Геодезиялық аспаптардың даму тарихы және жаңа геодезиялық аспаптар

Геодезияның даму тарихы

 

Адам баласының барлык тіршілігі жермен байланысты екені  бәрімізге аян. Сол себепті жерді зерттеуге арналған ғылымдардың бірнеше түрлі тараулары бар. Грек тілінде жерді «геоид» дейді, осыған байланысты жерге арналған ғылымдардың көпшілігі осы буынмен басталады: геодезия, геология, геофизика, геоботаника, геомеханика жэне т.б.

 

Ежелгі замандағы  дамуы

Бүл ғылымдардың бәрі бір-бірімен тығыз байланысты және өлшеу мәселесі коғамның даму тарихымен тікелей ұштасып жатады. Қоғам тарихының әр дәуірінде жермен шүғылдану дәрежесі де әр түрлі сатыда болып келді. Адам коғамының даму дәрежесінің өзі сол жер байлығын пайдалана білу тәсіліне тәуелді. Сол себептен жер өлшеу әдістерінің дәрежесі адам қоғамының даму тарихын көрсететін бір айкын дерек болып табылады. Осы айтылғандарға мысал ретінде геодезия мен маркшейдерия ғылымдарының әрбір тарихи кезендерде қандай орын алып келгендігіне қысқаша токталамыз. Жер өлшеу әдістері мен ірі қүрылыстардың көрнекті ескерткіштері дүние жүзінде бірнеше жерлерде бар. Мысалы, біздің заманымыздан бүрынғы VI ғасырда Ніл өзенінің бойында салынған суару жүйелері мен каналдарда геодезиялық өлшеулер қолданылған. Ежелгі Мысыр (Египет) елінде орасан зор құрылыстар салынған. Ал Египет патшаларының өздері тірі кездерінде салғызған пирамидаларының ішіндегі ең үлкені-Хеопс пирамидасының төрт қырының әрқайсысы 230,13 метрден де, ал бір—бірінен айырмашылығы 2 см-ден аспайды. Египет пирамидалары «Әлемнің жеті кереметінің» бірі болып саналады. Мүндай қүрылыстар салу, арнаулы геодезиялық өлшеулерсіз жүргізілуі мүмкін емес. Біздің заманымыздан IV ғасыр бұрын өмір сүрген фек математигі Евдем «Жерді өлшеу нәтижесінде египеттіктер метрия ғылымын ойлап шығарды», -деп жазды. Жер өлшеу өнерін египеттіктерден үйренген гректер, оны алғашқы кезде «геометрия» деп атады. Геометрия заңдары жер өлшеуде әрдайым қолданылады, барлық ғылымдарға үстаздық еткен үлы ғалым-Аристотель өлшеу ғылымын геометриядан бөліп айту үшін оны «геодезия» деп атаған. III ғасырда өмір сүрген фек ғалымы Эратофен градустықөлшеулердің көмегімен жер радиусін аныктаған. Бүдан кейін геодезия Үндістанда, Орта Азияда, Араб елдерінде дамыды. Дүние жүзінде осы күнге дейін сақталып қалған ірі қүрылыстар қатарында жататындар: Үндістанда-Чанрагута, Қытайда-Ұлы қорған (қабырға), Жапонияда-Тодайдзи, Индонезияда-Боробудудр, Арабияда-Қүдыс, Медина, Бағдат. Кейінгі Ақсақ темір заманынан бастап салынған тамаша қүрылыстар қатарына жататындар: Шахи-Зинда, Тадж-Махал, Хожа-АхмедЯссауи мавзолейі, Ұлықбек обсерваториясы, т.б.

 

 

 

 

Орта замандағы дамуы

Айтылған құрылыстар сол  дәуірде жоғарғы дәрежелі мәдениеттің  болғанын дәлелдейді. Жоғарғы мәдениеттің  қалыптасуына жер өлшеу ғылымы да өзіндік рөл атқара отырып, сол мәдениеттің арқасында өзі де дамып жетілді. Араб мәдениетінің дамыған кезінде Аристотельден кейінгі жүзінде білім мен мәдениеттің «екінші ұстазы» атанған данышпан, энциклопедист, ғалым Әбу Насыр аль-Фараби (870-950 ж.ж.) геодезия ғылымы, геодезиялық оптикалық аспаптар жөнінде өзінің «Ғылымдардың тізбегі» атты еңбегінде былай деген: «Геодезия ғылымы арқылы адамзат алые орналасқан, көз жетпейтін заттардың мөлшерін, шамасын бір затпен екінші заттың арақашықтығын, биіктігін, тендігін, (мысалы: ағаштың, үйдің биіктігін. өзеннің терендігін) анықтауға болады. Кейде қателеспес үшін өлшеулерде әртүрлі оптикалық аспаптар қолданылады» деген. Ал «Алмагеске түсініктеме» атты кітабының «Сфералық астрономия» деген тарауында, астрономия мен география мәселелерін математикалық жолмен шешудің жеңіл эдістерін ұсынады. Мысалы, Айдың радиусін, жер бетінің ендігі мен бойлығы, Ай мен Жердің ара қашықтығын, Айдың паралаксін өлшеулер жайлы Орта Азия мен Шығыстың ұлы ғалымы Абу Райхан Бируни (973-1050 ж.ж.) үлкен мұра қалдырды. Г. Галилей жасаған көру дүрбісінің (1609 ж) көмегімен жүргізілген геодезиялық өлшеулердің дәлдігі жоғары болды. XVII ғасырда И. Ньютон ашкан бүкіл әлемдік тартылыс заңының көмегімен жердің шар емес, айналу осінің бағыты бойынша сығылған эллипсоида екенін дәлелдейді. Ресейдегі геодезиялык жұмыстар XVIII ғасырда, I Петрдің дэуірінде жүзеге асырылды. 1973 жылы Ресейде Географиялық департамент құрылып, 1758-1765 жылдары орыстың ұлы ғалымы М.В Ломоносов оның жетекшісі болды. Сол кездері геодезистерді дайындайтын оқу орындары ашылып, геодезиялық аспаптар шығарыла бастады. Осы кезде Ресейде теңізде жүзудің, әскери істің және сауданың кең дамуы геодезиялық өлшеулер жүргізіп, карта жасауды талап етті. Осы мақсатпен аз зерттелген аудандарды түсіру үшін арнайы экспедициялар жіберілді. Сол экспедициялардың бірі Қазақстанның оңтүстік аймақтарында, Қырғыз және Қытай шекараларында топографиялық түсірістер жүргізді.

 

Ресей Империясының қарамағында дамуы. Экспедиция карта жасаган атақты ғалым Ш. Уәлиханов Омбыдағы Кадет корпусын бітіріп, жиырма екі жасында Орыс география қоғамына мүше болып сайланды. Шоқан Уэлиханов 1950-52 ж.ж. Омбы қаласындағы әскери оқу орнының студенті бола жүре, Сырымбет тауы мен оның төңірегінің, Көкшетау және Қосмұрын аймақтарының схемалық карталарын, ол 1856 ж. бастап әскери-ғылыми экспедиция қүрамында жүріп, Қазакстан, Ыстық-көл, Орталық Тянь-Шянь аймақтарында топографиялык түсірістер жүргізген, сөйтіп, Орталық Азияның картасын, сондай-ақ Қашкариядан Ташкентке дейінгі жердің маршруттық картасын жасаған. Ш.Уәлихановтың география жэне топография саласындагы елеулі еңбектері жайлы оның 5 томдык шығармалар жинағының 3 - томынан толық мағүлмат алуға болады. XIX гасырдың бірінші жартысында Ресейдегі геодезиялық жүмыстардың жоғарғы дәрежеде жүргізілуіне коп еңбек сіңірген орыс астрономы және геодезист, Ленинградтагы Пулков обсерваториясының негізін қалаушы В.Я.Струве болды. Геодезиялық қызметтің қарқындап дамуына Кеңес өкіметі кең жол ашты. Геодезиялық ғылыми жұмыстарды жүргізуге арналған геодезиялық орталық ғылыми-зерттеу институттар мен мамандар даярлайтын көптеген оқу орындары ашылды. 1925 жылдан бастап бұрынгы Кеңестер Одагында мемлекеттік карталар жасау үшін жер бетін әуеден суретке түсіру қолданылды. Ал қазіргі кезде топографиялық-геодезиялық жүмыстардың және картографияның бүдан әрі дамуына ғарыштық техника үлкен әсер етуде. Келешекте шаруашылыгымыздың қажеттерін жан-жақты қамтамасыз ету, ғарыштан суретке түсірмей жүзеге асырылмайтынына көз жетіп отыр. Жер пішінінің жаңа өлшемдерін анықтауда, бірыңғай мемлекеттік координаталар жүйесінің теориясын жасауда жэне практикага ендіруде Ф.Н. Красовский бастаган орыс галымдары зор еңбек етті. Геодезия мен картография саласының дамуына М.С.Молоденский, А.А.Изотов, А.С.Чеботорев, Н.А.Урмаев, т.б. қосқан еңбектері айтарлықтай.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Геодезиядық және картографиялық аспаптар мен құралдар, астрономиялық-геодезиялық және нивелирлік торларды құру кезінде, жердің топографиялық пландары мен карталарын жасағанда, инженерлік құрылысты салғанда және пайдаланғанда жасалатын геодезиялық өлшеулерді орындау үшін қолданылады. Жер бетінде Геодезиядық және картографиялық аспаптар мен құралдар көмегімен сызықтық, бұрыштық және биіктік өлшеулер жүргізіледі, осыған байланысты олар қашықтық, бұрыш, бағыт және биіктік өлшегіш аспаптары болып топтастырылады. Ұзындықты анықтау үшін тікелей әдіспен және жанама әдістермен өлшейтін аспаптар қолданылады. Тікелей өлшейтін аспаптарға ұз. 20, 24 және 50 м болатын өлшеу ленталары жатады. Олар штрихты (маркалары ЛЗ-20, ЛЗ-24, ЛЗ-50) және шкалалы (маркалары ЛЗШ-20, ЛЗШ-24, ЛЗШ-50) болып бөлінеді. Бұлардың өлшеу дәлдіктері 1:1000 — 1:10000-ға дейін болады. Сондай-ақ, бұл топқа болат рулеткалар (ұз. 10, 20, 30, 50 және 100 м; өлшеу дәлдігі 1:50000 және одан да жоғары), таспа рулеткалар (5, 10 және 20 м; 1:500 — 1:1000), өлшегіш болат сымдар (24 және 48 м; 1:30000 — 1:1000000) жатады. Жанама әдіспен өлшейтін аспаптарға, геом. арақатынас принципіне негізделген аспаптарға оптикалық қашықтық өлшегіштер (маркалары Д-2, ДНР-8, ДН-8) жатады. Қашықтық өлшегіштің құрамына арнаулы рейкалар да кіреді. Элек-тромагниттік толқынның таралу уақытын электрондық өлшеуге негізделген аспаптар электрофиз. аспаптарды құрайды. Электромагниттік толқынның түріне байланысты аспаптар жарық қашықтық өлшегіш және радио қашықтық өлшегіш болып бөлінеді. Жарық қашықтық өлшегіштер жоғ. триангуляция мен полигонометрия торларында базистік қабырғаларды өлшеуге арналған. Олар инж. геодезия мен маркшейдерлік жұмыстарда қолданылады. Дәл өлшейтін жарық қашықтық өлшегіш төм. триангуляция мен полигонометрия торларында базистерді өлшеуге пайдаланылады. Тех. жарық қашықтық өлшегіш полигонометрия мен теодолиттік жүрістерде арақашықтықты өлшеуге арналған. Радиоқашықтық өлшегіштер кез келген метереол. жағдайда қолданылады. Қазіргі кезде триангуляция торларының қабырғаларын өлшеу РДВГ мен “Луч” радио қашықтық өлшегіш аспаптарымен орындалады (өлшеу ұз. 30 — 40 км, дәлдігі 1:200000 — 1:300000). Бұрыш өлшегіш аспаптар жер бетіндегі горизонталь мен вертикаль бұрыштарды, бағыт бұрыштарын өлшеуге арналған. Алғашқы бұрыш өлшегіш аспаптар 17 ғ-да пайда болды. Сол кезден бастап Геодезиядық және картографиялық аспаптар мен құралдарда көру дүрбісі (1608), микроскоп (1609), верньер (1631), деңгейлеуіш (1660) және жіптік тор (1670) тәрізді тетіктер қолданыла бастады. Осы тетіктерді біріктіру нәтижесінде 1783 ж. Дж. Рамсден тұңғыш рет теодолит аспабын жасады. Қазіргі жасалатын теодолиттер дәлдігіне, санақ құрыл-ғысының түріне, горизонталь дөңгелектің вертикаль өсінің конструкциялық жү-йесіне және қызметіне байланысты топтастырылады. Теодолиттер дәлдігіне байланысты жоғ. дәлдікті және тех. болып, санақ құрылғысына байланысты верньерлік және оптикалық болып бөлінеді. Қазіргі уақытта тек оптикалық санақ құрылғысы (микроскоп) бар теодолиттер (Т2, Т5, Т15, Т30, 2Т30) құрылады. Теодолиттердің тахеометр (ТЭ, ТД, ТВ, ТА, Дальта 020, Дальта 010А) түрлері бар. Олар вертикаль және горизонталь бұрыштарды, арақашықтық пен биіктікті өлшейді. Астрон. теодолиттер (АУ 2/10, АУ 2/2) астрон. бақылау арқылы ендіктерді, бойлықтарды және азимуттарды өлшейді. Маркшейдерлік теодолиттер (Т15М, Т30М, 2Т30М) — кеніштердегі бұрыштарды өлшеуге арналған. Одан басқа арнаулы теодолиттер — гиротеодолит, фототеодолит, лазерлік теодолит, кодты теодолиттер де бар. Түзу бағытын анықтау үшін буссоль мен компас қолданылады. Жердің бетіндегі биіктік өлшеулер нивелир көмегімен орындалады. Дәлдігіне байланысты — жоғ. дәлдікті нивелир Н-05 (1 км екі қайтара жүрістегі өлшеу дәлдігі), дәл нивелир Н-3 (өлшеу дәлдігі — 3 мм), инж.-геодезиялық ізденіс жұмыстарында қолданылатын, тех. нивелир Н-10 (өлшеу дәлдігі — 10 мм), топогр. түсірімдердің негіздерін жасағанда, инж.-геодезиялық ізденіс жұмыстарында және құрылыста қолданылады. Графикалық (мензулалық) түсірімдер үшін мензула мен кипрегел (КА-2, КН) пайдаланады. Картогр. жұмыстарда картаның негізін (картогр. тор мен тірек пункттерін) салу үшін координотографтар, штанген-циркуль, Дробышев сызғышы қолданылады, ал жасалған картогр. бейнені картаға үлкейтіп немесе кішірейтіп көшіру пантограф аспабы арқылы орындалады. Кейінгі кезде ғарыштық геодезияның дамуына байланысты жасанды жер серіктерінің көмегімен жер бетіндегі кез келген нүктенің координаталарын анықтауға болады.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нивелирлеу – Жер бетіндегі нүктелердің биіктіктерін қайсы бір бастапқы нүктемен немесе бастапқы деңгейлік бетпен салыстыра отырып анықтау.

 

Жалпы мәліметтер

Нивелирлеу тірек геодезия желісін түзу, топографиялық түсірулердің биіктік негізін құру, жер бедерін  түсіру, түрлі ғимараттарды, тас  жол мен тас жолды жобалау, тағы басқа мақсаттарда жүргізіледі. Жер пішінін зерттеу, жер қыртысының вертикаль қозғалыстарының шамасын анықтау, теңіз және көл деңгейінің өзгерісін белгілеу, тағы басқа ғылыми зерттеулерге қажет мағлұматтар береді. Нүктелердің биіктігі іргелес екі нүктенің биіктік айырымына қарай анықталады. Геометриялық және тригонометриялық Нивелирлеу топография түсірулерде биіктіктерді үлкен дәлдікпен анықтауға мүмкіндік береді. Барометрлік және механикалық Нивелирлеу түрлі экспед. зерттеулер кезінде пайдаланылады. Гидростатикалық Нивелирлеумен ғимараттардағы өзгерістер айқындалады. Бұлардан басқа астрономиялық немесе астрономиялық-гравиметриялық Нивелирлеу қолданылады.

Нивелирлеу геодезиялық  өлшеулердің саңдық көрсеткішінің  бір түрі. Ол биік тірек геодезиялық торды (жер бетінің ойлы-қырлы өлшем көрсеткіштерін) құруда, топографиялық жер бейнесін түсіруде жер бетінің бейнесін кішірейтіп (масштабпен), сондай-ақ инженерлік ғимараттарды, темір жолдар мен тас жолдарды, каналдарды және т.б. жобалау, құру және оларды пайдалану мақсаттары үшін жүргізіледі.

 

Түрлері

Нивелир орындалу төсілдеріне  қарай:

геометриялық нивелир;

тригонометриялық нивелир;

барометрлік нивелир;

механикалық нивелир;

гидростатикалық нивелир;

стереофотограмметриялық нивелир  болып бөлінеді

 

Нивелирлеу процесі

Нивелирлеу мыналармен жүргізіледі:

1) нивелирмен — топографиялық  немесе геометриялық нивелирлеу;

2) бұрыш өлшеуіш аспаппен  — геодезиялық немеее тригонометриялық  нивелирлеу;

3) барометрдің көмегімен  — барометрлік нивелирлеу

 

Нивелирлік биіктік

Нивелирлік биіктік (Нивелирная высота) — жер беті нүктесінің нивелирлеу әдісімен анықталатын биіктігі. Геометриялық нивелирлеу нәтижесінде нивелир  сызығының бойымен алынған бір-біріне жақын орналасқан екі нүкте арасындағы биіктіктер айырымымен анықталады.

 

Теодолиттік түсіріс

Жұмыстың тәртібі тахеометрика жүрістің бекетінде жұмыста теодолитпен  келесі.

     Бірінші кезекте  өлшенеітін түсіріске қарсы өлшеулер  орындалады. Теодолитты над нүктемен тағайындайды және оны жұмыстың жағдайына келтіреді. Жүрістің шектес нүктелерінде тақтайшаның қашықтық өлшерлерін тағайындайды. Бір толық әдіспен көлденең бұрышты өлшетеді. Теодолиттің тік ауқымының екі жағдайында тік бұрыштарды жүрістің шектес нүктелеріне өлшетеді. Теодолиттың қашықтық өлшерінің шектес нүктенің араларын анықтайды. Аспаптың биіктігін өлшетеді.

   Бұдан әрі түсірілім басталады. Осы үшін бірінші кезекте сол ауқымдағы теодолиттың лимбын алғашқы нүктеге қоямыз. Мен осы мақсатпен алидады нөлін лимбтың нөлімен түйістіреді және қарамастан, алидаданы баян етіп, лимбтың айландырып көру құбырды бағдардың нүктесіне қояды. Құбырды ғана алидады айландыру түсірілімнің бекеттеріне көрсетеді. Түсірілімнің бекеттеріне қашықтық өлшердің тақтайшаларын тағайындайды және бір ауқымда көлденең және тік бұрыштарды оларда өлшетеді, ал ша қашықтық өлшерге - аралар. Түсірілімнің бекеті ғана контурлы нүктемен болып табылса, тік бұрышты өлшетпейді.

    Өлшеу нәтижелерін тахеометрика түсірілімнің журналына жазып алады.

    Бағытты I нүктесіне алады, ал ара дейін I нүктесінің II бекетінен - көлденең 48,9 м ша транспортирдың доғаның шәкілінің 18040', бөліп жинап жоспардың көлемінде бөліп жинайды үшін осы үшін ша 18040' бағытқа қарындашпен жіңішке сызықты жасайды, ал өлшеушімен ша ауқымды сызғышқа 48,9 м арасын табады және оны ша сызықтың тұстама от II бекет на I нүкте бөліп жина-. Тәрізді және сырттың нүктелерін безейды.

     Жұмыстың үдеуі үшін олай түседі. Транспортирдың сыртқы шеңберіне бағыттарды барлық бекеттерге белгілейді. Қатар мен бас- басы нүктемен нөмірді қояды. Бұрыштар 180⁰ асып кетсе, транспортирды қайтадан кояды, оны бас 180⁰ бұра. Бұдан әрі ша оған бұрыштың мағыналарын 180⁰ минус белгілейді. Қашан барлық бұрыштар белгілейді, транспортирды түсіреді. Бекеттен, сияқты орталықтан, барлық нүктелерге сәулелерді жасайды және араларды бөліп жинайды. Бас- басы бөліп жинап араның адағы нүктенің жағдайын береді. Нүктені үйірмемен бейнелейді, қатар оның белгісін журналдан деген жаздыртады.

      Бағытты I нүктесіне алады, ал ара дейін I нүктесінің II бекетінен - көлденең 48,9 м ша транспортирдың доғаның шәкілінің 18⁰40', бөліп жинап жоспардың көлемінде бөліп жинады үшін осы үшін ша 18⁰40' бағытқа қарындашпен жіңішке сызықты жасайды, ал өлшеушімен ауқымды сызғышқа 48,9 м арасын табады және оны ша сызықтың тұстама от II бекет на I нүкте бөліп жинайды. Тәрізді және сырттың нүктелерін безейды.