Об эпохах развития геодезии

Геодезия – одна из древнейших наук, а возможно, и самая древняя. По крайней мере, ее главные термины «геодезия» и «геометрия» (в переводе с греческого соответственно «землеразделение» и «землемерие») появились в IV в. до н.э. в труде Аристотеля «Метафизика». Естественно, что соответствующие знания появились намного раньше. Но когда именно и почему зародилась геодезия? Что позволило ей развиваться с глубокой древности и до наших дней, быть и оставаться одной из самых важных наук?

Понятия «землеразделение» и «землемерие» указывают на то, что этот вид деятельности появился, когда люди занялись земледелием. Необходимость пространственно-временных отношений представлялась в обязательной зависимости всей аграрной деятельности от времен года. Такого рода зависимости и соответствующие знаки люди должны были отмечать на местности. Это давало возможность общей организации окружающего пространства, т.е. его упорядочения по форме, размеру, пространственному положению.

В геометрии Евклида («Начала»), отражавшей в себе все пространственные отношения окружающего мира, основными элементами являлись точки и линии, определение которых было дано в постулатах (аксиомах). Именно точки и линии (а также фигура прямого угла) служили средством организации окружающего пространства, средством представления пространственно-временных отношений на местности. На местности закреплялись межевые линии, линии солнцестояний и равноденствий, полуденные линии и др., а точками – культовые места, места, связанные с земледелием. По социальным, экономическим и другим причинам возникала потребность деления земельных угодий межевыми линиями. В совокупности все это характеризовало землеустройство, а геометрия, вынесенная в натуру в виде совокупности точек и линий, характеризовала степень геометризации местности. Под геометризацией в данном случае понимается представление объектов ойкумены, в том числе земельных угодий, с помощью точек и линий в виде геометрической модели: графической (картоподобные изображения, планы, карты), натурной (совокупность межевых линий, дорог, поселений) и т.д. Такого рода геометризация и организация окружающего пространства составляла предмет деятельности геодезии и геометрии. Сформировавшаяся понятийно-терминологическая основа составляла парадигму древнего времени, исторической эпохи, именуемой землемерной.

В первом тысячелетии до н.э. благодаря выдающимся достижениям древних греков сформировались научные знания, в том числе такие науки, как геометрия, астрономия, география, арифметика и т.д. Геометрию Платон называл царицей наук, а сакральность соответствующих знаний подтверждалась тем же Платоном в его выражении «Боги любят геометрию». Все это указывало на первостепенную значимость геометрии и геодезии в жизни людей, поэтому истоки геодезии относятся к первым пространственно-временным линиям, проведенным на земле.

В новой эпохе (с IV в. до н.э.) появились теоретические основы геодезии в виде геометрии Евклида, планиметрии. На протяжении двух тысячелетий (до середины второго тысячелетия н.э.) геодезия развивалась в форме практической геометрии, а ее структура была определена работами Герона Александрийского: «Метрика» и «Диоптра», а также семнадцатью задачами, которые способствовали практическому решению геодезических проблем. Появились первые примитивные геодезические инструменты, технологии, впервые стали решаться на местности сложнейшие задачи, связанные с геометризацией и организацией окружающего пространства. В совокупности сформировалась новая парадигма, именуемая геометрической.

В XVI–XVII вв. произошли научная, а затем и промышленная революции. В геодезии сформировались геодезический и топографический методы, топографо-геодезическая технология, технические измерительные инструменты (теодолит, нивелир, кипрегель и др.). Сформировался новый метод в геодезии – линейно-угловой, а также координатный метод. Теоретические основы геодезии этой эпохи были выражены в аналитической и дифференциальной геометрии, геометрии поверхностей, в теории фигуры Земли благодаря трудам таких великих ученых, как Рене Декарт, Исаак Ньютон, Алекси Клод Клеро, Леонард Эйлер, Карл Фридрих Гаусс и др. В совокупности эта эпоха продолжалась, применительно к геодезии, с 1500-х по 1950-е гг. Соответствующая ей парадигма определяется как топографо-геодезическая.

Во второй половине ХХ века произошла научно-техническая революция, ставшая началом новой исторической эпохи (четвертой), условно именуемой геоинформационной.

Геодезия изначально являлась измерительной системой знаний, что подтверждается функциональным назначением ее терминов. В системах и технологиях выполнявшихся измерений находили свое концентрированное выражение все виды и успехи геодезической деятельности. Прогресс и переход от эпохи к эпохе характеризовались повышением точности измерений. Последовательность эпох характеризуется повышением точности измерений на два порядка. Как было отмечено, геодезия является измерительной наукой и в показателях точности измерений концентрированно выражен прогресс и в системе измерений, и в технологиях, и в теории.

Имея в виду все отмеченное, мы можем описать первую историческую эпоху, в которой только начиналось формирование геодезии, и определить ее как антропную, поскольку все измерения опирались на природные возможности человека, в том числе на его фигуру. Это следует из того, что человек сам в то время являлся основой решения всех пространственно-временных задач на поверхности земли.

Вторая эпоха (геометрическая) отличалась появлением теории (практическая геометрия, планиметрия). Технология этой эпохи формировалась в виде прямолинейно-прямоугольных ходов и соответствующих фигур. В эту эпоху впервые были созданы системы измерений: в линейных измерениях использовались мерные веревка и колесо, в угловых – землемерный крест и грома, в нивелирных – хоробата и ватерпас.

Третья эпоха, в отличие от двух предыдущих, являлась технической: формировалась система технических измерительных приборов (теодолит, нивелир и т.д.), топографо-геодезическая технология, теоретическая основа в виде геодезии, состоящая из высшей, низшей и т.д.

В последней исторической эпохе, сейчас именуемой как геоинформационная, формируется совокупность информационно-измерительных систем, соответствующих технологий (наземно-воздушная и наземно-космическая) и соответствующих новых теоретических основ.

Каждая эпоха имела свою парадигму и свое выражение в соответствующей системе измерений, технологии и теории. Следовательно, переход от одной исторической эпохи к другой означал смену систем измерений, технологий и теоретической основы. То есть повышение точности измерений на два порядка при переходе к новой эпохе обязательно сопровождалось формированием новых систем измерений, новой технологии и обновлением теории. В целом это характеризовалось формированием новой парадигмы.

М.Л. Тетерина

Опубликовано: Вестник геодезии, картографии и геоинформатики