Теория развития геодезии – теоретические и методологические основы, язык, терминология.

Тетерин Г. Н. Синянская М. Л.

Аннотация: В статье излагается история разработки теории развития геодезии; дается краткое ее содержание, цель и назначение. Определяются методологические основы геодезии, ее терминология и языковая сущность. В числе введенных новых понятий и терминов отмечены следующие: методологическая триада, структурные элементы, технологические принципы развития (принципы влияния – «вертикаль-горизонталь», принцип прямоугольности и координатный принцип), координатизация пространства, геометризация пространства (совокупность четырех моделей – графических, аналитических, цифровых, физических), три критерия развития – предопределенности, точности и геометризованности (организованности), геодезическая метрика, константа развития.

Ключевые слова: теория, технологические принципы, законы развития.

Каждая наука находится в непрерывном процессе развития – меняются и совершенствуются методы, технологии, теоретические модели и т. п. Понимание такого развития необходимо в свою очередь для прогресса и эффективности науки. Это возможно только при теоретическом обосновании рассматриваемого процесса развития. Такая теория позволяет понять прошлое, объяснить настоящее и представить будущее; сделать наиболее точный прогноз развития. Создание такой теории востребовано в научных и практических исследованиях и дает возможность понять причины и следствия развития, как непосредственно в одной науке, так и в смежных сферах научного знания. Все отмеченное имеет непосредственное отношение к геодезии.

В геодезической науке теория развития геодезии (ТРГ) разрабатывалась, начиная с 80-х гг. ХХ в. Тетериным Г. Н. В исследованиях и создании ТРГ, в последнее десятилетие, активное участие принимала Синянская М. Л. Именно ТРГ представляет собой теорию развития одной из древнейших наук.

В области теоретических и методологических исследований в геодезии в последние два-три десятилетия принимали и принимают активное участие выдающиеся ученые конца прошлого столетия и начала нынешнего. В их числе следует отметить в первую очередь А.А. Изотова, Л.П. Пеллинена, К.А. Салищева, А.П. Карпика, А.А. Майорова, В.А. Малинникова, В.В. Шлапак и др. [1, 2, 3, 4, 5].

Несомненную методологическую основу теории развития науки составила так называемая методологическая триада – предмет науки, ее метод и объект приложения (рис. 1) [6, 8, 9, 12]. Эти три составляющие и теоретические и технологические принципы развития, а также факторы и критерии развития, определяют важнейшие особенности ТРГ.

Предметная основа геодезии была определена со времен Аристотеля и Евклида – пространственные отношения и формы объектов и явлений окружающего мира. В дальнейшем это наименование предмета науки было представлено как форма, размер, пространственное положение (ФРПП) применительно к объектам и явлениям окружающего пространства. Этот предмет в дальнейшем стал именоваться как геодезическая метрика. При этом окружающее пространство хозяйственной и научной деятельности человека, его объекты и явления стали определяться как геопространство [10, 11, 12].

С древнейших времен метод геодезии представлялся как метод измерения геодезической метрики объектов и явлений геопространства. Его важнейшим дополнением стало моделирование (см. рис. 1)

Рисунок 1 – Наука геодезия

Для определения геодезической метрики и выражения ее существа и обоснования введены так называемые структурные элементы (СЭ) – точки, линии, поверхности и прямой угол. Эти СЭ и их роль в определении геодезической метрики выражены и представлены с помощью системы аксиом [8, 9, 12].

Измерение геодезической метрики и моделирование осуществляется при помощи трех главных задач геодезии:

Определение метрики геопространства осуществляется путем определения ФРПП объектов и явлений геопространства с помощью измерения и моделирования; при этом объекты и явления представляются в виде СЭ.
Построение СЭ заданной метрики проектных объектов и явлений в геопространстве.
Определение изменения геодезической метрики СЭ во времени.

Все три задачи реализуются путем моделирования (графического, аналитического, цифрового, физического) и получения соответствующих четырех моделей. Все это в совокупности определяется как геометризация геопространства.

Для выполнения рассматриваемых измерений и моделирования введены технологические принципы развития, именуемые также как принципы влияния: принцип «Вертикаль-горизонталь» (ПВГ), принцип «4-х или 6-ти направлений» (П4Н, П6Н). В совокупности два последних принципа влияния именуются как принцип прямоугольности и координатный принцип [7, 8].

Все три принципа формируют общую технологию измерений. Соблюдение этих принципов реализуется в создании измерительных систем (инструментов, приборов) и технологических схем (геодезических сетей) реализации процессов измерений и моделирования.

Характерным примером использования технологических принципов развития при построении геодезических сетей в древнее время является 5 вариантов таких сетей, реализующих прямолинейно-прямоугольную технологию измерений и построений (рис. 2). Во всех представленных вариантах используются только прямой угол и прямая линия.

Рис. 2. Геодезические сети древнего времени в реализации прямолинейно-прямоугольной технологии.

Вариантов схем такой геодезической основы, геодезической сети (ГС) было пять (пять видов геодезических сетей (см. рис. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5) [8, 9]. ГС первого вида представляла собою совокупность центурийных столбов, заложенных в пересечении межевых линий. Межевые линии, по существу, тоже были элементами ГС, причем естественными. Они были ориентирующими линиями. Основной фигурой такой сети был прямоугольник или квадрат (рис. 2.1). Основными осями: декуманус максимум и кардо максимум.

Этого же типа ГС (второй вид — рис. 2.2) использовалась при строительстве городов. Она нередко предваряла работы по созданию земельного кадастра.

ГС третьего типа (рис. 2.3) имели преимущественно произвольную ориентацию. Использовались при строительстве дорог, каналов. В ней задавалось главное створное направление (створ, ось дороги, ось канала).

Ось, главное направление закреплялось при проложении каналов футштоками; при проложении дорог — мильными столбами. Сами дороги в Древнем Риме имели прямоугольную форму, без закруглений.

ГС четвертого типа (рис. 2.4) создавалась как геодезическое обоснование храмовых комплексов с точной ориентацией или по меридиану (египетские пирамиды), или какому-либо другому направлению (Храм Абу-Симбел — пещерные храмы). В таких ГС первоначально выбиралась начальная, главная опорная точка. Она же определяла в последующем начало СК. В этой точке, при помощи астрономических методов, определялось главное ориентирующее направление (координатная ось). Затем осуществлялось геодезическое обоснование в виде прямоугольных ходов, опиравшихся на эту точку и эту ось. Кстати, ось задавала главную линейную композицию храмовой застройки.

Наконец, ГС пятого типа (рис. 2.5) строились в целях обоснования какого-либо технического проекта, в котором было необходимо определить точно или направление, или расстояние (или то и другое), как это было при прокладке тоннеля встречными ходами на острове Самос, или наклона поверхности и т.п.

Совокупность измерений объектов и явлений геопространства, как отмечено выше, характеризуется и выражается в виде моделей (моделирование) четырех видов: графических, аналитических, цифровых, физических. Совокупность отмеченных четырех моделей или моделирование определено как геометризация геопространства (координатизация).

Вполне понятно, что наука геодезия на службе человечества является частью общей системы знаний. Развитие последней происходит под влиянием социальной среды. Развитие этой среды, как и всего научного познания, происходит неравномерно, циклически. Циклическое развитие, цикличность общего развития характерно для науки геодезии. Эта цикличность характеризуется установленным авторами логистическим законом развития геодезии (ЛГРЗ) метасистемного понимания (рис. 3) [9, 11].

Рис. 3. Законы, принципы, критерии развития геодезии.

На основании этого закона определена периодизация исторического развития, представленная в форме четырех парадигм. Данный закон развития системы геодезических знаний устанавливает теоретические, технологические и практические особенности геодезии, применительно к каждой исторической эпохе.

С помощью этого закона и ТРГ определены три критерия развития: предопределенности, точности и геометризованности (координатизированности) геопространства.

Теория развития геодезии представляет собой методологическую основу геодезии XXI в. Представленные в ней предметное понимание геодезии и ее методология полностью соответствуют ее прошлому и настоящему. Важнейшую ее часть и основу составляют принципы развития, вместе с СЭ определяющие историческое развитие науки геодезии во всех ее составляющих. Установленный закон развития (ЛЗРГ) решает проблему периодизации геодезии и дает качественные и количественные оценки всех этапов развития. В совокупности все это позволяет дать относительно точный прогноз эволюции геодезии практически на все 21 столетие с соответствующими оценками многих аспектов развития. Никакие прогнозы на альтернативной основе не могут решить такого рода задачи.

Разработанная ТРГ играет первостепенную роль в систематизации и упорядочении науки геодезии не только в историческом понимании, но и в плане ее структурного развития и во многом другом. Такая теория востребована в геодезическом образовании. Систематизированное и упорядоченное знание облегчает восприятие и понимание геодезии как научной и практической составляющей знания, особенно ее развития, перспектив развития и значения науки во всех отраслях и сферах народно-хозяйственного прогресса страны. Без этой теории геодезия XXI в. будет недоступна для системного понимания. Роль ТРГ трудно переоценить в области темпов развития, их состояния в прошлом и настоящем, в сфере прогнозирования и во многом другом.

Литература