Geodesia applicata. Storia del settore

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Le opere geodetiche accompagnano la costruzione di qualsiasi oggetto dalla fase di scelta di un appezzamento di terreno alla messa in servizio di una struttura completata. Questo settore ha percorso una lunga strada di sviluppo dagli strumenti di misura primitivi alle moderne apparecchiature ad alta precisione in grado di determinare in tempo reale la posizione spaziale del punto di rilevamento con precisione millimetrica. Vi parleremo delle pietre miliari nello sviluppo della geodesia e del suo posto in un moderno cantiere in una serie di articoli dedicati a questo campo dell’attività umana..

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

Un po ‘di storia

Sin dai tempi antichi, l’umanità ha sentito la necessità di determinare le reali distanze tra gli oggetti e la loro posizione spaziale l’una rispetto all’altra. Inoltre, la costruzione di strutture su larga scala era impossibile senza calcoli accurati. Ad esempio, per la costruzione di sistemi di irrigazione nell’antico Egitto nel VI secolo a.C. utilizzava i più semplici rilievi geodetici, perché per consentire al canale di raggiungere il fiume, e non ai boschetti con coccodrilli, la direzione e la pendenza della trincea dovevano essere calcolate e contrassegnate sul terreno. Ciò diede slancio allo sviluppo dell’agricoltura e con essa la prosperità dello stato egiziano. Gli antichi greci aumentarono la conoscenza degli egiziani, ma la scienza che determina la forma e le dimensioni della Terra ricevette un ampio sviluppo con l’espansione delle relazioni commerciali e della navigazione, quando era necessario tracciare un percorso esatto da un punto del pianeta a un altro.

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

In Russia, le prime menzioni delle misurazioni della distanza risalgono al 1068, quando, per ordine del principe Tmutarakan Gleb, la larghezza dello Stretto di Kerch fu misurata da gradini sul ghiaccio, una pietra commemorativa su questo evento è ancora conservata nell’Ermitage. La geodesia ottenne uno sviluppo più ampio durante la “finestra sull’Europa” di Pietro I, quando navigatori e viaggiatori dovevano avere piani dettagliati di movimento a portata di mano. Questo lavoro è stato svolto dagli ufficiali dell’unità Quartermaster. La guerra con Napoleone nel 1812 rivelò la mancanza di accuratezza e fornitura di materiali cartografici, principalmente militari, che fu il segnale per la creazione del Corpo dei Topografi militari nel 1822..

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

Lo sviluppo della geodesia sovietica iniziò con la firma da parte di VI Lenin del 15 marzo 1919 del decreto del Consiglio dei commissari del popolo “Sull’istituzione di un’amministrazione geodetica superiore”. Questa data diventerà per molti anni la data della vacanza professionale di geometri e specialisti coinvolti nel settore. Nel maggio 1967, il dipartimento geodetico sarà trasformato nella direzione principale di geodesia e cartografia (abbreviata in GUGK), che sarà direttamente subordinata al Consiglio dei ministri dell’URSS, che ha sottolineato lo status speciale di questo settore. Dopo il crollo dell’Unione, fu organizzato il Servizio federale di geodesia e cartografia della Russia, che fu successivamente riassegnato al Ministero dello sviluppo economico, e quindi le sue funzioni furono trasferite al Servizio federale di registrazione statale, catasto e cartografia. Quindi notiamo con rammarico che gli “anni d’oro” della geodesia russa come scienza ricadono proprio sul periodo sovietico..

Sistema di coordinate

Per misure di alta precisione è necessario utilizzare lo stesso sistema di coordinate e altezza per evitare problemi con la “sovrapposizione” in un secondo momento. Se viene effettuata un’indagine per la costruzione, il limite del lavoro è di solito l’intersezione delle principali vie di trasporto e dei punti di collegamento delle comunicazioni, che dovrebbe essere schematicamente visualizzato in allegato al compito tecnico. Di solito, il rilevamento topografico delle strade pubbliche nelle città è già stato eseguito nel sistema di coordinate locale, i dati sono archiviati in archivi e, al fine di calcolare correttamente le pendenze del cantiere, il rilevamento per la costruzione dovrebbe essere effettuato in un sistema simile.

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

L’inizio dei lavori su un sistema di coordinate unificato nel nostro paese risale al 1928, quando la proposta di F.N. Krasovsky, il programma per lo sviluppo di un sistema di triangolazione – un metodo per creare una rete geodetica di riferimento basata sulla determinazione delle coordinate misurando gli angoli dei triangoli, e nella classe 1 la triangolazione della lunghezza dei lati di questi “triangoli” ha raggiunto i 25 km. I punti le cui coordinate sono state determinate con questo metodo sono stati chiamati punti di triangolazione. Quindi la rete di triangoli è stata divisa in reti di 2-4 classi, che, rispettivamente, avevano distanze minori all’interno della linea di vista tra i punti. Il quarto grado è stato diviso in 1a e 2a categoria, la distanza tra i punti era già di 200-500 metri. Le coordinate dei punti sono state determinate con il metodo poligonometrico, ovvero oltre agli angoli, con l’aiuto di un teodolite, le distanze tra i punti sono state misurate anche con un nastro di misurazione o un telemetro ottico. Sono i punti di poligonometria di 4a classe e i punti di poligonometria reticolare che vengono utilizzati principalmente dai geometri per il lavoro urbano.

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

Il primo sistema di coordinate ad alta precisione sul territorio dell’URSS è considerato il sistema di coordinate e altitudine del 1942 (SK-42), approvato nell’aprile del 1946, e il livello dell’acqua nella camera strumentale del porto di Kronstadt (zero del campo di Kronstadt), adottato nel 1913, fu utilizzato come zero in altezza. Questo momento è ancora usato da alcuni “esperti” quando si scatta in un sistema convenzionale di coordinate e altezze, portando il bordo di qualsiasi serbatoio a zero in altezza.

Lo stato misurato nel settore è stato violato dal colonnello del GRU Oleg Penkovsky, che, per gentilezza del suo cuore, ha venduto, tra le altre cose, materiale cartografico in SK-42 ai servizi speciali occidentali. Il governo sovietico, incline alla paranoia, diede il comando di regolare il sistema di coordinate in modo che il nemico non potesse usare mappe segrete per lanciare un attacco nucleare, e nacque un nuovo sistema di coordinate – SK-63, che era una versione distorta di SK-42. Da questo sistema si sviluppò la poligonometria urbana, che a sua volta era una versione distorta dell’SK-63. Volendo confondere i nemici, i funzionari stessi si sono confusi di conseguenza. In SK-63, sono state realizzate enormi matrici di mappe, il catasto di terra è parzialmente mantenuto, e alle giunzioni delle zone della mappa sono possibili grandi sovrapposizioni e incoerenze. SK-63 è stato annullato dal decreto del Comitato centrale del PCUS e dal Consiglio dei ministri dell’URSS nel marzo 1987, ma ha continuato ad essere utilizzato in futuro “come un’eccezione”.

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

Attualmente in Russia per le esigenze della geodesia spaziale esiste un sistema di coordinate spaziali PZ-90.02, che a sua volta è un analogo di WGS84 – un sistema di coordinate unificato per l’intero pianeta, e per il lavoro geodetico e cartografico usano il sistema di coordinate geodetiche del 2011 (GSK-2011), derivato dai suoi predecessori – SK-95 e SK-63. Come capisci, le differenze tra i sistemi di coordinate e la perdita di precisione durante il passaggio da un sistema a un altro non aggiungono precisione complessiva ai lavori topografici e geodetici eseguiti. In cantiere, per facilità d’uso, viene effettuata una suddivisione in un sistema di coordinate condizionato che ha una connessione con sistemi locali o regionali, poiché i valori numerici delle coordinate nei sistemi statali possono raggiungere numeri di sette cifre in metri, esclusi centimetri e millimetri.

Strumenti e attrezzature utilizzati per la produzione di lavoro

Insieme all’accumulo di conoscenze sulla forma e sulle dimensioni della Terra da parte dell’umanità, gli strumenti con cui ha svolto il lavoro geodetico sono cambiati. Inizialmente erano:

  1. Teodolite: questo strumento è il principale strumento di rilevamento utilizzato per misurare gli angoli orizzontali e verticali. Strutturalmente, il teodolite è costituito da un cerchio orizzontale e verticale, che è anche chiamato “arto” e ha divisioni per la lettura, e una parte rotante – “alidade”, su cui è fissato il telescopio. Questo strumento è indispensabile per il lavoro di ingegneria, geodetico e astronomico.
  2. Il livello è uno strumento ottico-meccanico che consente di determinare la differenza di altezza dei punti sulla superficie terrestre. La differenza tra i numeri che sono visibili nel livello su due barre verticali con divisioni è uguale alla differenza nelle altezze dei punti in cui sono installate le barre – travi di legno alte 3-4 metri con divisioni per la lettura.
  3. Level è uno strumento di controllo indispensabile per ogni costruttore. Questo è un dispositivo con un’ampolla di vetro riempita di liquido per determinare la superficie orizzontale e misurare piccoli angoli di inclinazione.
  4. Kipregel: questo strumento viene utilizzato quando si eseguono rilievi topografici e consente di costruire graficamente una situazione direttamente sul campo, misurando angoli, distanze ed elevazioni. Usato in combinazione con un becher: un tavolo da disegno sul campo.
  5. Pantometro: utilizzato per il rilevamento di paludi e foreste nei casi in cui non era richiesta un’elevata precisione delle misurazioni.
  6. Nastro di misurazione: generalmente un nastro di acciaio con una scala per misurare la distanza orizzontale dei punti.
  7. Il telemetro è un dispositivo per determinare la distanza tra i punti; nella costruzione, la sua funzione viene eseguita con successo da un metro a nastro laser.
  8. Boussol: questo strumento è stato utilizzato per determinare il cuscinetto magnetico sul terreno.
  9. Calibro di lunghezza: lo strumento utilizzato nel rilevamento delle mine ha permesso di misurare le distanze utilizzando una filettatura flessibile e un blocco di misurazione.

Geodesia e il suo ruolo in un cantiere moderno

Naturalmente, il progresso non si ferma e i “veterani” vengono sostituiti da moderne apparecchiature geodetiche, con le quali solo gli specialisti possono lavorare. Tuttavia, conoscendo le basi della scienza, non è necessario chiamare i geometri per tutti i tipi di lavoro, è possibile eseguire alcune semplici operazioni da soli senza l’aiuto di strumenti complessi e software costoso..

Avendo una misura di nastro di 20 metri nella fattoria, puoi facilmente rompere gli assi della casa di campagna o calcolare l’area approssimativa del sito e con l’aiuto di semplici dispositivi è persino possibile eseguire un rilevamento geodetico semplificato del sito per la costruzione individuale.

I seguenti articoli del nostro ciclo sulla geodesia e il suo ruolo in un cantiere ti spiegheranno le caratteristiche della scelta delle apparecchiature geodetiche e la possibilità di una soluzione indipendente dei problemi geodetici più semplici..

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