Курс инженерной геодезии

КУРС ИНЖЕНЕРНОЙ 
ГЕОДЕЗИИ

Н.А. БУДЕНКОВ
П.А. НЕХОРОШКОВ
О.Г. ЩЕКОВА

Под общей редакцией Н.А. Буденкова

3-е издание, переработанное и дополненное

УЧЕБНИК

Москва                                        2024

ИНФРА-М

УДК 528(075.8)
ББК 26.11я73
 
Б90

Р е ц е н з е н т ы :
Котлов В.Г., доктор технических наук, доцент, профессор кафедры 
строительных конструкций и водоснабжения Поволжского государственного технологического университета;
Шарапов Е.С., доктор технических наук, доцент, профессор кафедры строительных конструкций и водоснабжения Поволжского 
государственного технологического университета

ISBN 978-5-00091-732-9 (ФОРУМ) 
ISBN 978-5-16-016174-7 (print)
ISBN 978-5-16-108514-1 (online)

© Буденков Н.А., Нехорошков П.А., 
Щекова О.Г., 2020
© Буденков Н.А., Нехорошков П.А.,
Щекова О.Г., 2023, 
 с изменениями

Буденков Н.А.
Б90  
Курс инженерной геодезии : учебник / Н.А. Буденков, П.А. Нехорошков, О.Г. Щекова ; под общ. ред. проф. Н.А. Буденкова. — 3-е изд., 
перераб. и доп. — Москва : ФОРУМ : ИНФРА-М, 2024. — 244 с. — 
(Высшее образование). — DOI 10.12737/1085322.

ISBN 978-5-00091-732-9 (ФОРУМ) 
ISBN 978-5-16-016174-7 (print)
ISBN 978-5-16-108514-1 (online)
В учебнике рассмотрены общие сведения по геодезии, картографии 
и топографии, приведены основные принципы работы с геодезическими приборами, даны основные методы геодезических измерений, оценки 
точности измерений, приведены основные принципы инженерно-геодезических работ, выполняемых при изысканиях, проектировании и строительстве сложных инженерных сооружений. Изложены основные методы 
изысканий, разбивочных работ и исполнительных съемок, проводимых 
при принятии объектов в эксплуатацию.
Соответствует требованиям федеральных государственных образовательных стандартов высшего образования последнего поколения.
Для студентов высших учебных заведений лесного и землеустроительного профиля, а также для студентов колледжа.

УДК 528(075.8)
ББК 26.11я73

Предисловие

Настоящий учебник, дополненный и переработанный, предназначен для студентов вузов, обучающихся по направлениям 
подготовки «Строительство», «Архитектура», «Землеустройство 
и кадастры», а также в системе среднего профессио нального образования для учащихся колледжей по программам, связанным 
со строительством, архитектурой и землеустройством. Содержание учебника соответствует объему курса «Геодезия», предусмотренному Федеральным государственным общеобразовательным стандартом.
Методически изложение материала построено таким образом, 
чтобы на начальной стадии курса студенты могли ознакомиться 
с общими сведениями по геодезии и топографии, современными 
геодезическими приборами, методами измерений, вычислений 
и оценки точности полученных результатов. Описаны методы построения геодезических сетей, в том числе с применением спутниковых технологий, производство топографических съемок, даны 
понятия о цифровых и электронных картах, основах геоинформатики и их месте в исследованиях окружающей среды. В переработанном издании уделено внимание применению космических методов в геодезии.
Изложен круг задач геодезии в области лесного дела, в землеустройстве и инженерно-строительной практике.
Учебник может быть использован учащимися учреждений среднего профессио нального и высшего образования, изучающими дисциплины «Геодезия» и «Инженерная геодезия».
В результате изучения данного учебника обучающийся будет:
знать
 
• основные сведения о геодезических измерениях;
 
• понятия теории погрешностей;
 
• содержание топографических карт и планов и их использование 
при проектировании, строительстве, реконструкции и реставрации сооружений;
уметь
 
• распознавать элемен ты экосистемы на топографических планах, 
профилях и разрезах;
 
• районировать территорию по экологическим условиям;
 
• оценивать изменения окружающей среды под воздействием 
строительства;

• разрабатывать конструктивные решения простейших зданий 
и ограждающих конструкций;
 
• вести технические расчеты по современным нормам;
владеть
 
• навыками проведения геодезических измерений и камеральной 
обработки результатов;
 
• методами подготовки и контроля, в том числе пространственного, сведений для внесения в ГКН.
Для контроля освоения знаний разработан общий проверочный 
тест. Подготовка рефератов на темы, представленные в приложении, позволит самостоятельно более углубленно изучить определенные вопросы.
Несомненно, теоретические знания должны быть подкреплены 
выполнением лабораторных и практических работ. Завершающим 
этапом изучения дисциплины является полевая практика, в ходе 
которой обучающиеся демонстрируют знания, умения и навыки, 
приобретенные ими в ходе изучения дисциплины, и самостоятельно выполняют геодезические измерения, расчеты и построения.

Введение. Краткий очерк развития геодезии

Геодезия относится к числу прикладных математических наук 
и занимается измерениями на земной поверхности. Эти измерения 
имеют целью определить вид, размеры участка земли, на котором 
они производились, установить связь этого участка с другими объектами на земной поверхности. В круг задач геодезии входит также 
изображение земной поверхности на плоскости или других носителях информации как по частям, так и в целом. Большое значение 
имеет геодезия при проектировании, строительстве, эксплуатации 
различных народно-хозяйственных объектов, монтаже сложного 
оборудования, а также при решении многих инженерных задач.
В современной жизни быстро развивающийся научно-технический прогресс сопровождается серьезными изменениями технологий и методов производства работ. Применительно к геодезии 
это проявляется в качественном изменении состава и технологии 
инженерно-геодезических работ, обновлении и совершенствовании 
используемого геодезического оборудования и методов измерений 
и обработки материалов.
В настоящее время инженер-геодезист и инженер-землеустроитель должны хорошо владеть как традиционными методами производства работ, так и новыми, основанными на последних достижениях науки и техники в области оптики и электроники. Они 
должны иметь представление о спутниковых методах определения 
координат, уметь пользоваться ортофотопланами и геоинформационными моделями. Геодезические работы сопровождают все этапы 
строительного производства — от проектирования сооружения 
и его закладки до возведения и сдачи в эксплуатацию.
Внедрение системного автоматического проектирования требует от инженера умения работать как с традиционными видами 
инженерно-геодезической информации (топографические карты 
и планы), так и с новыми ее видами (цифровые, математические 
модели ситуации и рельефа, геоинформационные модели), владеть 
методами электронной тахеометрии, что позволяет максимально 
сократить объем трудоемких полевых работ. Применение новых 
видов программного обеспечения для компьютерной обработки 
результатов измерений позволяет существенно улучшить качество 
и точность производимой картографической продукции.
Геодезия как наука об измерениях на земной поверхности появилась еще в древние века. Геодезические методы использовались 

в Древнем Египте при строительстве пирамид и каналов; к тому же 
времени относят появление некоторых видов геодезических приборов. Термин «геодезия» был введен Аристотелем в 322 г. до н.э. 
и означал «землеразделение». Немало свидетельств о применении 
знаний в области геодезии имеется в истории Древнего Китая. Способы измерения на земной поверхности были известны и в Древней 
Греции. Большой вклад в развитие науки внесли ученые Средней 
Азии, Индии, Персии.
Новая эра в развитии геодезии открылась после того, как 
в 1609 г. Г. Галилей изготовил зрительную трубу.
Период Великих географических открытий, связанный с именами великих путешественников-первооткрывателей Колумба, 
Васко да Гама, Магеллана, Беринга, совпадает с рядом открытий 
в области геодезии.
В России первые документально зафиксированные сведения о гео дезических работах относятся к ХI в., когда между Керчью и Таманью была измерена ширина Керченского пролива при князе Глебе.
Во время правления Петра I в России началось интенсивное развитие геодезии. В 1701 г. в Москве были открыты первая в России 
астрономическая обсерватория и Школа математических и навигационных наук. В 1745 г. был издан «Первый атлас России», созданный по материалам планомерной инструментальной топографической съемки всего государства. Понимая важность топографии 
для строительства, мореплавания и военных действий, Петр I возложил руководство геодезическими измерениями на Сенат.
В 1765 г. Екатерина II издала Манифест о генеральном межевании земель, тем самым дав начало проведению геодезических измерений для составления планов землевладений. В 1779 г. Указом 
Правительствующего Сената была открыта землемерная школа, 
которая в честь рождения внука Екатерины II Константина Павловича стала называться Константиновской. В 1809 г. в Санкт-Петербурге был учрежден Институт Корпуса инженеров путей сообщения, в 1822 г. — корпус военных топографов, выполнявший впоследствии большую часть топографо-геодезических работ в стране.
В конце XIX — начале XX в. в России успешно проводились работы по построению астрономо-геодезических сетей.
В годы Первой мировой войны был впервые применен метод аэрофотосъемки земной поверхности.
В Советской России с 1917 г. развитие геодезии было необходимо для успешного строительства, электрификации, коллективизации и развития экономики и обороны страны. В 1919 г. по декрету, подписанному В.И. Лениным, было создано Высшее геоде

зическое управление, в дальнейшем преобразованное в Главное 
управление геодезии и картографии при Совете Министров СССР.
В 1940 г. Ф.Н. Красовский и А.А. Изотов определили новые размеры земного эллипсоида, которые по настоящее время используются для картографо-геодезических работ в России и ряде других 
стран.
В годы Великой Отечественной войны работа военных топографов являлась важным звеном в обеспечении успеха военных 
операций и окончательной победы Красной армии. Несмотря 
на пос левоенную разруху, в 1945 г. в Советском Союзе была создана 
многолистная государственная карта СССР в масштабе 1:1 000 000.
Современная геодезия призвана решать множество сложных 
задач по картографированию больших территорий, созданию и развитию геодезических сетей. Использование спутниковых технологий позволяет производить наблюдения за формой и размерами 
Земли. Настоящим прорывом в области геодезических измерений 
стало создание спутниковых систем навигации.
На сегодня спутниковые геодезические методы активно используются при кадастровых съемках. Применение новейших методов 
и приборов позволило существенно повысить точность измерений 
и производительность труда геодезиста.

Глава 1. 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ ПО ГЕОДЕЗИИ

1.1. ПРЕДМЕТ ГЕОДЕЗИИ

Геодезия — одна из наук о Земле. В переводе на русский язык 
слово «геодезия» означает «землеразделение». Именно из потребностей человека определять размеры земельных участков и делить 
их на части возникла в древности наука геодезия.
По мере развития общества развивалась и геодезия, расширялась 
сфера ее деятельности. В настоящее время в задачи геодезии входят 
определение формы и размеров Земли, изображение земной поверхности на планах и картах и обслуживание народного хозяйства 
при решении инженерно-технических задач. Эти вопросы решают 
родственные геодезии дисциплины: высшая геодезия, картография, 
топография (геодезия), инженерная геодезия, фототопография и др.
Достижения науки и техники в освоении космоса позволили создать новую геодезическую дисциплину — космическую геодезию, 
а потребности государства в энергоресурсах — морскую геодезию, 
занимающуюся съемками морского шельфа с целью разведки нефтяных и газовых месторождений.
Геодезия тесно связана со многими науками. От математики она 
берет методы обработки и оценки точности геодезических измерений; 
исходные данные для установления на Земле системы координат 
и ориентирования заимствует из астрономии; конструирование приборов основывается на достижениях оптики, механики и радиоэлектроники; «правильная» оценка развития рельефа и его изображение 
на планах и картах базируются на знании основ географии; при графическом оформлении планов и карт используют знания начертательной геометрии и топографического черчения. В современных 
условиях труд геодезиста немыслим без знания информатики и владения компьютерными средствами обработки измерений.
В свою очередь, геодезия поставляет различные картографические и цифровые материалы, необходимые для решения многообразных научно-технических задач.

1.2. ЗНАЧЕНИЕ ГЕОДЕЗИИ В РАЗВИТИИ АГРАРНОПРОМЫШЛЕННОГО КОМПЛЕКСА И ОБОРОНЕ СТРАНЫ

Геодезия тесно связана с практической деятельностью человека. 
Трудно назвать инженерную дисциплину или отрасль аграрно-про

мышленного комплекса, которые смогли бы обойтись без услуг геодезии.
Для составления любого инженерного проекта необходима топографическая карта местности. Такая карта, дополненная геологической, гидрологической и другими характеристиками района, 
позволяет выявить технико-экономическую целесообразность осуществления проекта в данных условиях местности.
Строительству любого объекта предшествует проектирование, 
которое выполняется на топографической основе. После составления генерального плана, на котором показывается взаимное размещение всех зданий и сооружений, на местности посредством геодезических измерений осуществляют так называемое перенесение 
проекта в натуру.
Строительное производство на всех этапах нуждается в постоянном геодезическом обслуживании. Сдаче в эксплуатацию законченного объекта предшествуют исполнительные съемки, устанавливающие соответствие проекту фактических параметров сооружения. При эксплуатации сооружений ведут наблюдения за их 
деформациями, преследуя как научные цели (обоснование правильности теоретических расчетов устойчивости сооружения), так 
и производственно-технические (выявление недопустимых деформаций и принятие профилактических мер). Большой объем геодезических работ выполняется при лесоустройстве, обслуживании 
земельного и водного кадастров.
Велика роль геодезии в обороне страны. Все военные операции 
готовятся и проводятся при наличии топографических карт. Карты 
необходимы для сбора разведывательных данных, руководства военной операцией, обеспечения успешных действий артиллерии, ракетных войск, авиации, военно-морского флота.
В настоящее время в круг задач геодезии входят разработка 
и сгущение сетей, картографирование больших территорий с применением космических (спутниковых) технологий, разработка карт 
для целей кадастра.

1.3. ПОНЯТИЕ О ФОРМЕ И РАЗМЕРАХ ЗЕМЛИ

Физическая поверхность Земли имеет сложный вид. Наряду 
с возвышенными частями земной поверхности встречаются значительные понижения, которые большей частью заполнены водами 
озер, морей и океанов; воды занимают 71% земной поверхности, 
суша — 29%. Высота гор достигает 9 км над уровнем моря, однако 
высокие горы представляют редкие отдельные вершины. Преиму

щественно же поверхность Земли сравнительно слабо возвышается 
над общим уровнем воды в океанах.
Под общей фигурой Земли в геодезии понимают фигуру, ограниченную мысленно продолженной под материками поверхностью 
океанов, находящихся в спокойном состоянии, т.е. при отсутствии 
волн, приливов и отливов. Такая замкнутая поверхность в каждой 
своей точке перпендикулярна к отвесной линии и, следовательно, 
всюду горизонтальна. Эта поверхность называется уровенной. 
Уровенных поверхностей множество; та из них, которая совпадает 
с поверхностью океана в спокойном состоянии, называется поверхностью геоида.
Уровенная поверхность Земли имеет сложную форму. В первом 
приближении ее можно считать шарообразной. Такое допущение 
достаточно для многих случаев практики. Более точные исследования показали, что форма Земли ближе подходит к поверхности 
эллипсоида вращения — поверхности, получающейся при вращении эллипса PQP1Е вокруг малой оси РР1 (рис. 1.1).

Р

Q
E

P1

O

b

a

Рис. 1.1. Элемен ты земного сфероида

Такой эллипсоид называется также сфероидом. Размеры земного сфероида определяются его полуосями: большой (a) и малой 

(b). Отношение 
a
b
a
−
α =
 называется сжатием. Величины a, b и α 

определяются посредством градусных измерений, т.е. с помощью 
высокоточной триангуляции, прокладываемой вдоль меридианов 
и параллелей.
Размеры земного эллипсоида неоднократно определялись учеными разных стран на протяжении нескольких веков.