CC BY
152УДК 528
ГЕОДЕЗИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТАРИЙ ДРЕВНЕГО МИРА: ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ*
Сальникова О.Н. - кандидат философских наук, заведующая лабораторией кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет им. В.Г. Шухова, [email protected]
Оноприенко Н.Н. - кандидат технических наук, доцент кафедры городского кадастра и инженерных изысканий, Белгородский государственный технологический университет
им. В.Г. Шухова, [email protected]
Аннотация: статья посвящена анализу особенностей возникновения и развития геодезических инструментов в Древнем мире. В работе рассматривается влияние различных факторов, способствующих развитию и совершенствованию геодезического приборостроения. Исследована область применения инструментария в цивилизациях Востока и Античного мира. Доказано, что геодезические инструменты использовались в процессе строительства дорог, возведения общественных сооружений, пирамид, системы оросительных и осушительных каналов, гидротехнических сооружений.
Ключевые слова: история геодезии, изыскания, геодезический инструментарий, приборостроение, научные достижения, техника измерений, измерительные работы, мерный шнур, мерный жезл.
Введение.
Основу изысканий, проектирования, строительства, градостроительства, эксплуатации сооружений наряду с другими видами инженерных работ составляет геодезические. История развития геодезии неразрывно связана с историей человечества: с экономикой, с войнами, научными и географическими открытиями. Направления деятельности современной геодезии обширны и многогранны. Геодезические сети населенных пунктов, высокоточные геодезические измерения, дистанционное зондирование территорий в современных экономических условиях играют важную роль в обеспечении органов власти, кадастровых структур картографическим материалом, в формировании кадастровой и рыночной стоимости земель [1...4].
Изучение истории геодезии дает возможность во всей полноте оценить ее вклад в человеческие знания, определить ее значение и место среди других фундаментальных и прикладных наук [5, 6]. Исследование исторической динамики применения и совершенствования геодезического инструментария позволяет восстановить целостную картину развития геодезии как науки в разные эпохи. На современном этапе система высо-
коточного геодезического обеспечения с каждым годом совершенствуется, но как отмечал советский геодезист А.А. Изотов «... как старые, так и новые проблемы геодезической науки могут быть правильно поняты и истолкованы только при рассмотрении их в процессе возникновения и развития».
Основная часть. История геодезического инструментария берет свое начало со времени цивилизаций Древнего мира. Как известно, становление первых цивилизаций свидетельствует об огромном влиянии на их развитие природно-климатических условий. Так, в IV...III тысячелетиях до н.э., примерно в одинаковых географических условиях, а именно, в плодородных долинах рек Тигра и Евфрата, Нила, Инда, Хуанхэ возникли центры древних цивилизаций с образованием постоянных поселений и формированием земледелия.
До сих пор не установлено точное время создания первых простейших геодезических инструментов. Безусловно, их появление связано с насущными потребностями материальной жизни общества. Поскольку земля в те времена была главным фактором производства, то возникла необходимость в приспособлениях, которые бы обеспечивали измерения земельных участков, их деление и т.д.
Например, живопись на египетских гробницах свидетельствует о том, что в те времена земельные участки измерялись шнуром с узлами. Кроме того, в городах-государствах Египта строятся новые оросительные каналы и водозащитные дамбы, проводятся работы по определению земельных площадей, разбиваются площадки под строительство дворцов, многочисленных храмов и пирамид -все это способствует развитию геодезии. Геодезические приборы того времени представляют собой элементарные приспособления: мерные жезлы, мерный шнур (веревка), отвесы, линейка, циркуль. Для нивелирования применяли ватерпас - прибор в форме буквы «А» с отвесом при вершине и меткой на перекладине для регистрации отвесной линии.
В земледельческих цивилизациях земля составляла единственное и главное богатство государства, землепользователи платили налог с площади земли. Учет, распределение, планирование всех земледельческих работ осложнялось частыми разливами рек, в результате которых уничтожались границы и межевые знаки участков, восстановить которые без помощи знающего геометра было невозможно. Требовалось частое их восстановление и с достаточно высокой точностью. Так, на одном из островов в долине Нила сохранился каменный футшток, заложенный около 2200 лет до н.э.; на глиняных дощечках древних шумеров и вавилонян (возраст более 3000 лет) приводятся планы сооружений и полей, земельных участков с обозначением размеров и площадей; в египетском папирусе, которому более 3800 лет, содержатся правила производства полевых съемок [7].
В Египте, в специальных школах особо одаренным ученикам давали знания в области геодезии и географии. Ученик должен был уметь измерить площадь поля, составить схему канала, начертить план здания, вычислить размеры и объёмы пруда, различных фигур, в т.ч. и объём полушария. Выпускники школ умели размежевать земельные участки, устанавливать пограничные стелы на границах полей, вести кадастр, рассчитывать ставки налогов, сооружать каналы, дамбы и здания, прокладывать дороги. От планов земельных участков и
зданий египтяне переходят к составлению географических карт. Египетские картографы при составлении карт использовали сведения, получаемые от купцов, посещавших дальние края. От военачальников, ведущих непрерывные войны с соседними государствами, поступали сведения о населении, естественных богатствах этих стран, природных условиях. В Туринском музее хранится карта на папирусе времен Рамсеса II (1300 лет до н.э.), где изображены золотоносные области на территории Нубии. Карта выполнена в 5-ти красках. Первые кадастровые съёмки были осуществлены египтянами около 3 000 лет до н.э. в целях установления границ разрабатываемых участков, их площадей, а также регистрации имен их владельцев [7].
При сооружении каналов применялись желоба, наполненные водой, и отвесы, подвешенные к концам желобов. Уже в VI в. до н. э. существовали такие крупные инженерные сооружения, как канал между Нилом и Красным морем, оросительные системы в долине Нила. Эти сооружения не могли быть построены без соответствующих геодезических измерений, геодезических инструментов. Большое влияние на развитие геодезических приборов оказало применение методов обработки земельных участков именно с использованием данных ирригационных сооружений. Данное обстоятельство вызвало необходимость в измерительном искусстве и породило измерительную науку - геометрию. При этом главная задача этой науки была связана с функцией «землеизмерения» или «землемерия», т.е. с определением формы и размеров земельных владений и их пространственного положен ия .
Особо сложного и масштабного уровня система оросительных и осушительных каналов, гидротехнических сооружений достигла в Вавилоне. В этом регионе необходимо было распределить воду рек по системе каналов с учетом различия ее уровней в Тигре и Евфрате - севернее современного Багдада уровень воды в Тигре был выше, чем в Евфрате, а южнее наоборот. Требовался сложный технический расчет и точные геодезические измерения (нивелирование).
Паводковые воды Евфрата по системе каналов сбрасывались в Тигр. В VI в. до н.э. было закончено сооружение 400 километрового канала Паллукат (канал Королей), позволившего оросить значительные массивы земель - ширина у него достигала 120 м, а глубина - 9...15 м. Он соединял Тигр и Евфрат [8, 9].
Возникновение городов и государств привело к постановке новых измерительных задач и использованию соответствующего инструментария, который нашел свое применение в строительстве городов, храмов, дворцов, общественных сооружений, дорог и т.д.
Как справедливо отмечает исследователь Г.Н. Тетерин, возведение пирамид невозможно представить без разбивочных геодезических работ. Пирамиды тянутся к югу от Каира на 60 км по границе песков Ливийской пустыни и долины Нила. Всего там находится 80 пирамид разной высоты и степени сохранности. Пирамида Хеопса хорошо ориентирована по странам света, максимальная ошибка составляет всего 5,5 мин. Повторные обмеры многих египетских пирамид позволили установить, что точность линейных измерений при их разбивке характеризуется относительной ошибкой 1:3 000, угловых - ошибкой 2...4 мин, измерения превышений - 3... 5 мм. Египтяне могли с высокой точностью измерять и откладывать на местности значительные длины - до 15 км [7].
Гизехские пирамиды стали не только памятником высочайшего строительного искусства, но и памятником поразительного геодезического и астрономического мастерства, позволившего реализовать грандиозный замысел воплощения «звездной» религии египтян.
Возведение Великой пирамиды, вполне было реализуемо с помощью имевшихся достаточно примитивных геодезических инструментов с их ограниченными возможностями. Но если считать, что возведение Гизехских пирамид осуществлялось по единому плану путем реализации чрезвычайно сложного проекта, то должны были использоваться более точные и более сложные геодезические инструменты, по сравнению с известными.
Важной составляющей геодезического обеспечения Древнего мира выступали дорожные системы, строительство и прокладка дорог. Основу древних цивилизаций составляли определенного вида транспортные артерии, связывавшие все населенные пункты страны воедино. Документы и сведения о строительстве дорог и поддержании их в должном порядке дошли до нас практически от всех древних цивилизаций. Например, персидский царь Дарий (522...486 гг. до н.э) и его преемники из династии Ахменидов построили в своей империи сеть дорог, охранявшихся сторожевыми постами. Главная грунтовая дорога Ахменидов, именовавшаяся «царской», тянулась на 2,4 тыс. км (от Суз в Малую Азию). Через каждые 25 км на ней располагались станции, посты конных курьеров.
В Египте, при династии Птоломеев (305 до н.э....30 н.э.), 300 лет правившей Египтом, до завоевания ее Римом (при Клеопатре), появилась развитая система дорог. Каждая дорога была размечена миллиариями (каменными столбами), на которых помещались сведения о расстоянии от начального пункта, о времени строительства дороги, именах правителей ее сооружавших. Эту систему оформления дорог впоследствии позаимствовали римляне.
Высочайшего уровня дорожное строительство достигло в Древнем Риме. Характерная черта римских дорог - прямые, с каменным покрытием. Первой такой дорогой была Аппиева, связывавшая Рим с Капуей -широкая, прямая, с покрытием, протянувшаяся через горы, болота и реки. Римские дороги прославились прямолинейностью и долговечностью. Даже в настоящее время по ним все еще можно проехать в Африке и Европе.
Дальнейшему развитию геодезического инструментария способствовали научные достижения Древней Греции. В IV в. до н.э. Аристотель называл геодезией искусство или знание, умение делить на части отдельные участки земной поверхности. Ученые-греки были не только превосходными математиками и геодезистами, но также механиками и конструкторами. Например, солнечные часы (гномон), известные, по-видимому, еще вавилонянам, применяли в Греции для определения меридиана.
Написанная Героном Александрийским книга «О диоптре» (100 лет до н.э.) служила почти два тысячелетия руководством по практике землемерного дела. В своем сочинении он излагал правила земельной съёмки, описывал диоптру - прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов. Диоптра Геронта применялась при сооружении зданий, каналов, при измерениях неприступных расстояний. Герон создал также автоматический длиномер, с помощью которого пройденный путь определяли по числу оборотов катящегося колеса.
Птоломей впервые описал применявшийся для астрономических наблюдений квадрант-шкалу в четверть окружности, радиусом до 3 м. Гипарху (150 лет до н.э.) приписывают изобретение астролябии, содержащей лимб и градусные деления [8]. Необходимо подчеркнуть, что астролябию с лимбом принято считать прообразом теодолита.
Заключение. Изучение геодезического инструментария в историческом аспекте позволяет выявить, что: геодезический инструментарий древних цивилизаций имел измерительную или геометрическую функцию; геодезический инструментарий в основном применялся для определения таких параметров как форма, размер и взаимное положение объектов; геодезический инструментарий широко применялся при построении соответствующих моделей, сперва -приближенных схем, а далее - точных карт и планов.
Таким образом, геодезический инструментарий Древнего мира, как и сама техника измерений, их точность и разнообразие, безусловно, соответствовали своему времени. Их развитие было обусловлено множеством факторов, начиная от природно-климатических условий и заканчивая сферой материальных потребностей и практических интересов. При этом роль геодезических инструментов и измерений в общем социальном, экономическом и научном прогрессе имела большое значение.
Значительные перемены в развитии современных технических средств, программного обеспечения и компьютерной техники определяют новые задачи и роль геодезии. В сфере современного территориального раз-
вития, управления природными и земельными ресурсами, навигационной деятельности, безопасности и обороны государства значение геодезии с каждым годом неуклонно растёт.
*Работа выполнена в рамках реализации Программы развития опорного университета на базе БГТУ им. В.Г. Шухова.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Сыромятникова Е.В., Былин И.П., Ширина Н.В. Мониторинг обеспеченности территории Белгородского района пунктами геодезических сетей // Вестник БГТУ им.
B.Г. Шухова. 2016. № 9. С. 237-241.
2. Былин И.П., Затолокина Н.М., Сыро-мятникова Е.В. Анализ состояния государственной геодезической сети на землях населенных пунктов / В сб.: Актуальные вопросы развития инновационной деятельности в новом тысячелетии XII: сб. трудов Международная научно-практическая конференция. 2015. С. 55-58.
3. Затолокина Н.М., Юшин В.А. Актуальные проблемы формирования кадастровой стоимости земель // Научные ведомости Белгородского государственного университета. Серия: Естественные науки. 2011. Т. 15. № 9. С. 191-194.
4. Оноприенко Н.Н., Калачук Т.Г. Перспективы развития инженерных изысканий для индивидуального жилищного строительства // Вестник БГТУ им. В. Г. Шухова. 2016. № 5. С. 11-15.
5. Карпик А.П. Методологические и технологические основы геоинформационного обеспечения территорий: монография. Новосибирск: СГГА, 2004. 260 с.
6. Карпик А.П. Перспективы развития науки, техники и технологий в сфере геодезии и картографии в Российской федерации // Геодезия и картография. 2015. № 12.
C. 55-59.
7. Тетерин Г.Н. История геодезии в градостроительстве и возведении сложных сооружений. Новосибирск: Агентство «Сибпринт», 2003. 116 с.
8: Пандул И.С., Зверевич В.В. История и философия геодезии и маркшейдерии. М.: Политехника, 2008. 336 с.
9. Куштин И.Ф., Куштин В.И. Геодезия М.: Феникс, 2009. 912 с.
REFERENCES
1. Syromyatnikova E.V., Bylin I.P., Shirina N.V. Monitoring obespechennosti terri-torii Belgorodskogo rayona punktami geodezi-cheskikh setey // Vestnik BGTU im. V.G. Shu-khova. 2016. № 9. S. 237-241.
2. Bylin I.P., Zatolokina N.M., Syromyatnikova E.V. Analiz sostoyaniya gosudar-stvennoy geodezicheskoy seti na zemlyakh na-selennykh punktov / V sb.: Aktualnyye voprosy razvitiya innovatsionnoy deyatelnosti v novom tysyacheletii XII: sb. trudov Mezhdunarodnaya nauchno-prakticheskaya konferentsiya. 2015. S. 55-58.
3. Zatolokina N.M., Yushin V.A. Aktual-nyye problemy formirovaniya kadastrovoy stoimosti zemel // Nauchnyye vedomosti Bel-gorodskogo gosudarstvennogo universiteta. Seriya: Estestvennyye nauki. 2011. T. 15. № 9. S. 191-194.
4. Onoprienko N.N., Kalachuk T.G. Per-spektivy razvitiya inzhenernykh izyskaniy dlya i ndi vi du al nogo zhilishchnogo stroitelstva // Vestnik BGTU im. V.G. Shukhova. 2016. № 5. S. 11-15.
5. Karpik A.P. Metodologicheskiye i tekhnologicheskiye osnovy geoinformatsion-nogo obespecheniya territoriy: monografiya. Novosibirsk: SGGA. 2004. 260 s.
6. Karpik A.P. Perspektivy razvitiya nauki. tekhniki i tekhnologiy v sfere geodezii i karto-grafii v rossiyskoy federatsii // Geodeziya i kar-tografiya. 2015. № 12. C.55-59 .
7. Teterin G.N. Istoriya geodezii v gradostroitelstve i vozvedenii slozhnykh sooru-zheniy. Novosibirsk: Agentstvo «Sibprint». 2003. 116 s.
8. Pandul I.S.. Zverevich V.V. Istoriya i filosofiya geodezii i marksheyderii. M.: Politekhnika. 2008. 336 s.
9. Kushtin IF.. Kushtin V.I. Geodeziya M.: Feniks. 2009. 912 s.
GEODESIC INSTRUMENTATION OF ANCIENT WORLD: HISTORY OF APPEARANCE AND FEATURES OF APPLICATION
Salnikova O.N, Onoprienko N.N.
Annotation: this article is devoted to analysis of peculiarities of the origin and development of geodetic instruments in the Ancient world. In the paper examines the impact of various factors contributing to the development and improvement of the geodetic instrument. Investigated the scope of the tools in the civilizations of the East and the Ancient world. It is proved that the surveying instruments were used in the process of construction of roads, construction of public buildings, pyramids, the system of irrigation and drainage canals, hydraulic structures.
Key words: history of surveying, geodetic instruments, instrumentation, scientific achievements, measurement equipment, measuring operation, measuring cable, measuring rod.
© Сальникова О.Н., Оноприенко Н.Н., 2018
Сальникова О.Н., Оноприенко Н.Н. Геодезический инструментарий древнего мира: история возникновения и особенности применения //Вектор ГеоНаук. 2018. Т.1. №1. С. 74-78.
Salnikova O.N., Onoprienko N.N. 2018. Geodesic instrumentation of ancient world: history of appearance and features of application. Vector of Geosciences. 1(1): 74-78.
