Geodätische Arbeiten begleiten den Bau eines Objekts von der Auswahl eines Grundstücks bis zur Inbetriebnahme eines fertigen Bauwerks. Diese Branche hat einen langen Entwicklungsweg von primitiven Messgeräten zu modernen hochpräzisen Geräten zurückgelegt, mit denen die räumliche Position des Vermessungspunkts in Echtzeit millimetergenau bestimmt werden kann. In einer Reihe von Artikeln, die diesem Bereich menschlicher Aktivitäten gewidmet sind, werden wir Sie über die Meilensteine in der Entwicklung der Geodäsie und ihren Platz auf einer modernen Baustelle informieren..
Ein bisschen Geschichte
Seit der Antike hat die Menschheit die Notwendigkeit erfahren, die tatsächlichen Abstände zwischen Objekten und ihre räumliche Position relativ zueinander zu bestimmen. Darüber hinaus war der Bau von großflächigen Strukturen ohne genaue Berechnungen nicht möglich. Zum Beispiel für den Bau von Bewässerungssystemen im alten Ägypten im 6. Jahrhundert vor Christus. verwendeten die einfachsten geodätischen Vermessungen, denn damit der Kanal den Fluss und nicht das Dickicht mit Krokodilen erreichen konnte, mussten Richtung und Neigung des Grabens berechnet und am Boden markiert werden. Dies gab Impulse für die Entwicklung der Landwirtschaft und damit für den Wohlstand des ägyptischen Staates. Die alten Griechen erweiterten das Wissen der Ägypter, aber die Wissenschaft, die die Form und Größe der Erde bestimmt, erfuhr mit der Ausweitung der Handelsbeziehungen und der Navigation eine breite Entwicklung, als es erforderlich war, einen genauen Kurs von einem Punkt des Planeten zum anderen zu zeichnen.
In Russland werden die ersten Erwähnungen von Entfernungsmessungen mit 1068 datiert, als auf Befehl des Tmutarakan-Prinzen Gleb die Breite der Straße von Kertsch durch Stufen auf dem Eis gemessen wurde. Ein Gedenkstein über dieses Ereignis befindet sich noch in der Eremitage. Die Geodäsie entwickelte sich während des „Fensters nach Europa“ von Peter I. weiter, als Seefahrer und Reisende detaillierte Bewegungspläne zur Hand haben mussten. Diese Arbeit wurde von den Offizieren der Quartiermeistereinheit durchgeführt. Der Krieg mit Napoleon im Jahr 1812 zeigte die mangelnde Genauigkeit und Bereitstellung von kartografischem Material, vor allem des Militärs, was das Signal für die Gründung des Corps of Military Topographers im Jahr 1822 war..
Die Entwicklung der sowjetischen Geodäsie begann mit der Unterzeichnung des Dekrets des Rates der Volkskommissare durch VI Lenin am 15. März 1919 „Über die Errichtung einer höheren geodätischen Verwaltung“. Dieses Datum wird für viele Jahre zum Datum des Berufsurlaubs von Vermessungsingenieuren und Fachleuten der Branche. Im Mai 1967 wird die geodätische Abteilung in die Hauptdirektion für Geodäsie und Kartographie (kurz GUGK) umgewandelt, die direkt dem Ministerrat der UdSSR unterstellt sein wird, der den besonderen Status dieser Branche hervorhob. Nach dem Zusammenbruch der Union wurde der föderale Dienst für Geodäsie und Kartographie Russlands organisiert, der anschließend dem Ministerium für wirtschaftliche Entwicklung zugewiesen wurde, und seine Funktionen wurden dann dem föderalen Dienst für staatliche Registrierung, Kataster und Kartographie übertragen. Wir stellen daher mit Bedauern fest, dass die „goldenen Jahre“ der russischen Geodäsie als Wissenschaft genau auf die Sowjetzeit fallen..
Koordinatensystem
Für hochpräzise Messungen muss dasselbe Koordinaten- und Höhensystem verwendet werden, um später Probleme mit der „Überlagerung“ zu vermeiden. Wenn eine Vermessung für den Bau durchgeführt wird, ist die Grenze der Arbeiten normalerweise der Schnittpunkt der Haupttransportwege und des Verbindungspunkts der Kommunikation, der im Anhang zur technischen Aufgabe schematisch dargestellt werden sollte. In der Regel wurde die topografische Vermessung öffentlicher Straßen in Städten bereits im lokalen Koordinatensystem durchgeführt, die Daten werden in Archiven gespeichert, und um die Steigungen auf der Baustelle korrekt zu berechnen, sollte die Vermessung für den Bau in einem ähnlichen System durchgeführt werden.
Der Beginn der Arbeiten an einem einheitlichen Koordinatensystem in unserem Land geht auf das Jahr 1928 zurück, als der von F.N. Krasovsky, das Programm zur Entwicklung eines Triangulationssystems – eine Methode zur Erstellung eines geodätischen Referenznetzwerks auf der Grundlage der Koordinatenbestimmung durch Messung der Winkel von Dreiecken. In der Triangulation der Klasse 1 erreichte die Länge der Seiten dieser „Dreiecke“ 25 km. Die Punkte, deren Koordinaten mit dieser Methode bestimmt wurden, wurden Triangulationspunkte genannt. Dann wurde das Dreiecksnetz in Netze von 2 bis 4 Klassen unterteilt, die jeweils kleinere Abstände innerhalb der Sichtlinie zwischen den Punkten hatten. Die vierte Klasse wurde in die 1. und 2. Kategorie unterteilt, der Abstand zwischen den Punkten betrug bereits 200-500 Meter. Die Koordinaten der Punkte wurden durch das polygonometrische Verfahren bestimmt, d.h. Neben Winkeln wurden mit Hilfe eines Theodoliten auch die Abstände zwischen Punkten mit einem Maßband oder einem optischen Entfernungsmesser gemessen. Es sind die Punkte der Polygonometrie der 4. Klasse und die Punkte der Gitterpolygonometrie, die hauptsächlich von Vermessungsingenieuren für die städtische Arbeit verwendet werden.
Das erste hochpräzise Koordinatensystem auf dem Gebiet der UdSSR gilt als das im April 1946 genehmigte Koordinaten- und Höhensystem von 1942 (SK-42), und der 1913 verabschiedete Wasserstand in der Instrumentenkammer des Kronstädter Hafens (Null des Kronstädter Fußstocks) wurde als Null in der Höhe verwendet. Dieser Moment wird immer noch von einigen „Experten“ genutzt, wenn in einem herkömmlichen System von Koordinaten und Höhen geschossen wird, wobei der Rand eines Reservoirs als Null in der Höhe angenommen wird.
Der gemessene Stand der Dinge in der Branche wurde von GRU-Oberst Oleg Penkovsky verletzt, der aus Herzensgüte unter anderem kartografisches Material in SK-42 an die westlichen Sonderdienste verkaufte. Die sowjetische Regierung, die zu Paranoia neigte, gab den Befehl, das Koordinatensystem so zu korrigieren, dass der Feind keine geheimen Karten verwenden konnte, um einen Atomschlag zu starten, und ein neues Koordinatensystem wurde geboren – SK-63, eine verzerrte Version von SK-42. Aus diesem System entwickelte sich die städtische Polygonometrie, die wiederum eine verzerrte Version des SK-63 war. Um die Feinde zu verwirren, wurden die Funktionäre selbst verwirrt. In SK-63 wurden riesige Anordnungen von Karten erstellt, ein Landkataster wird teilweise beibehalten, und an den Kreuzungen von Kartenzonen sind große Überlagerungen und Inkonsistenzen möglich. SK-63 wurde durch das Dekret des Zentralkomitees der KPdSU und des Ministerrates der UdSSR im März 1987 aufgehoben, aber auch in Zukunft „ausnahmsweise“ weiter verwendet..
Derzeit gibt es in Russland für die Bedürfnisse der Weltraumgeodäsie ein räumliches Koordinatensystem PZ-90.02, das wiederum ein Analogon von WGS84 ist – ein einzelnes Koordinatensystem für den gesamten Planeten, und für geodätische und kartografische Arbeiten verwenden sie das geodätische Koordinatensystem von 2011 (GSK-2011). ein Derivat seiner Vorgänger – SK-95 und SK-63. Wie Sie verstehen, tragen die Unterschiede zwischen Koordinatensystemen und der Genauigkeitsverlust beim Übergang von einem System zu einem anderen nicht zur Gesamtgenauigkeit der durchgeführten topografischen und geodätischen Arbeiten bei. Auf der Baustelle wird zur Vereinfachung der Verwendung eine Aufschlüsselung in einem bedingten Koordinatensystem vorgenommen, das mit lokalen oder regionalen Systemen verbunden ist, da die numerischen Werte von Koordinaten in staatlichen Systemen siebenstellige Zahlen in Metern erreichen können, ausgenommen Zentimeter und Millimeter.
Werkzeuge und Geräte zur Herstellung von Arbeiten
Mit der Anhäufung von Wissen über die Form und Größe der Erde durch die Menschheit änderten sich auch die Werkzeuge, mit denen er geodätische Arbeiten ausführte. Anfangs waren sie:
- Theodolit – Dieses Instrument ist das Hauptvermessungsinstrument zur Messung horizontaler und vertikaler Winkel. Strukturell besteht der Theodolit aus einem horizontalen und vertikalen Kreis, der auch als „Glied“ bezeichnet wird und Unterteilungen zum Ablesen aufweist, und einem rotierenden Teil – „Alidade“, an dem das Teleskop befestigt ist. Dieses Werkzeug ist für technische, geodätische und astronomische Arbeiten unverzichtbar.
- Die Ebene ist ein optisch-mechanisches Instrument, mit dem Sie den Höhenunterschied von Punkten auf der Erdoberfläche bestimmen können. Der Unterschied zwischen den Zahlen, die in der Ebene auf zwei vertikalen Balken mit Teilungen sichtbar sind, entspricht dem Höhenunterschied der Punkte, an denen die Balken installiert werden – Holzbalken mit einer Höhe von 3 bis 4 Metern und Teilungen zum Lesen.
- Level ist ein unverzichtbares Steuerungswerkzeug für jeden Builder. Dies ist ein Gerät mit einer mit Flüssigkeit gefüllten Glasampulle zur Bestimmung der horizontalen Oberfläche und zur Messung kleiner Neigungswinkel.
- Kipregel – Dieses Tool wird bei der Durchführung topografischer Vermessungen verwendet und ermöglicht es Ihnen, die Situation direkt vor Ort grafisch darzustellen und Winkel, Entfernungen und Höhen zu messen. Wird in Verbindung mit einem Becher verwendet – einer Feldzeichnungstabelle.
- Pantometer – wurde früher zur Vermessung von Sümpfen und Wäldern verwendet, wenn keine hohe Messgenauigkeit erforderlich war.
- Maßband – normalerweise ein Stahlband mit einer Skala zum Messen des horizontalen Abstandes von Punkten.
- Der Entfernungsmesser ist ein Gerät zur Bestimmung des Abstands zwischen Punkten. In der Konstruktion wird seine Funktion erfolgreich durch ein Laser-Maßband ausgeführt.
- Boussol – Mit diesem Werkzeug konnte das Magnetlager am Boden bestimmt werden.
- Längenmesser – Mit dem in der Minenvermessung verwendeten Werkzeug konnten Entfernungen mit einem flexiblen Gewinde und einem Messblock gemessen werden.
Natürlich steht der Fortschritt nicht still und die „Veteranen“ werden durch moderne geodätische Geräte ersetzt, mit denen nur Spezialisten arbeiten können. Wenn Sie jedoch die Grundlagen der Wissenschaft kennen, müssen Sie nicht für alle Arten von Arbeiten Vermessungsingenieure anrufen. Sie können einige einfache Vorgänge selbst ausführen, ohne die Hilfe komplexer Tools und teurer Software..
Mit einem 20-Meter-Maßband auf dem Hof können Sie leicht die Achsen des Landhauses brechen oder die ungefähre Fläche des Standorts berechnen. Mit Hilfe einfacher Geräte ist es sogar möglich, eine vereinfachte geodätische Vermessung des Standorts für die individuelle Konstruktion durchzuführen.
Die folgenden Artikel aus unserem Zyklus über Geodäsie und ihre Rolle auf einer Baustelle informieren Sie über die Merkmale der Wahl der geodätischen Ausrüstung und die Möglichkeit einer unabhängigen Lösung der einfachsten geodätischen Probleme..
Welche bedeutenden Entwicklungen oder Ereignisse haben dazu beigetragen, dass sich die Geodäsie als Fachgebiet so stark entwickelt hat?