Вся система триангуляции в нашей стране берет свое начало от центра круглого зала в Пулковской обсерватории, координаты которого определены астрономическим путем с высокой точностью. Координаты остальных пунктов триангуляции получают путем вычислений.

Пункты триангуляции, или, как их еще называют, геодезические пункты, создают на поверхности Земли великолепную систему опорных пунктов топографических съемок. По известным прямоугольным координатам их наносят на съемочные планшеты и затем уже от них производят топографическую съемку.

В настоящее время на смену классической «земной» триангуляции приходит «космическая» триангуляция. Она выполняется с помощью специальных так называемых геодезических искусственных спутников Земли. Каждый спутник, имеющий на борту радиогеодезическую аппаратуру, запускают по определенной, заранее вычисленной орбите. Наблюдения за ним ведут с трех пунктов в одно и то же, строго определенное время. Кроме углов, как в обычной триангуляции, определяют расстояния до спутника по излучаемым с него радиосигналам, а по всем этим данным вычисляют координаты пунктов.

Плоские прямоугольные координаты х, у на картах дополняют еще одной координатой — абсолютной высотой над средним уровнем моря (в СССР — Балтийского).

Чтобы измерить и нанести на карту глубину впадин, уровень морей, рек и озер, высоту холмов и гор, геодезисты и топографы со штативом, нивелиром и трехметровыми рейками, делая измерения через каждые 100–150 м, пешком прошли всю нашу страну вдоль и поперек. Это они установили, что Черное море ниже Балтийского на 70 см. Чем же это объяснить?

Вспомним сведения о форме Земли. Она представляет собой негеометрическую фигуру, называемую геоидом. Для создания карты Земля принимается за эллипсоид вращения. Принятый у нас эллипсоид Ф. Н. Красовского, хотя и является наиболее подходящим для Земли, но все же не везде плотно облегает ее фигуру. Если в районе Балтийского моря поверхности геоида и эллипсоида совпадают, то в районе Черного моря поверхность эллипсоида будет выше на 704 мм. Разница здесь небольшая, но и она учитывается при точных геодезических работах.

Высоты пунктов определяют не только геометрическим нивелированием, но и тригонометрическим: при прокладке триангуляции попутно с измерением горизонтальных углов на геодезических пунктах измеряют вертикальные углы, и по ним определяют превышения между пунктами. Таким способом, например, определялась абсолютная высота величайшей вершины мира — горы Джомолунгмы (Эверест). Еще задолго до ее покорения геодезисты различных стран пытались определить ее точную высоту, но результаты получались различными — от 8825 до 8889 м. Это объясняется тем, что вершина имеет неправильную форму и с различных мест видна по-разному. Для того, чтобы точно определить высоту, на ее вершине следовало соорудить геодезический знак. В 1975 году металлическая пирамида красного цвета высотой 3,5 м была установлена на Джомолунгме китайскими геодезистами. С девяти пунктов триангуляции, расположенных на высотах 5600–6400 м и на расстоянии 8,5-21,2 км от Джомолунгмы измерялись горизонтальные и вертикальные углы на визирную цель красной пирамиды. Одновременно была определена толщина снежного покрова на вершине. Окончательная абсолютная высота пика оказалась равной 8848,134 ± 0,35 м.

Геодезистов можно встретить в необжитой тайге, в городе, в тундре, пустыне, на любой стройке. Они со своими инструментами проводят на местности необходимые измерения, а затем приходят топографы и создают на основе измерений карты. Эти две специальности настолько близки, что в дальнейшем не будем их разделять, и, упоминая о топографах, подразумевать и геодезистов.

Положение на карте предметов местности, изображенных на аэрофотоснимке, может быть точным только в том случае, если они будут привязаны к сети опорных пунктов. Для этого каждый опорный пункт по своим координатам наносят на планшет — основу будущей карты. Затем аэрофотоснимки приводят к одному масштабу и приклеивают на планшет так, чтобы изображения опорных пунктов попали точно на соответствующие точки, нанесенные по координатам. Таким путем получают так называемый фотоплан, с которым топограф выходит в поле, дешифрирует на нем предметы местности и рисует рельеф.

Аэрофотоснимки приводят к одному масштабу на специальном приборе — фототрансформаторе, который позволяет исключить перспективные искажения, но искажения из-за влияния рельефа еще остаются. Значит, таким способом можно создать карту только равнинной или слегка холмистой поверхности. А как же создаются карты горной или сильно холмистой местности?

На помощь приходят другие приборы. Наверное, каждый из вас знает, что такое стереоскоп. Это прибор, позволяющий рассматривать сразу два снимка: левый снимок левым глазом, а правый снимок — правым. При рассматривании в стереоскоп обе фотографии сливаются в одно четкое изображение, и тотчас же плоские невыразительные снимки превращаются в объемную модель местности. В одном месте веселая река огибает небольшой лесок; несколько домиков уютно располагаются на его опушке. В другом — небольшой городок, который разделило на две части асфальтированное шоссе. Изображение стало объемным и очень реальным. Этот стереоскопический эффект и лежит в основе создания топографических карт горной и сильно холмистой местности. Аэрофотосъемку ведут по намеченным маршрутам через определенные интервалы. При каждой последующей экспозиции фотографируют часть местности, которая была уже сфотографирована на предыдущем снимке. В результате каждая пара смежных снимков на участке перекрытия будет стереоскопической. При рассматривании такой пары в стереоскоп видят объемную модель местности, по которой можно воспроизвести не только местные предметы, но и рельеф.

Проблема составления карты по аэроснимкам была решена вначале при помощи очень примитивных, а затем все более совершенных приборов, позволяющих обрабатывать пары стереоскопических снимков. В разных странах было сконструировано множество так называемых восстанавливающих приборов. Общий принцип действия таких приборов заключается в том, что они воспроизводят по аэроснимкам точную модель местности в уменьшенном виде.

Из восстанавливающих приборов в нашей стране широкое применение получил стереограф (рис. 54), созданный лауреатом Ленинской премии Ф. В. Дробышевым.

Рис. 54. Рисовка рельефа на стереографе.

В камеры прибора вставляют перекрывающиеся аэроснимки, и перед объективом возникает стереоскопическая модель местности.

Вместе с изображением местности под объективом прибора появляется пространственная марка — крохотная черная точка. Ее видимое положение относительно поверхности стереомодели можно изменять вращением маховичков. Точка либо повиснет над поверхностью модели, либо погрузится в глубину воображаемой земной поверхности; задача топографа — посадить марку точно на поверхность. Ведя марку, не отрывая ее от поверхности, топограф прослеживает места, находящиеся на одной и той же высоте, и карандаш прибора, связанный с механизмом перемещения марки, вычерчивает горизонталь. Чтобы провести следующую горизонталь, на специальной шкале ставится отсчет, соответствующий следующей горизонтали, в результате чего марка поднимается или опускается на высоту сечения рельефа. Действия повторяют, и на планшете вырисовывается вторая горизонталь.

Для перенесения контуров с модели на планшет марку ведут по стереомодели, следя за тем, чтобы она все время касалась контура и одновременно не отходила от поверхности модели. Для этого марку нужно все время поднимать или опускать в зависимости от рельефа местности, по которой проходит контур. Так от аэроснимка местности переходят к пространственной модели, а от модели — к топографической карте.

В настоящее время на смену оптико-механическим приборам приходят компьютерная техника и другое современное оборудование, которое позволяет автоматизировать фотограмметрическую обработку аэроснимков. Основой его служит двойное сканирующее устройство. Сканирующий луч, пробегая по стереоскопической модели местности, созданной по аэроснимкам, отмечает не только положение различных контуров, но и высоты рельефа. Результаты обрабатываются компьютером и записываются на магнитную пленку. Впоследствии с этой ленты считывается картографическое изображение местности и печатается на бумаге будущий оригинал карты.