Ugrás a tartalomhoz

Geodézia 1., A helymeghatározás alapjai

Gyenes Róbert (2010)

Nyugat-magyarországi Egyetem

1.6 A geodézia fogalma, feladata

1.6 A geodézia fogalma, feladata

A különböző helymeghatározási módszerek 1.5. fejezetben bemutatott csoportosítása egyben az egyes módszerek időbeli kialakulását is kifejezi. Amikor a helymeghatározás feladatát tudományos szempontból közelítjük meg, akkor azt mondjuk, hogy a geodézia az a tudomány, amely a helymeghatározással foglalkozik. A geodézia görög eredetű szó és földosztást jelent. Az elnevezést az ókor egyik görög tudósának, Arisztotelésznek (ie. 384-322) tulajdonítják. Az ókori földmérési munkák a birtokviszonyok kialakulása után, az egyes birtokok és határköveik felmérésével hozhatók összefüggésbe. Az ókori Egyiptomban végeztek földmérési munkákat a Nílus melletti öntözőterületek kialakítása és szabályozása érdekében. Ezek a feladatok azonban már a magasság meghatározását is igényelték. Olyan mérőeszközöket készítettek, amelyek segítségével egyszerű vízszintes és magassági mérési műveleteket is el tudtak végezni. Ilyen volt például a dioptra, amelynek használatát Heron (ie. 284-221) Dioptrika című munkájában leírta. Az eszközzel el lehetett végezni távolságok, szögek és magasságok mérését is. Az észak-déli irány meghatározásához használták a gnomont, amelyet ma egyszerűen napórának neveznénk. Az ókorban több különböző szerkezetű gnomont készítettek.

1-25. ábra Heron dioptrája (www.fig.net) és a gnomon

A tudomány fejlődésével újabb és újabb mérőeszközök és mérési módszerek láttak napvilágot, de a feladat alapvetően nem változott:”mérni és térképezni”. Amikor a felméréseket egyre nagyobb területre terjesztették ki, elődeink szembesültek a vonatkoztatás problémájával. Az újkor hajnalán Newton és még sok kiváló tudós munkásságának az eredményeként vetették fel ismételten a Föld alakjának a problémáját, amely idővel oda vezetett, hogy a tisztán geometriai úton történő méréseket ki kellett egészíteni és kombinálni gravimetriai mérésekkel.

A fényképezés feltalálása egy új fejezetet nyitott a földmérés és a térképészet addigi történetében, megszületett a fotogrammetria (fényképmérés), amely idővel önálló szakterületté, az első űrfelvételek megjelenését követően, pedig távérzékelés néven önálló tudománnyá vált.

1959 szeptemberében indították útjára az első műholdas helymeghatározó rendszer prototípusát, amelyet 1964-ben használtak először tengeri navigációban. A rendszer a Navy Navigation Satellite System elnevezést kapta. A rendszer 1967 nyarától lett elérhető polgári célú felhasználásra, megteremtve az alapját a mai modern globális helymeghatározó rendszernek, a GPS-nek.

1-26. ábra A transit műhold - Navy Navigation Satellite System (1964-1996)

A számítástechnika fejlődése lehetőséget teremtett nagy mennyiségű adathalmaz gyors és korszerű feldolgozására, valamint új adatfeldolgozási módszerek megszületésére és alkalmazására. A térképeket már nemcsak papír alapon szerkesztették, hanem az erre a célra fejlesztett szoftverekkel, amelynek eredményeként megszületett a digitális kartográfia. Különböző adatmodelleket fejlesztettek ki, amelyek lehetővé tették a terepi objektumok kvantitatív és kvalitatív jellemzőinek adatbázisban történő tárolását is. Ezek az információk naprakészen módosíthatók és kiegészíthetők lettek. Kialakult a térinformatika, amelyre ma már országok teljes gazdasági élete és infrastruktúrája épül.

E rövid történeti fejlődés áttekintése után azonban érdemes ismertetni néhány, a távolabbi és a közelmúltból származó definíciót, amely a geodézia feladatát ismerteti. Bruns (1848-1919), akit a háromdimenziós geodézia első megalapozójának tekintenek, a következőképpen fogalmazott (1878): „ A geodézia feladata a Föld elméleti alakját leíró potenciálfüggvény meghatározása.”

Friedrich Robert Helmert (1843-1917), akinek a nevével tanulmányaink során még többször fogunk találkozni, a következőképpen fogalmazott (1880): „A geodézia a földfelszín mérésének és térképezésének a tudománya”. Úgy tűnik ez a kétféle megfogalmazás elég eltérő egymástól, az egyik a helymeghatározásról szól, a másik a Föld nehézségi erőteréről. Külön fogalmazták meg ezeket a feladatokat, de valójában összetartoznak, a kettő együttesen jelentkezik. Természetesen több definíció is napvilágot látott, amelyekben gyakran tükröződik az azt megalkotó szakember szemlélete és tudományos munkássága egyaránt. Az egyik legjobban elfogadott megközelítés Heiskanen(1894-1971) és Vening Meinesz (1887-1966) nevéhez fűződik (1958): „ A geodézia elméleti és gyakorlati részre osztható”. Ezek pedig:

  • elméleti geodézia, amely a Föld méretének és alakjának a meghatározását jelenti,

  • gyakorlati geodézia, amelynek feladata a gyakorlati helymeghatározás.

Könnyű belátni, hogy ez a megfogalmazás az ötvözete a Bruns-féle és Helmert-féle definícióknak. A Heiskanen és Vening Meinesz-féle megközelítést azonban a gyakorlati geodézia oldaláról bővebben ki szoktuk fejteni. Így azt mondjuk, hogy a gyakorlati geodézia feladata a Föld felszínén vagy a felszín alatt található természetes alakzatok és mesterséges létesítmények (alakjelző pontjainak a) felmérése és térképezése. Ha a fentebb tárgyalt szakmai fejlődésre gondolunk, akkor belátható, hogy már ez a definíció sem állja meg igazán a helyét, hiszen a helymeghatározásnak nemcsak geodéziai módszerei vannak, így ezt a fajta megközelítést is finomítanunk kell. Történetileg azonban nem a geodézia feladatát fogalmazták újra, hanem egy új, összefoglaló elnevezést vezettek be, kifejezve az integrációját mindazon szakterületeknek, amelyek korábban a földmérésből és a térképészetből fejlődtek ki. Ez lett a geomatika.

1-27. ábra A geomatika szűkebb értelemben (www.gis2me.com/gis)

A geomatika kifejezés az 1960-as és az 1970-es évek fordulóján hangzott el először. Az elnevezést a francia Bernard Dubuissonnak (Compiègne-i egyetem, Franciaország) tulajdonítják, de legelőször mégis a tengerentúlon, elsősorban Kanadában vették át ezt a kifejezést. A geomatikában kifejezésre jut minden, ami a helymeghatározással kapcsolatos: adatgyűjtés, adatfeldolgozás, adatelemzés, megjelenítés és adatkezelés. A geomatika magában foglalja a geodéziát, térképészetet, térinformatikát (földrajzi információs rendszerek), navigációt, távérzékelést, digitális képfeldolgozást, valamint a földügyi szakigazgatást és az azzal kapcsolatos úgynevezett földügyi információs rendszereket. Meg kell jegyeznünk, hogy egyes szakkönyvekben a geomatika alatt értik ezen kívül a geológiát, geofizikát, vízépítést, környezetvédelmet, minden olyan tudományterületet, amely kötődik a térbeli adatokhoz. Geomatika alatt tehát mind szűkebb (1-27. ábra) és mind tágabb területet átfogó, integrálódott tudományok összességét értjük. A geomatika termékeit és a rá épülő szolgáltatásokat nagyon jól szemlélteti az 1-28. ábra. Az ábrán héjszerkezetben láthatjuk a felhasználók, a geomatikai ipari szektor, mint előállító, és a térbeli adat infrastruktúra szerkezetét.

1-28. ábra A geomatikai termékek és szolgáltatások felhasználói (www.geoconnections.org)

Mindent egybevetve azt mondhatjuk, hogy a geomatika helyhez kötött kvantitatív és kvalitatív adatok gyűjtését, modellezését, feldolgozását, elemzését, megjelenítését és kezelését jelenti, integrálva mindazon szakterületeket, amelyekben a helymeghatározás központi szerepet játszik. Fontos kiemelni, hogy a geomatika nem a geodéziát „váltotta” fel. A geodézia, mint önálló tudományterület megmaradt, de ma inkább annak integrálódott szerepét hangsúlyozzuk ki. A geodézia a geomatikán belül a helymeghatározás tudománya maradt. Tárgyalja a különböző mérési és adatfeldolgozási módszereket, a vonatkoztatási rendszerek definiálását és azok gyakorlati megvalósítását, valamint a feldolgozás eredményének különböző megjelenítési módszereit sík- vagy térbeli megjelenítés formájában.

Mindennek az alapja azonban az, hogy modelleznünk kell azt az égitestet, amelyen élünk, amelyen a méréseinket végrehajtjuk, és amelyen lévő objektumokat ábrázolni akarjuk. Ezért először a Föld elméleti alakjával kapcsolatos alapismereteket tárgyaljuk a következő fejezetben.

Az érdekesség kedvéért megemlítjük, hogy Magyarországon a köznyelvben a geodézia és a földmérés ugyanazt jelenti. A földmérést végző szakembert geodétának vagy földmérőnek nevezik. Egyes országokban a geodéziát és a földmérést megkülönböztetik egymástól. Így geodézia alatt az úgynevezett elméleti geodéziát, míg földmérés alatt a gyakorlati geodéziát értik. Az angol nyelvterületen ennek megfelelően beszélnek geodesy-ről és surveying-ről, a német nyelvterületen pedig Geodäsie-ről és Vermessung-ról. Magyarországon az elméleti geodéziát, elsősorban az első német nyelvű könyvek direkt fordításának eredményeként felsőgeodéziának (lásd: Helmert F. R.: Die mathematischen und physikalischen Theorien der höheren Geodäsie, 1880), a gyakorlati geodéziát pedig általános vagy alsó geodéziának is nevezik.