Задачи и перспективы применения лазерного сканирования для целей топографического картографирования и кадастра
Теория цикличности технологического развития геодезии, прогнозы.
Тетерин Георгий Николаевич
Доц., к.т.н.; 630008, г. Новосибирск, ул. Гурьевская 76-4; +7(923)-706-45-43; teterin-books@yandex.ru цикличности
Дано описание циклических процессов развития трех сложных систем: исторических, экономических и геодезических. Показано, что использование циклических процессов в описании системы знаний позволяет упорядочить, систематизировать эти знания, сформировать прогнозы, осуществлять проектирование и т.п. Дано описание жизненных циклов развития указанных трех систем, их сравнение, соотнесение со временем. Показано, что жизненные циклы развития геодезии не совпадают с циклами экономических систем. Цикл жизни геодезии получен на основе логистического закона развития геодезии (ЛЗРГ), определяющего ее эпохи, этапы развития. Циклическое развитие цивилизации представлено в виде трех волн развития: аграрная, индустриальная и постиндустриальная. Циклы развития экономических систем впервые были исследованы русским экономистом Н.Д. Кондратьевым. В отличие от первых двух систем (исторической и экономической) геодезия определена как информационная система. Поэтому длительность и даты циклов развития исторических и экономических систем не совпадают с циклами (эпохами) развития геодезии. Так, в жизненном цикле аграрной цивилизации укладывается два цикла развития геодезии. Третья парадигма (цикл) геодезии соответствует первым трем циклам развития экономических систем (по Н.Д. Кондратьеву и С.Ю. Глазьеву). Вместе с тем, конец 4-ой парадигмы близок (практически совпадает) с 5-ым циклом развития Н.Д. Кондратьева (2060 г.), с 6-ым циклом Ю.С. Глазьева (2040 г.), с 6-ым циклом Ю.С. Глазьева и Д.С. Львова (2080 г.). Близость дат для завершающих циклов экономической и геодезической систем объясняется возрастающей ролью их информационной составляющей. Циклическая модель развития геодезии (ЛЗРГ) по сравнению с другими является более точной, достоверной и плодотворной. Ее использование позволяет делать более точные прогнозы как в плане технического развития, так и в плане принципов, критериев развития.
Ключевые слова: цикличность развития; исторические, экономические и геодезические системы.
Theory of the cyclical nature of technological development in geodesy, projections.
Teterin Georgy Nikolaevich
Doc., Ph. D.; 630008, Novosibirsk, ul. Gur 76-4; +7(923)-706-45-43; teterin-books@yandex.ru
The description of cyclic processes of development of three complex systems: historical, economic and geodesic is given. It is shown that the use of cyclic processes in the description of the knowledge system allows to organize, systematize this knowledge, to form forecasts, to carry out design, etc. the description of life cycles of development of these three systems, their comparison, correlation with time is Given. It is shown that the life cycles of geodesy do not coincide with the cycles of economic systems. The life cycle of geodesy is obtained on the basis of the logistic law of development of geodesy (LZRG), which determines its era, stages of development. The cyclical development of civilization is presented in the form of three waves of development: agricultural, industrial and post-industrial. The cycles of economic systems were first investigated by the Russian economist N. D. Kondratyev. Unlike the first two systems (historical and economic) geodesy is defined as an information system. Therefore, the duration and dates of the cycles of development of the historical and economic systems do not coincide with the cycles (epochs) on the development of geodesy. So, in the life cycle of agricultural civilization fit two cycles of geodesy. The third paradigm (cycle) of geodesy corresponds to the first three cycles of development of economic systems (in N. D. Kondratyev and S. Yu. Glazyev). However, the end of the 4th paradigm are similar (almost identical) with the 5th cycle of development N.D. Kondratiev (2060), with 6th cycle Y. S. Glazyev (2040), with 6th cycle Y. S. Glazyev and D. S. Lvova (2080). The proximity of dates for the final cycles of economic and geodetic systems is explained by the increasing role of their information component. The cyclic model of development of geodesy (LZRG) in comparison with others is more accurate, reliable and fruitful. Its use makes it possible to make more accurate forecasts both in terms of technical development, and in terms of principles, criteria for development.
Key words: cyclical development; historical, economic and geodetic systems.
Цикличность – характерная черта развития различных систем и процессов. Все процессы развития, происходящие в природе, обществе, народном хозяйстве обладают свойством цикличности [12]. Всему, что изменяется, присущи колебания: подъемы, спады. Такие процессы, происходящие в природе, как изменения климата, колебания численности животного мира и т.д., несут в себе свойство цикличности — происходит развитие цивилизаций в народном хозяйстве. Цикличность характерна и для процесса развития наук. Знание динамики изменений сложных систем, имеющих значение для человечества, открывает возможность адаптации и прогнозирования. Их развитие складывается из чередования волн возрастания и убывания, увеличения и уменьшения, прибыли и убыли и т.п. и т.д. При исследовании различных систем в плане их циклического развития представляется возможность глубокого понимания, упорядочения, организации системы знаний, определения их существа, процессов развития сложных систем. Использование результатов познания открывает возможность проектирования сложных систем, усиление влияния волнового процесса и изменения их структуры, прогнозирования.
Циклические процессы развития сложных систем включают в себя множество других циклических процессов развития систем, входящих в более сложную. Представляют значительный интерес сравнения циклического процесса развития геодезии с более сложными системами и процессами, типа исторических, экономических, производственных. Сравнение параметров циклического развития геодезии с соответствующими параметрами перечисленных сложных систем позволяет сделать ряд важных и интересных выводов.
Циклические процессы развития геодезии достаточно подробно исследованы Г.Н. Тетериным и опубликованы в работах [5, 6, 7, 8, 10]. Существо циклического развития геодезии представлено в таблице четырех парадигм (табл. 1) [8, 9, 10]. Циклическое развитие геодезии в этой таблице можно интерпретировать как периодизацию развития, в которой каждый отдельный цикл представляется как историческая эпоха, этап развития или по другому, как технологические циклы развития. В этой таблице определены амплитуды циклов развития, их датировка и содержание. Наличие указанных характеристик циклического развития геодезии позволяет более содержательно сравнить эти циклы и в целом процесс развития с важными циклическими процессами развития более сложных систем, представленных ниже.
В качестве важнейшего и сложнейшего процесса исторического развития примем процесс развития земной цивилизации, увязанный с ключевыми историческими событиями геодезии.
Учеными второй половины ХХ в. выдвинута идея трех волн цивилизаций, отличающихся по способу производства: аграрной, индустриальной и постиндустриальной. При этом начало аграрной цивилизации относят к 7-8 тысячелетиям до н. э., индустриальной или – к XI –XIII вв., или чаще, к началу промышленной революции середины XVIII в. [6]. Хотя на каждом из этих этапов содержание функции геодезии меняется, тем не менее, ее значимость возрастает. На каждом этапе, цикле развития особую значимость получает одна из подсистем: для аграрной цивилизации – подсистема переработки вещества (материи), для индустриальной – подсистема переработки энергии, для постиндустриальной – подсистема переработки информации.
Таблица 1
Парадигмы
| № п/п | Наименование | Длительность | Терминология | Школы | Пространство | Результаты геодезической деятельности, методы | Понимание |
| 1 | Землемерная (Месопотамия, Египет) | 6000-8000 лет (с 8-до 1 тыс. до н.э.) | Землемерная | Писцовая | Полисы | Система межеваний, чертежи размежевания | Землемерное |
| 2 | Геометрическая (Греко-Римская) | Около 1600-1700 лет (c V в. до н.э.) | Геометрическая | Александрийский университет, школа агрименсоров | Империи (Римская, А. Македонского) | Города, каналы, дороги, географические карты, кадастр | Геометрическое |
| 3 | Топографо-геодезическая (Западно-Европейская) | Около 400 лет (с XVI в. до сер. XXв.) | Топографо-геодезическая | Топографические училища, геодезические академии | Земной шар | Топографические карты, системы координат, геодезические сети | Топографо-геодезическое |
| 4 | Геоинформационная, глобальная | С конца XX в. | Координатная, геопространст- венная | ——— | Глобальное, околоземное | Глобальные, общеземные СК, геопространственные базы данных | Координатно-геометрическое, геопространственное |
Аграрная цивилизация. Реализация основного способа производства в древнее время породила геометрию (землемерие), ее специализированную, а затем практическую часть – геодезию (землеразделение), и как следствие межевание и земельный кадастр, в рамках которого происходило функционирование подсистемы переработки вещества. Функция структурного роста в древнее время, а соответственно и его геодезическое обеспечение реализовывалась в строительстве городов, дворцов, системы дорог, каналов, водопроводов. Духовный мир древнего человека определялся суммой накопившихся знаний, в которых геометрическая составляющая была заметной. Окружающий мир, пространство составляли «картину», в построении которой геометрия – геодезия вносили весомый вклад [6].
В творениях древних людей, в символах того времени широко отражена геодезическая атрибутика. В настенной росписи египетских пирамид изображены землемерная партия [6], фараон, держащий в руках ватерпас, сановник с эталоном длины. Тот же прибор (ватерпас) изображался на могильных плитах римских строителей. С геометрией, важнейшей для человека системой знаний, связано много легенд. Платону приписывают выражение «Боги любят геометрию». Над входом в Академию Платона помещался девиз: «Да не войдет сюда, не знающий геометрии».
В эту эпоху человек, как говорил Протагор, являлся «мерой всех вещей», в том, числе и длины, образцом пропорций. Восприятие мира в его гармонии, пропорциях было антропного происхождения. Самый яркий пример – выбор единицы (эталона) измерений в любой шкале (длина, время и т. д.). Этот выбор задает своего рода масштаб создаваемой картины мира. В основе выбора лежит модуль. В аграрной цивилизации таким модулем был сам человек. Он же стал образцом симметрии. У Витрувия, Леонардо да Винчи, Ле Корбузье он стал «модулером» – фигурой человека, задающей метрический масштаб пространства. В каждой исторической эпохе существовали свои измерительные принципы, схемы, технологии, выраженные, в конечном итоге, в соответствующей измерительной концепции, определявшей существо измерений в данной эпохе, отвечавшей в полной мере данному времени. Технология измерения древнего времени была прямолинейно-прямоугольной [6].
Индустриальная цивилизация. Ее начало соотносят с промышленной революцией середины XVIII – середины XIX вв. Некоторые ученые относят истоки индустриальной эпохи к промышленной революции XI-XIII вв., когда появились технологические водяные и ветряные мельницы, часы. В XIV в. появились мануфактуры, в XV – огнестрельное оружие. В XI-XIII вв. в Европе произошла земледельческая революция, городская революция [6]. В середине XIX в. появилось тяжелое машиностроение (паровозы, шпалы, пароходы). Промышленная революция создала машиностроение – стали создавать машины. На конец XIX в. – начало XX в. приходится техническая (электротехническая) революция. Ее двигателем стала энергетика.
В индустриальную эпоху главной становится подсистема переработки энергии. Индустриальная цивилизация связана с переходом к электроэнергии, ставшей сердцевиной технической революции конца XIX – начала XX в.
Строительство гидро- и атомных электростанций в Советском Союзе, разведка энергетических ресурсов, их добыча, строительство нефте- и газоперерабатывающих систем, а также нефте- и газопроводов составили целую эпоху в истории Советского Союза. И в этом строительстве геодезия представлялась одним из активнейших участников. Индустриальная цивилизация для своего воплощения нуждалась в специальной геодезии, которой позже стала инженерная геодезия.
В Новой эпохе в геодезии произошло полное обновление ее основополагающих принципов, составляющих ее теорию геометризации и координатизации (ТГК), и ее измерительную основу. Измерительную концепцию стали определять новые принципы измерений – линейно-угловые. Для этого стали строить сети триангуляции и применять в геодезических измерениях оптико-механические приборы (теодолиты, нивелиры и т. п.). В научной концепции, итогом которой стало появление геодезии как самостоятельной науки, была получена новая ТГК пространства. Базой этой теории стала высшая геодезия [6].
Пространством индустриальной цивилизации стала вся Земля. Она же стала символом новой эпохи, ее атрибутом и источником новых эталонов (длины – метра, времени – секунды), первой и последующих референцных систем координат.
В индустриальную эпоху возникли техногенные процессы, для которых пространственные параметры стало необходимым соотносить со временем. В техносфере потребовалось выполнять измерение в 4-мерном пространстве, в динамике. Структурный рост в индустриальной цивилизации потребовал геодезического обеспечения изысканий, строительства, монтажа и эксплуатации сложнейших инженерных сооружений. Теория этой геодезии стала формироваться с 70-х годов в рамках прикладной (инженерной) геодезии.
Постиндустриальная цивилизация. Ее начало относят к последнему десятилетию XX в. Для этого времени 3-я подсистема переработки информации становится главной. Во 2-ой подсистеме переработки к электроэнергетике добавилась ядерная энергия. Одновременно и в первой подсистеме формируется принципиально новый технологический способ производства.
В постиндустриальной эпохе измерительная и научная концепции вновь претерпевают коренные изменения. Теперь измерения более «информатизируются» и трактуются как информационный процесс, а средства измерений – как информационно-измерительные системы. В измерительной концепции закладываются аналитические, геометрические, физические принципы информационного отображения метрических свойств пространства в абстрактные системы; происходит переход от механических принципов к обобщающим информационным принципам и теориям.
Выбор новых эталонов произошел в результате появления лазерных средств измерений расстояний и появления атомной шкалы времени. Если в Новое время проходила механизация всех видов труда, в том числе измерительных и информационных, то в XX в. наступил этап автоматизации всех производственных и интеллектуальных процессов за счет появления информационной техники.
Прогресс в средствах информации (носители, преобразователи) являлся показателем и для геодезического прогресса. По оценке прироста количества информации в информационных моделях при отображении окружающего пространства, при переходе от Древнего времени к Новому, он составил три порядка (103 раз), а от Нового к Новейшему – 7 порядков (107 раз) [6].
Если рассмотреть прогресс в плане 3-х волн цивилизаций (аграрный, индустриальный и постиндустриальный), то можно считать, что на 1-м этапе в результате измерений получили примитивную интерпретацию модель окружающего мира. На 2-м этапе модель стала измерительной. На 1-м этапе было измерение, на 2-м – отображение, на 3-м – моделирование.
Произошедшая величайшая научно-техническая революция, расширение пространства изменили теоретические и практические основы геодезии. Каждое новое пространство, в том числе общеземное, космическое, несет в себе новые физические и геометрические условия, свойства, а потому требует новых принципов измерений, принципов геометризации и координатизации, новых теорий, методов. В итоге формируются новые дисциплины, науки. В результате происходит смена парадигмы, смена теоретической концепции. Сейчас ее основа создается на базе формирования новой ТГК.
В 20-м столетии учеными разных стран, в том числе России и СССР, были предприняты активные исследования циклического развития различных экономических систем как отдельных государств, так и в целом всего мира. Результаты этих исследований представляют следующее.
Примером являются результаты экономических исследований известного русского ученого Н.Д. Кондратьева. В настоящее время хорошо известны три модели развития, представляемые учеными, в том числе российским представителем С.Ю. Глазьевым. Эти модели, характеризующие разные варианты развития экономики, финансов и т.д., отличаются подходами и некоторыми отличиями в содержательной части. Модели их формирования и представления результируются конкретными числовыми показателями периодизации, не совпадающими между собой. Прогнозы такого рода моделей несут в себе значительный уровень неопределенности.
Зная природу цикличности экономики, можно определять время, когда необходимо вкладывать средства в инвестирование инновационных средств производства, а когда необходимо запасать капитал, в основном финансы, выводя их из оборота производств, которые находятся на спаде своего жизненного цикла. В современном мире это особенно важно, поскольку достижения научно-технического прогресса существенно сокращают жизненный цикл инноваций (средние и малые циклы), а, следовательно, особенно важно понимать, на какой из фаз большого цикла находиться экономика.
В современной экономической науке насчитывается более тысячи видов циклов. Наиболее распространенной является классификация экономических циклов по продолжительности, в которой обычно выделяют три типа циклических колебаний:
— краткосрочные циклы периодичностью 3,5 — 4 года;
— среднесрочные циклы периодичностью 8 — 10 лет;
— долгосрочные циклы периодичностью 48-55 лет.
Краткосрочные циклы называют также циклами Дж. Китчина — по имени английского экономиста Дж. Китчина, которые он описал в 20-е годы прошлого века.
Среднесрочные экономические циклы одним из первых анализировал французский экономист К. Жюгляр с периодом 7 — 11 лет.
Н.Д. Кондратьев, единственный из всех перечисленных ученых, наиболее полно «увязал» цикличность развития экономики с макроэкономическими факторами, а также связал разные по времени циклы между собой (длинные, средние и короткие волны).
Были рассмотрены положения волновой теории экономического развития, базирующейся на исследованиях различных авторов. Объединяющим началом всех этих исследований является признание факта цикличных колебаний в экономическом развитии общества. Первым о такой цикличности начал говорить Н.Д. Кондратьев, затем Й. Шумпетер предложил теорию инновационной цикличности, а С.Ю. Глазьев предложил понятие «смены технологических укладов».
Теория длинных волн (после Н.Д. Кондратьева) оставалась невостребованной более тридцати лет, экономисты стали активно интересоваться ей в конце 1970-х — начале 1990-х гг. Этот период характеризовался попытками найти базовую причину существования длинных волн. Анализом этих проблем занимались видные зарубежные и отечественные экономисты, которые высказали и обосновали положение о том, что именно крупные технологические сдвиги вызывают длинные (Кондратьевские) волны мировой конъюнктуры.
Именно с теорией Н.Д. Кондратьева связано статистическое выявление и теоретическое обоснование долгосрочных циклов – «длинных волн конъюнктуры», или «больших циклов», или «циклов Кондратьева», как они были названа позднее на Западе.
В результате этого исследования было определено, что в основе лежат: длинные волны (или циклы), протяженностью в 40-60 лет; средние промышленные циклы, протяженностью в 7-10 лет; короткие волны — в 3-3,5 года.
Для периода после промышленной революции обычно выделяются следующие «Кондратьевские» циклы / волны:
1 цикл — с 1803 до 1841-43 гг. (отмечены моменты минимумов экономических показателей мировой экономики)
2 цикл — с 1844-51 до 1890-96 гг.
3 цикл — с 1891-96 до 1945-47 гг.
4 цикл — с 1945-47 до 1981-83 гг.
5 цикл — с 1981-83 до ~2018 г. (прогноз)
6 цикл — с ~2018 до ~ 2060 (прогноз) [3].
Зная в какой фазе цикла находится экономика, можно с успехом инвестировать различного рода ресурсы в определенные производства и отрасли [2]. При этом, уменьшаются инвестиционные риски, поскольку, по Н.Д. Кондратьеву, в фазе подъема постоянный рост цен и заработной платы порождает у населения тенденцию к увеличению расходов, а период спада, наоборот заставляет экономить, поскольку падают цены и заработная плата.
Н.Д. Кондратьев первым, выдвинув и обосновав идею цикличности развития экономических и производственных отношений, подчеркивал взаимосвязь экономических и технологических циклов, подтверждая тезис о том, что инновации являются следствием цикличности экономического развития.
Как считают исследователи, складывающаяся новая область научного знания своё название — «инноватика» — сформировала на базе термина innovation (инновация, нововведение), которое в ХХ в. ввёл в научное обращение австрийский экономист Й.А. Шумпетер.
Комбинации факторов производства были названы Й.А. Шумпетером инновациями (нововведениями). Й.А. Шумпетер учитывал одновременно несколько синхронных движений и создал теорию мультицикличности.
В каждый большой цикл конъюнктуры входит несколько средних циклов, а в каждый средний — несколько коротких циклов.
В длинные волны входят циклы периодом в 55 лет (цикл Кондратьева). Со средними циклами (10 лет) связаны замена активной части капитала в форме станочного оборудования, транспортных средств и др. Короткие циклы в 2 года 4 месяца распространяются, по Й.А. Шумпетеру, на рыночные конъюнктурные изменения по отношению к определенным видам продукции. Теорию Й.А. Шумпетера принято называть «инновационной теорией предпринимательства». Считается, что эта теория развивает «Кондратьевскую циклическую парадигму» в направлении инновационной концепции «длинных волн». Такое толкование было изложено Й.А. Шумпетером в его книге «Деловые циклы».
В своих работах «Теория экономического развития», «Деловые циклы» и других он выделял в процессе научно-технических изменений три стадии развития экономики: «изобретение — нововведение – диффузия». Для аналитического удобства в своем историческом очерке он представил трициклическую схему: цикл Китчина (3-4 года), Жюгляра (7-11 лет), Кондратьева (48-60 лет). Й.А. Шумпетер принял без доказательств, что «каждый цикл Кондратьева должен содержать целое число циклов Жугляра, который содержит целое число циклов Китчина».
Предпосылками появления и распространения нового технологического уклада, в соответствии с теорией Н.Д. Кондратьева, являются определенный уровень развития производительных сил и производственных отношений, науки, появление новых видов энергии и т.д. Переход от уклада к укладу (С.Ю. Глазьев) сопровождается революционными преобразованиями в производстве, производительности труда, усложнением хозяйственных связей и отношений, высокими темпами роста объемов прибыли, обновлением продукции, внедрением базисных инноваций, причем большинство инноваций внедряется в фазе доминирования предшествующего технологического уклада.
С.Ю. Глазьев дополняет теорию Н.Д. Кондратьева, говоря о том, что смена укладов происходит за счет внедрения инноваций, присущих каждому технологическому укладу и замещающих старые способы производства, что сопровождается серьезными сдвигами в международном разделении труда, изменением конкурентоспособности стран и т.д.
Развитие технологического уклада носит нелинейный характер и может быть представлено в виде последовательности двух логистических кривых, первая из которых отражает рост производств нового технологического уклада в эмбриональной фазе (в условиях доминирования предыдущего), а вторая — в фазе зрелости, в которой этот технологический уклад замещает предыдущий и становится основным носителем экономического роста [4].
Исследователем приводится жизненный цикл технологического уклада длительностью в 100 лет по фазам его зарождения, структурной перестройки экономики на базе новых технологий (в среднем в 50 лет большого делового цикла) и отмирания устаревающего технологического уклада.
С.Ю. Глазьев описал пять технологических укладов:
1. 1785 — 1830 гг. — имел ядром текстильную промышленность, определяя развитие текстильного машиностроения и несущих производств.
Формирующимся ядром нового уклада были: паровые двигатели и машиностроение.
2. 1830 -1880 гг. — ядром являлось машиностроение.
Формирующимся ядром нового уклада были: электроэнергетика, тяжелое машиностроение и неорганическая химия.
3. 1880-1930 гг. — ядром являлись электротехника и тяжелое машиностроение.
Формирующимся ядром нового уклада были: автомобилестроение, органическая химия, цветная металлургия, производство и переработка нефти.
4. 1930-1980 гг. — ядром являлись автомобиле- и тракторостроение.
Формирующимся ядром нового уклада были: строительство трубопроводов, авиационная промышленность, производство и переработка газа.
5. 1980-2040 гг. — ядро: электронная промышленность и роботостроение.
Формирующееся ядро нового уклада: биотехнология, космическая техника и тонкая химия.
Теория С.Ю. Глазьева, помимо прочего, объясняла смену укладов в экономике временем жизни инноваций, эти уклады определявшими, заложив основу современного понимания жизненного цикла инноваций.
Технологический уклад (волна) – совокупность технологий, характерных для определённого уровня развития производства. В связи с научным и технико-технологическим прогрессом происходит переход от более низких укладов к более высоким, прогрессивным. Глазьевым С.Ю. и Львовым Д.С. была дана таблица периодизации технологических укладов.
IV. 1940-1970.
V. 1980-2010 (прогноз).
VI. 2030-2080 (прогноз).
Смена ТУ совпадает со сменой инновационных волн Й.А. Шумпетера. Согласно этой концепции мы сейчас находимся на рубеже зарождения нового – шестого – технологического уклада. На рис 1 приведены базовые направления 4, 5 и 6 технологических укладов.
Рисунок 1. Базовые направления 4, 5 и 6 технологических укладов
В начале 1980-х годов Карлота Перес и Кристофер Фримен создали аналогичную теорию технологических прорывов и назвали волны сменой технико-экономической парадигмы. Основная черта любой технико-экономической парадигмы – новый дешёвый ресурс, доступный в неограниченном количестве. Сегодня этот ресурс – микроэлектроника. Смену технико-экономической парадигмы отличает от особо крупной инновации то, что смена парадигмы меняет общество вне той области, которую мы называем экономикой. Смена парадигмы меняет расстановку сил в мире, экономические лидеры одной парадигмы совсем не обязательно останутся лидерами после её смены. Важнейший фактор, предшествующий смене парадигм, — взрыв производительности в ключевой отрасли промышленности.
Геодезическая наука и геодезическое производство являются информационными сложными системами: в них в процессе функционирования производится и перерабатывается информация. Именно в этом заложено отличие геодезии и ее технологических систем от систем материального производства как в плане историческом, так и в современном. С другой стороны, как отмечено в содержании первых двух волн цивилизации (аграрная и индустриальная), информация геодезического содержания имела важное значение на всех этапах истории земной цивилизации. Особенно это вполне определенно и четко видно из вышеперечисленного, применительно к аграрной и индустриальной эпохам.
Чтобы определенно и доказательно анализировать рассматриваемые циклические процессы применительно к геодезии и выполнять их сравнение с циклическими экономическими, промышленными и производственными процессами, необходимо прежде всего точно формулировать и определять науку геодезию и систему входящих в нее наук. Существующие традиционные определения геодезии, начиная с середины ХХ в., в которых ключевыми словами были фигура Земли и гравитационное поле Земли. Эти определения ни в коей мере не соответствовали и не отвечали пониманию геодезии в ее историческом плане и широком научно-хозяйственном аспекте приложения. Использование такого «классического» определения геодезии не дает возможности выполнять исследование науки геодезии и ее аспектов развития, в том числе и в области циклического развития. Оно не может быть положено в основу систематизации и упорядочения геодезических знаний. Именно этот факт приобретает важнейшее значение в образовании и подготовке кадров.
Для точного определения науки геодезии используется методологическая триада: предмет науки, метод, объект приложения. В качестве предмета науки геодезия с древнейших времен оперирует понятием пространственные отношения. Во второй половине ХХ в. эти отношения стали определяться как форма, размер, пространственное положение (ФРПП) или иначе как геодезическая метрика (Г.Н. Тетерин). Именно в этом плане интерпретируются пространственные отношения в геодезии. Под методом геодезии понимаются измерения и определения геодезической метрики. Наконец, объект приложения (геопространство) – совокупность объектов и явлений, обладающих геодезической метрикой. С учетом этого методологического подхода науку геодезия можно определить следующим образом. Геодезия – это наука или совокупность знаний об определении (измерении, моделировании) геодезической метрики объектов и явлений геопространства. При этом геодезия решает три задачи: определение геодезической метрики объектов и явлений геопространства; построение объектов и явлений заданной метрики в геопространстве; контроль изменений геодезической метрики объектов и явлений в пространстве и во времени.
Рассматриваемый методологический подход акцентировано определяет информационный аспект науки. Одновременно переход от одной исторической и технологической эпохи (парадигмы) к новой устанавливается на базе новых открытий в области предмета, метода и объекта приложения геодезии. Этот факт четко просматривается в четырех парадигмах (табл. 1), когда переход между ними происходил в результате революционных изменений геодезической метрики в методах измерений в геопространстве.
Цикличность развития геодезии, циклы ее развития наглядно представлены в таблице 1. Смена жизненных циклов в геодезии происходила по причине или научных, или научно-технических революций. Тем самым обуславливается в виде главного аспекта развития – информационный. Критерием развития геодезии, ее основной характеристикой циклического развития являлась точность измерения. В геодезических измерениях и их точности проявляется общее научно-техническое и практическое развитие геодезии, технологические достижения.
Было принято рассматривать каждый цикл развития, состоящим из двух частей: революционной и эволюционной. При этом процесс развития в рамках одного цикла представляется в виде логистической кривой. На основании тщательных хронологических исследований процесса развития геодезии были установлены примерные даты революционных этапов развития и их датировка. В конечном итоге общее циклическое развитие геодезии было представлено в виде закона, позднее получившего название логистического закона развития геодезии и выраженного формулой [6, 7]:
где i = 1, 2 , …, n – шкала исторического времени, у – эффект, критерий, мера исследуемого явления, характеризуемая законом (1). Для более тщательной реализации этого закона использована формула [7, 9]:
j — номер процесса (j = 1 (линейный); j = 2 (угловой); j = 3 (нивелирный);
i — номер эпохи (i = 1 – землемерная эпоха; i = 2 – геометрическая (римско-эллинистическая); i = 3 – топографо-геодезическая; i = 4 – геоинформационная);
aij – параметр точности измерений в процессе j в эпоху i, причем этот параметр является своего рода базовой постоянной, используемой в расчетах;
k — эпоха, для которой известна и задана akj;
a — параметр в эпоху kj(kЄi).
Величина a представляет собой известный параметр точности измерений в эпоху k процесса j. Этот параметр для данной эпохи k представляет постоянную величину, известную из каких-либо нормативов (инструкций) или практических измерений.
Аналитическая часть и модель этого закона была проверена по всем историческим и технологическим этапам развития геодезии как в плане точности измерений, так и технологических преобразований по эпохам и этапам развития в соответствии с методологической триадой. Введенный в систему геодезических знаний данный логистический закон развития геодезии (ЛЗРГ) вносит четкое упорядочение и общую систематизацию геодезических знаний и одновременно составляет основу прогнозирования развития геодезии.
В отличие от рассмотренных выше циклических процессов в области экономики и производства представленная модель развития геодезии ЛЗРГ оперирует цифровыми показателями циклического развития геодезии: амплитуда циклического развития, периоды, датировка, разнообразные критерии. В процессе исследования и формирования ЛЗРГ было отмечено, что возможная точность результатов анализа циклических процессов в геодезии находится в пределах 10 – 15 %. Что касается рассмотренных выше экономических процессов — там точность определения параметров развития значительно грубее.
Представляет интерес соотношения циклов развития, исследованных Кондратьевым Н.Д., Шумпетером Й.А., Глазьевым С.Ю. и геодезическими циклами развития. При этом можно сравнивать только 3-ий и 4-ый этапы (парадигмы) развития геодезии с экономическими циклами, рассмотренных упомянутыми тремя авторами, начиная с XYIII в. Ввиду информационной сущности геодезии, ее 3-ий цикл имеет более длительный характер и отличается от экономических циклов содержательными ключевыми событиями, определявшими развитие. Поэтому 3-ий технологический этап развития геодезии (XYII в. – 1950 г.) можно соотносить с первыми тремя этапами циклического развития как Кондратьева Н.Д. [3], так и более поздних расчетов Глазьева С.Ю. При этом важнейшие факторы, узловые события развития геодезии 3-ей парадигмы отличаются от рассмотренных выше экономических циклов. Влияние экономического развития в этот период в геодезии может характеризоваться приборами (системами геодезических измерений): теодолиты, нивелиры, базисные приборы. Четвертая парадигма, четвертый технологический этап развития геодезии, может быть соотнесен с 4-ым, 5-м и 6-м этапами технологического развития рассматриваемых экономических систем. При этом, если завершение 4-ой парадигмы в геодезии приходится на 2050-е – 2060 –е гг., то эта историческая прогнозируемая дата практически почти совпадает с последними этапами циклического развития рассматриваемых экономических систем: у Кондратьева Н.Д. – 2060 г.; у Глазьева С.Ю. и др. – 2040 и 2080 гг. Практическое совпадение прогнозируемых дат завершения последних этапов циклического развития геодезии и экономических систем указывает на ключевые факторы развития этих систем, в которых информационный аспект используемых технических, научных разработок, открытий и их внедрение, составляет основу. Это подчеркивает геоинформационный аспект рассматриваемых этапов развития первой половины XXI в.
Модель циклического развития геодезии ЛЗРГ (формулы 1-2) позволяет, помимо всего отмеченного, сделать ряд прогнозных расчетов на аналитической основе. Такого рода расчеты приведены в работе [5, стр. 81-89; 6, стр. 269-275]. В этих расчетах дан прогноз прироста объема используемой и обрабатываемой информации в геодезии, прироста количества используемых координатных систем, прироста числа параметров в графических и цифровых моделях и т.д. Остановимся на одном из интереснейших факторов прогнозирования.
События, явления, которые могут быть открыты (идентифицированы) в новой исторической эпохе, можно предсказать, используя критерий идентификации [5, 6,].
K = (d(x2) – d(x1))/∆P ≥ 1 (3)
где К – критерий идентификации;
d(x) – константы, параметры, характеристики, фундаментальные постоянные пространства или его отдельных объектов;
[x2, x1] – моменты времени, или какие-либо другие метрические аргументы, параметры;
d(x2) – d(x1) – предельная или критическая величина в интервале [x1, x2], определяющая качественный переход или изменение в состоянии объекта (явления);
∆P – критический интервал в метрике того же объекта за период ∆x = x2, x1, доступный для геодезических измерений.
Если в формуле (3) числитель обозначить как d(x2) – d(x1) = ∆di и выразить в относительной мере ∆di/d = md, а в знаменатель ∆р = ∆р( i ) = 1 * 10-2 iто получим
K = md(i)/∆p(i) = md(i) *102i≥1, (4)
где i – эпоха, этап развития (i = 1, 2, 3, 4, 5).
Примем в качестве примера использования критерия идентификации (КИ) применительно к точности определения размеров Земли. Соотнесем эту точность с исторической эпохой, временем. Если точность определения размера Земли = 0.1 км, то
mi = 0.1/6370 = 1.5*10-5
Тогда при i = 3 (Новое время)
K = 1.5 * 10-5 * 106 ≥ 1
т. е. точность реализуется, а при i = 2 (древнее время)
K = 1.5 *10-5 * 104 < 1
т. е. точность не реализуется.
Таким образом, заданная точность в древнее время была нереальна. Для Нового времени критерий (3) выполняется как для 0.1 км, так и для 0.01 км (десятки метров). Эти результаты подтверждаются градусными измерениями этих эпох.
Для нашего времени (i = 4) критерий реализуется уже для субметровой точности. Действительно, к этой точности мы подошли в конце XX в.
Итак, точность определения размеров Земли в диапазоне метров – дециметров относится к времени, начало которого приходится на 90-е годы XX в. или на начало XXI в. Следующий интервал точности идентификации Земли приходится уже на следующую историческую эпоху, так как
K = 1.5*10-10 * 1010 > 1
(при i = 5)
Попытаемся определить время этого события.
В работе [6] был проведен анализ динамики временных интервалов между историческими эпохами. Пусть Тi – длительность развития между научными (техническими) революциями i – го периода, ti – длительность научной (научно-технической) революции. Было установлено, что Ti / Ti+1 = 5,0 = αi. С учетом этих данных можем установить время наступления новой исторической эпохи после нынешней
(i = 4):ti = t5 = 1990 + 300/5,0 = 2050 год,
где ti – год наступления новой (пятой) эпохи, число 300 – есть промежуток XVIII – XX вв. (до 1990 г.) после научной революции XVI – XVII вв. Таким образом, формула расчетного прогнозного наступления времени реализации прогнозируемой точности имеет вид
ti+1 = ti + Ti/αi (5)
где время эпохи определяется по условию выполнения КИ, т. е.
K = mi * 102i ≥ 1 (6)
Формулы (5), (6) применимы к проблеме «точность измерения – историческое время» применительно к неразрешимым проблемам (из-за точности измерений), задачам на данном этапе развития (например, землетрясения, движения континентов и т. п.).
Итак, если наступление эпохи i = 5 приходится на 2050-е годы (начало эпохи), то где-то на эти же годы приходится интервальная точность сантиметрового – миллиметрового диапазона. К середине XXI в. наступит эпоха нового уровня точности геодезических измерений, в «коридоре» диапазона 10-8 – 10-10.
Расчеты, подобные (3 — 6), применимы и в случае, когда рассматриваемые величины ∆d и ∆p являются переменными, зависимыми от времени t. В этом случае
K = 1.5 * 10-10 * 1010 > 1 (7)
Дополнительный ряд прогнозных расчетов, связанных с изменением объемов количества информации с течением времени, приведен в работе [6].
Модель циклического развития геодезии (ЛЗРГ), в отличие от приведенных выше моделей экономического развития, является достаточно точной и продуктивной в плане прогнозных расчетов, при этом продуктивность определяется значительным разнообразием в плане критериев и принципов развития. Вместе с тем, направленность циклического развития в аспекте сокращения по времени жизненных циклов приводит к противоречивым результатам. Объяснение этого факта возможно только по причине изменения роли человека в циклического развития данной системы [10].
Список литературы:
1. Глазьев С.Ю. Теория долгосрочного технико-экономического развития. М.: Владар, 1993. – 310 с.
2. Глазьев С.Ю. Мировой экономический кризис как процесс замещения доминирующих укладов. // NonLIN.ru (http://nonlin.ru/node/896)
3. Кондратьев Н. Д. Проблемы экономической динамики. М.: Экономика 1989. – с. 59.
4. Такер, Р.Б. Инновации как формула роста: Новое будущее ведущих компаний. — М.: Олимп-Бизнес, 2009 г. – 224 с.
6. Тетерин, Г.Н. История геодезии (до XX в.). Новосибирск: ООО «Альянс-Регион». — 2016. — 302 с.
7. Тетерин, Г. Н. История геодезии, картографии и землеустройства в России с древнейших времен и до наших дней (XI-XXI вв.). Новосибирск: ООО «Альянс-Регион». — 2018. — 346 с.
10. Тетерин, Г.Н., Синянская М.Л. Критерии развития и «закат» цикличности в геодезии (о принципе, критерии и прогнозе развития геодезии). 2016. http://istgeodez.com/
11. Шумпетер Й. Теория экономического развития. М.: Прогресс, 1982. — 455 с.
12. Яковец Ю.В. Циклы. Кризисы. Прогнозы. М.: Наука, 1999. — 448 с.
Related posts
