Iсторiя розвитку геодезичного приладознавства

Ще двi тисячi рокiв до нашої ери для подiлу землi люди використовували землемiрнi стрiчки. Це можна вважати початком розвитку геодезичного приладознавства. Сто рокiв до нашої ери Герон Олександрiйський написав книжку про дiоптр. У цiй книжцi були викладенi основи землемiрної справи з описом найпростiших приладiв. Елементи геодезичного приладознавства були використанi також при спорудженнi єгипетських пiрамiд, для чого були використанi дерев'янi лотки заповненi водою.

Важливим поштовхом у розвитку геодезичних приладiв було винайдення компасу в Китаї. В давнину геодезiя розвивалась у нерозривному зв'язку з астрономiєю та математикою. Тому досягнення в астрономiї з розробки приладiв можна вiднести i до геодезичного приладознавства. У першу чергу це стосується розробки приладу для вимiрювання вертикальних та горизонтальних кутiв, який назвали астролябiєю. Цей прилад став прототипом теодолiта. Винайдення теодолiта приписують англiйцю Дiгсу. Це було в серединi XVI столiття.

Великим поштовхом для розвитку геодезичного приладознавства стало винайдення зорової труби Галiлео Галiлеєм у 1608 роцi. Особливо iнтенсивно геодезичне приладознавство стало розвиватись у XIX столiттi. Великий вклад у той час у розвиток геодезичного приладознавства зробив нiмецький вчений та підприємець Вiльд. Йому приписують винайдення:

1) оптичного мiкрометра;

2) iнварних рейок;

3) оптичних тахеометрiв.

У 40-х роках XX столiття вперше було використано свiтловiддалемiри. Пiсля цього цей напрямок геодезичного приладознавства почав швидко розвиватись. Паралельно йшло вдосконалення теодолiтiв i тахеометрiв.

Досягнення сучасного геодезичного приладознавства

Сучаснi геодезичнi прилади є найбiльш досконалими приладами серед iснуючих.

НIВЕЛIРИ. Сучаснi високоточнi нiвелiри дозволяють визначити перевищення мiж двома точками, розмiщеними на вiддалi 1 кiлометр, з точнiстю 0,2 мiлiметра. Для порiвняння, товщина леза бритви становить 0,1 мiлiметра. У сучасних нiвелiрах автоматизовано процес приведення вiзирної осi в горизонтальне положення та взяття вiдлiку  на рейцi.

ТЕОДОЛIТИ. Сучаснi теодолiти дозволяють вимiрювати кути з точнiстю до 1 секунди. При цьому значення вертикального чи горизонтального кута висвiчується на табло i може бути записано в пам'ять вмонтованого комп'ютера або на носій інформації.

ЕЛЕКТРОННI ТАХЕОМЕТРИ. В останнi роки почали широко використовувати електроннi тахеометри. В цих приладах сумiщенi вузли для вимiрювання кутiв та вiддалей. Вони мають компактний комп'ютер, який дозволяє розв’язувати рiзноманiтнi геодезичнi задачi – пряму та обернену геодезичнi задачi, рiзноманiтнi засiчки, виконути обчислення координат точок при зніманні полярним методом.

СВIТЛОВIДДАЛЕМIРИ. Вдосконалення цих приладiв привело до значного зменшення їх маси та габаритiв при пiдвищеннi точностi вимiрювання вiддалей. Габарити сучасних вiддалемiрiв можна порiвняти з 10 сiрниковими коробками, а їх вага становить близько 300 грам.

СУПУТНИКОВI ГЕОДЕЗИЧНI СИСТЕМИ. В останнi роки в геодезiї стали широко застосовувати космiчнi системи GPS. За допомогою цiєї системи можна визначити координати точки земної поверхнi з точнiстю 5-10 мiлiметрiв вiдносно опорних пунктiв.

Контрольні запитання

1 Що вивчає предмет "Геодезичне приладознавство"?

2 Чому важливо знати геодезисту геодезичні прилади?

3 З якими галузями приладобудування зв’язано "Геодезичне приладознавство"?

4 Яке збільшення зорових труб у геодезичних приладах?

5 Зі скількох деталей складається теодоліт?

6 З якою точністю наносяться поділки лімба?

7 В якому напрямку розвивається "Геодезичне приладознавство"?

8 Які фактори впливають на геодезичні виміри?

9 Які завдання вирішує "Геодезичне приладознавство"?

10 Які вимоги ставлять до геодезичних приладів?

11 Що можна назвати початком розвитку приладознавства?

12 У якій книзі вперше були приведені відомості про геодезичні прилади?

13 Які геодезичні прилади використовували в давнину?

14 В якій країні винайдено компас?

15 Як спочатку називали прилад для вимірювання горизонтальних і вертикальних кутів?

16 Хто вперше сконструював теодоліт?

17 Коли вперше було сконструйовано теодоліт?

18 Хто винайшов зорову трубу?

19 Хто такий Вільд?

20 Які геодезичні прилади розробив Вільд?

21 Коли вперше було створено світловіддалемір?

22 Які можливості сучасних нівелірів?

23 Які можливості сучасних теодолітів?

24 Які можливості сучасних тахеометрів?

25 Які можливості сучасних світловіддалемірів?

26 Які можливості сучасних супутникових систем?

ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА

2.1 Основні явища хвильової та геометричної оптики

2.2 Основнi закони геометричної оптики

2.3 Плоскi дзеркала

2.4 Плоскопаралельна пластина

2.5 Призми

2.6 Сферичнi дзеркала

2.7 Лiнзи

2.8 Центрiрована оптична система

Геометрична та хвильова оптика.

Розрiзняють два види оптики: хвильову та геометричну. В основi хвильової оптики лежать закони, що грунтуються на хвильовiй природi свiтла. Коротко зупинимось на деяких явищах, що пояснюються законами хвильової оптики:

1) дифракцiя – це явище огинання перешкод свiтловими променями (рис. 2.1);

2) iнтерференцiя – суть явища полягає в тому, що свiтловi хвилi вiд двох джерел накладаються з утворенням ефекту накладання хвиль (рис. 2.2);

3) рефракцiя – це явище заломлення свiтлових променiв при проходженнi через атмосферу (рис. 2.3).

Рисунок 2.1 – Явище дифракції

Рисунок 2.2 – Явище інтерференції

Рисунок 2.3 – Явище рефракції

Рефракцiя обумовлюється рiзною оптичною густиною шарiв атмосфери і відповідно різними показниками заломлення. Тобто при перетинi рiзних шарiв атмосфери з рiзними показниками заломлення свiтловий промiнь вiдхиляється вiд прямолiнiйного поширення.

Вплив рефракцiї на геодезичнi вимiри є одним з елементiв, що гальмують пiдвищення точностi геодезичних вимiрiв.