизированные станции, способные без участия человека по заранее заложенной программе вести непрерывный мониторинг за объектами, определяя значения крена и смещений.

Наряду с тахеометрами, широкое распространение получило ГНСС оборудование. Сегодня ГНСС-приемник стал привычным инструментом для геодезистов проводящих топосъемку и землеустроительные работы, осуществляющих инженерно-геодезические изыскания и геодезическое обеспечение строительства.

Достаточно популярной технологией, сегодня, становятся 3D системы нивелирования для строительной техники, в которой находят свое место, как роботизированные электронные тахеометры, так и спутниковое оборудование. 3D системы нивелирования позволяют строительным машинам выполнять работу точно по проектным данным в автоматическом режиме, тем самым, исключая этап разбивочных работ и увеличивая производительность. Системами нивелирования можно оснастить бульдозеры, автогрейдеры, асфальтоукладчики и многие другие машины.

К числу совершенно новых технологий можно отнести технологию наземного лазерного сканирования. Высокая скорость работы, небывалый уровень автоматизации сбора данных, позволяют говорить о том, что лазерное сканирование имеет большое будущее.

Для обеспечения самых распространенных и простых видов работстали широко использоваться лазерные дальномеры. Эти приборы пришли на смену обычным рулеткам, поэтому их часто называют лазерными рулетками. Теперь измерить расстояние с высокой точностью можно одним нажатием клавиши дальномера. При этом рулетка позволяет производить дополнительные вычисления, например, вычисления площади и объема. На смену оптическим теодолитам приходят электронные теодолиты, значительно повышающие удобство работы. Наряду с оптическими нивелирами все шире используются лазерные нивелиры и цифровые нивелиры.

История развития геодезических приборов

История геодезических приборов берет свое начало со времени строительства оросительных каналов в древнем Вавилоне, Китае и Египте, то есть от XIII века до н.э. Их появлению способствовала необходимость использования топографических карт при боевых действиях армий. Угломеры привнесли в геодезию астрономы. Отвесы и ватерпасы возникли вместе с землемерным делом.

Значительный вклад в технику геодезических измерений внесли арабы, греки и римляне. Эратосфен в 200 г. до н.э. гномоном (солнечные часы) впервые инструментально определил окружность Земли. Птолемей через пятьдесят лет после него придумал линейку для вертикальных углов, а еще через двадцать лет Гиппарх предложил астролябию с лимбом, прообраз теодолита.

Угломер Герона, римский землемерный крест и усовершенствованный арабами китайский компас для измерения углов – это все этапы развития геодезических приборов.В ХVI веке Леонардо да Винчи сконструировал специальную тележку для определения расстояний и шагомер, в Голландии появились мерная цепь и микроскоп, а в Германии – линейка с диоптрами.

В 1593 г. немецкий математик Клавиус придумал принцип нониуса, а в 1609 г. Галилео Галилей изобрел зрительную трубу. В 1662 г. француз Тевено сконструировал цилиндрический уровень, а в 1674 г. итальянец Мантанари для зрительной трубы предложил дальномерные нити.

Тележка для определения расстояний
(Леонардо да Винчи)

Англичане Сиссон и Рамсден в восемнадцатом веке создали первый теодолит, практически аналогичный современному прибору, с винтовым микрометром и окуляром. Много различных оптических приборов построили русские мастеровые Беляев и Колосов при Петре I. Среди них значилась трубка с ватерпасами, то есть нивелир. В начале девятнадцатого века в России было несколько мастерских, которые специализировались на геодезических приборах. Из под рук мастеров выходили прекрасные астролябии с трубами, базисные приборы и теодолиты, многие из которых были проданы даже в Европу.

Основоположником метрологии измерений выступил Д.И.Менделеев, а Г.К.Бауэр изготовил точный уровень, нивелир-теодолит и универсальный прибор.В 1822 году в России появился Корпус военных топографов и специальное училище по подготовке кадров для него. Русская школа геодезистов, планомерно развиваясь, просуществовала до настоящего времени. Картографирование огромной территории России, создание совершенных топографических армейских карт – вот далеко неполный перечень выполненных школой работ. В русской армии во время русско-турецкой войны огонь артиллерии осуществлялся с топографической подготовкой, а в русско-японскую войну армия России внедрила воздушное фотографирование.

Геодезическое приборостроение к концу девятнадцатого века оформилось в самостоятельное направление. Промышленность освоила высокоточные нивелиры Гедеонова, триангуляционные теодолиты, тахеометры Санге и Гаммера, внутрибазные дальномеры, а в первую империалистическую войну – даже оптические теодолиты.

Первый теодолит
(Сиссон и Рамсден)

К 30-м годам и в Советском Союзе заводы «Геофизика» и «Аэрогеоприбор» начали выпускать серийно высокоточные триангуляционные теодолиты, астрономические универсалы и нивелиры, а к началу второй мировой войны и все другие виды геодезического оборудования. О размахе работы геодезистов очень хорошо говорит даже такой один факт: во время войны было выпущено 38 млн. специальных топографических карт.

Послевоенное приборостроение развивается по нескольким направлениям. Приборы становятся легче, надежнее, эргономичнее и удобнее.

С развитием радиотехники были разработаны новые методы свето- и радиодальномерных измерений, на основе которых в 20 столетии созданы светодальномеры и радиодальномеры. Практическое широкое использование светодальномеров связано с созданием в 1952 г. Э. Бергстрандтом (Швеция) первого фазового дальномера, названного геодиметром.

В России создателями первого светодальномера являются В.А. Величко и В.П. Васильев, которые в 1953 г. разработали светодальномер на основе авторского свидетельства на изобретение Г.И. Трофимука, выданного в СССР в 1933 г. Первый радиодальномер, названный теллурометром, был создан Уодли в ЮАР в 1956 г. Этим радиодальномером можно было измерять расстояния до 60 км с ошибкой в несколько см. Несколько позднее (в 1960 г.) в нашей стране под руководством А.А. Генике был разработан первый отечественный геодезический радиодальномер — ВРД.

Использование светодальномеров и радиодальномеров позволило резко повысить производительность линейных измерений, которые были весьма трудоемкими и малопроизводительными, так как выполнялись до этого механическими мерными приборами.

Современный электронный
тахеометр Sokkia NET1200

В дальнейшем на основе новейших достижений науки и техники были созданы приборы, не только превосходящие во много раз по точности и производительности традиционные, но и позволяющие решать задачи, которые ранее не могли быть выполнены с такой точностью и скоростью. В основу работы большинства из этих приборов заложены ранее используемые принципы измерений.

Сегодня, возрастающая потребность в геодезических приборах, с одной стороны, и развитие электроники, лазерной техники, компьютерных технологий, с другой, позволяют создавать не только новые модели уже известных приборов, но и разрабатывать принципиально новые инструменты и технологии. Продолжается совершенствование электронного тахеометра. За последние 10 лет из прибора, просто объединяющего в себе теодолит и дальномер, он превратился в мощный инструмент для использования в топографической съемке, кадастровой съемке, геодезическом сопровождении строительства. Такие изменения стали возможны благодаря оснащению электронных тахеометров встроенным программным обеспечением, расширенной памятью, безотражательными дальномерами. Сегодня электронный тахеометр является основой программно-аппаратного комплекса, включающего в себя помимо прибора мощное программное обеспечение для решения широкого круга прикладных задач.

ГНСС-приемник
Topcon GLS-1000

На базе моторизованных моделей электронных тахеометров создаются полностью роботизированные станции, способные без участия человека по заранее заложенной программе вести непрерывный мониторинг за объектами, определяя значения крена и смещений.

Наряду с тахеометрами, широкое распространение получило ГНСС оборудование. Сегодня ГНСС-приемник стал привычным инструментом для геодезистов проводящих топосъемку и землеустроительные работы, осуществляющих инженерно-геодезические изыскания и геодезическое обеспечение строительства.

Достаточно популярной технологией, сегодня, становятся 3D системы нивелирования для строительной техники, в которой находят свое место, как роботизированные электронные тахеометры, так и спутниковое оборудование. 3D системы нивелирования позволяют строительным машинам выполнять работу точно по проектным данным в автоматическом режиме, тем самым, исключая этап разбивочных работ и увеличивая производительность. Системами нивелирования можно оснастить бульдозеры, автогрейдеры, асфальтоукладчики и многие другие машины.

К числу совершенно новых технологий можно отнести технологию наземного лазерного сканирования. Высокая скорость работы, небывалый уровень автоматизации сбора данных, позволяют говорить о том, что лазерное сканирование имеет большое будущее.

Для обеспечения самых распространенных и простых видов работстали широко использоваться лазерные дальномеры. Эти приборы пришли на смену обычным рулеткам, поэтому их часто называют лазерными рулетками. Теперь измерить расстояние с высокой точностью можно одним нажатием клавиши дальномера. При этом рулетка позволяет производить дополнительные вычисления, например, вычисления площади и объема. На смену оптическим теодолитам приходят электронные теодолиты, значительно повышающие удобство работы. Наряду с оптическими нивелирами все шире используются лазерные нивелиры и цифровые нивелиры.

Источник