ЛОГИСТИЧЕСКИЙ ЗАКОН РАЗВИТИЯ ГЕОДЕЗИИ

Тетерин Г. Н.

Логистический закон развития геодезии

Развитие науки, как и входящих в нее систем знаний, характеризуется определенными закономерностями (законами развития). Для геодезической системы знаний выразителем таких закономерностей является логический закон, характерные проявления которого в геодезии даны в монографии [1].

Этот закон представляет собой ступенчатообразную кривую (Рис. 1), главным составляющим элементом которой является логистическая кривая.

Рис. 1

Каждой ступени развития геодезии сопутствует одна историческая эпоха или, наоборот, эволюция геодезии в пределах одной исторической эпохи может быть изображена одной ступенью, состоящей из эволюционной и революционной частей (Рис. 2) [1].

Рис. 2

В пределах одной исторической эпохи формируется своя концепция (представление, понимание) системы соответствующих знаний, именуемой (с XIX в.) геодезией (Рис. 1). Эти эпохи именуются соответственно: землемерие, практическая геометрия, геодезия и метагеодезия.

Завершение каждой исторической эпохи характеризуется революционным этапом (взлет кривой, определяющий бурное развитие и революционные изменения).

На этом завершающем этапе происходит разрешение большинства проблем, противоречий, в том числе методологических проблем (Рис. 3).

Таким образом, при переходе от одной исторической эпохи к другой (от одной ступени к другой) осуществляется смена парадигмы науки, обновление основных принципов развития (геометризации и координатизации). Такая смена, полное обновление при сохранении предметной сущности дана в работах [1,2].

Такое существо принципов и парадигматических особенностей хорошо выражено в обновлении трех главных функций геодезии:

измерение метрики;
моделирование метрики;
контроль метрики.

Смена парадигмы в геодезии означает появление новой концепции понимания, объяснения, определения геодезии, что хорошо и доказательно показано на 2, 3, 4-ой страницах обложки книги [1].

Рис. 3

Объяснение и определение геодезии на геометрической основе базируется на понятии структурных элементов (точки, линии, поверхности), составляющих аксиоматическую основу геодезических значений. Эти же элементы составляли аксиоматическую основу геометрии Евклида в период ее формирования.

Следует отметить, революции распадаются на несколько видов. Их влияние на геодезию представлено в табл. 1 [3]. Во второй половине XX в. произошло исключительное совпадение всех 4-х революций (по крайней мере, для России). По этой причине в геодезии произошли колоссальные изменения во всех ее (3-х) функциях и основных принципах развития. В тоже время классическое понимание геодезии специалистами сохраняется, в основном, на уровне середины XX в.

Таблица 1

Виды революций	Что нового порождает революция
Научная	Новые законы описания пространства. Новые принципы методы геометризации и координатизации. Новые пространства обитания, объекты, явления.
Техническая	Новые технические принципы измерений, моделирования и контроля метрики. Новые физические и геометрические методы.
Промышленная	Новые приборы и технологии измерений, моделирования и контроля метрики.
Социально-экономическая	Способ производства. Общественно — экономическая формация. Новые сферы профессиональной деятельности и ориентации, профессии.

Логистический закон развития определяет принцип фундаментальности и универсальности происходящих изменений в концепции, парадигме и т. д. п.

Основополагающий закон развития порождает в итоге “древо” законов (Рис 4).

На Рис. 4 введены следующие обозначения:

i – номер исторической эпохи; Y_к – функция, определяющая группу закономерностей (где к=1, 2, 3); а – постоянная (константа); Y_к(i), Y_к(i+1) — значения функций в эпохи соответственно i и (i+1); DY_к – характеристика перехода от эпохи i к эпохе (i+1) в границах функции Y_к; Y_к’, Y_к’’ — характеристики двух каких-либо процессов в рамках Y_к; S – симметрия каких-либо двух процессов (характеристик) на всех этапах развития; Э – эффективность в плане систематизации, повышение производительности труда; Т – точность измерений; СК – система координат.

Отмеченные на Рис. 4 группы функций (закономерностей) и примеры их реализации в геодезии в работах [1, 2].

Рис. 4 “Древо” закономерностей.

Переход к новой исторической эпохе сопровождается обновлением терминологии. Это означает, что не только то, что старые понятия наполняются новым смыслом, но и появление новых, более объемных и абстрактивных понятий, имеющих более широкое смысловое поле, охватывающих несколько специфических процессов (смотри, например, понятие координатизация пространства).

Вместе с тем исчезают понятия, термины, характеризующие устаревшие процессы, работы, методы. Это в целом составляет одну из характерных особенностей обновления парадигмы.

В целом характер обновления при переходе от одной исторической эпохи к другой приведен в табл. 2.

В заключении необходимо отметить, что наука эволюционизирует быстрее и безболезненно, когда известно по каким законам она развивается, и какие решения принимаются (в соответствии с этими законами или наоборот).

Таблица 2 Революции и их «геодезический эффект»

Революция	Геометризация пространства (ГП)				Координатизация пространства (КП)			Моделирование геометрии пространства
Революция	Измерительные инструменты, системы	Формулы, теории	Методы ГП	Теория ГП	Системы координат (СК)	Методы КП	Теории КП	Моделирование геометрии пространства
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Техническая (4-3 тыс. до н.э)	Мерные веревки, шесты, прямой угол, водный нивелир	Площадь земельных угодий	Межевания (землеразделение). Линейные методы	Примитивные геометрические представления ОП (картоподобные изображения)	Прямоугольные координаты (ПК) — «страны света»	Унифицированные системы межевания (координатная система межевания угодий)	Всеобщая ориентированность (в религии, в быту, в мировоззрении)	Картоподобные изображения
Научная и техническая революции (VI-I вв. до н.э.)	Диоптры, астролябии, трикветрум, мерное колесо, хоробата ватерпаса	Пифагора, Герона, формулы геометрии, планиметрия	Центуриация и структуризация ОП прямыми линиями. Прямоугольно-прямолинейная ГП	Геометрия Евклида	Прямоугольные и географические СК	Системы дорожных межевых линий, структура города	«Система мира», система меридианов и параллелей	Географические карты и планы, дорожные карты, земной шар
Научная и техническая революции (XVI– сер.XVIII вв.)	Зрительная труба, мензула, нивелирные устройства, барометр	Аналитические формулы, формулы геометрии и тригонометрии; теория фигуры Земли, теория логарифмов	Триангуляция, мензульная съемка, методы барометрического нивелирования. Прямолинейно-угловая ГП, физический метод ГП	Аналитическая и дифференциальная геометрии, закон всемирного тяготения Ньютона	Прямоугольные декартовы и криволинейные координаты	Градусные измерения, геодезические сети и построения	Геодезическое обеспечение КП — передача координат путем построения геодезических сетей (триангуляции, хода)	Топографические карты, атласы, земной эллипсоид

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Промышленная революция (сер. XVIII — сер. XIX вв)	Весь набор классических геодезических инструментов	Формулы Ньютона, Клеро, Лапласа, Гаусса, Бесселя, теория уравнивания (МНК), теории построения рельефа на картах	Линейно — угловые методы построения ГС, методы топографических съемок, методы уравнивания и оценки	Дифференциальная геометрия, неевклидовы геометрии	Референцные СК	Построение ГС: триангуляция, полигонометрия	Формирование координатных поверхностей (земного эллипсоида)	Разработка картографических проекций и систем карт; геоид
Техническая революция (кон. XIX — нач. XX в.)	Универсалы, точные нивелиры, тахеометры, кипрегели, АФА, фототеодолиты	Аналитические и приведенные к логарифмическому виду; М.С. Молоденский, Стокс, Венинг- Мейнес	Геометрическое нивелирование, фотометоды, получение изображений и их обработка, фототеодолитная съемка, аэрофотосъемка, стереофотосъемка; теория М.С. Молоденского	Геометрии Римана, общая и специальная теории относительности, теория потенциала	Геодезические СК, СК Гаусса, Черноморо — балтийская и Балтийская СК. Земные СК (Гринвичская, Пулковская). Референцные СК	Многокласные плановые и высотные ГС	Принцип «От общего к частному» в теории построения системы ГС	Масштабные ряды топографических карт. Государственные и мировые масштабы карт, тематические карты; Общий земной эллипсоид, квазигеоид, уровенные модели

Продолжение табл. 2

1	2	3	4	5	6	7	8	9
Научно — техническая и промышленная революция (1950 — 1980 гг.)	Электронные наземные и космические измерительные и съемочные системы	Формулы компьютерного восприятия, теория геоинформатики, системы специализированных программ пространственных баз данных	Аналитические, графические, цифровые; методы получения и обработки геометрических изображений, электромагнитные методы геометризации (физические)	Геометризация путем координатных построений и последующих аналитических, расчетных и компьютерных выводов	Геоцентрические, общеземные, мировые СК	Наземные, космические, подводные методы построения координатных ГС	Теория построения системы глобальных и локальных взаимосвязанных СК	Электронные модели геометрии ОП: карты, атласы, модели гравитационного поля и т. д.; банки и базы геопространственных данных
Научно — техническая и биологическая революция середины XXI в.	Электронно — биологические измерительные системы	—	Получение и обработка изображений во всем спектре электромагнитных волн биополя и получение геометрии ОП в любом масштабе и уровне генерализации	Многомерная и многозональная геометрия (проблема совместимости и перехода)	Глобальные, локальные и антропные (индивидуальные) СК разной размерности и точности	Система взаимосвязанных координатных станций наземного, подводного и космического базирования	Ориентация и координатизация в пространстве по биологическим и физическим силовым полям	Пространственные модели ОП в любом виде заданного масштаба, уровня генерализации и размерности с привязкой ко времени

Примечания: 1) ОП – окружающее пространство; СК – системы координат; ГС – геодезические сети; ГП – геометризация пространства;

КП – координатизация пространства;

2) В общем случае геометризация включает в себя понятие координатизации;

3) Точность ГП и КП рассматривалась в работах [28, 32, 40, 41].

Литература

Тетерин Г. Н. Теория развития и метасистемное понимание геодезии. – Новосибирск: Сибпринт, 2006. — 162 с.
Тетерин Г. Н. Принципы, критерии, законы развития геодезии. – Новосибирск: Сибпринт, 2003. — 106 с.
Тетерин Г. Н. История геодезии с древнейших времен. – Новосибирск: Сибпринт, 2001. — 425 с.