Инженерная 
геодезИя

Москва 
ИНФРА-М 
2016

УчебнИк

Шестое издание, переработанное и дополненное

г.а. Федотов

Рекомендовано УМО вузов Российской 
Федерации по образованию в области 
железнодорожного транспорта и 
транспортного строительства в качестве 
учебника для студентов вузов, обучающихся 
по специальности «Автомобильные дороги 
и аэродромы» направления подготовки 
«Транспортное строительство»

УДК 528.48
ББК 26.1
 
Ф34

© Федотов Г.А., 2016

УДК 528.48
ББК 26.1

Федотов Г.А. 
Инженерная геодезия: Учебник. — 6-е изд., перераб. и 
доп. — М.: ИНФРА-М, 2016. —  479 с. – (Высшее образова-
ние). – www.dx.doi.org/10/12737/13161.

Изложены основы инженерной геодезии, показано значение ее в народ-
ном хозяйстве и обороне страны. В отличие от ранее изданных учебников в 
настоящем издании кроме традиционных сведений по инженерной геодезии 
дана информация по цифровым картам, используемым в геоинформацион-
ных системах ГИС,  а также цифровым ЦММ и математическим МММ мо-
делям местности, являющимся основой современного автоматизированного 
проектирования САПР, по инженерно-геодезическим методам и процессам, 
вобравшим в себя последние достижения компьютерных технологий: элек-
тронной и компьютерной тахеометрии, спутниковой навигации, дистанцион-
ному зондированию, лазерному сканированию, цифровой фотограмметрии.
В учебнике обобщен современный опыт работ при изысканиях и строи-
тельстве автомобильных дорог и аэродромов, мостовых переходов и транс-
портных тоннелей ведущих проектно-изыскательских организаций и фирм 
России.
Для студентов автомобильно-дорожных и строительных специальностей 
вузов. Может быть использован студентами соответствующих специально-
стей техникумов, колледжей, дипломированными специалистами, работа- 
ющими в соответствующих областях транспортного строительства.

Ф34

ФЗ 
№ 436-ФЗ
Издание не подлежит маркировке 
в соответствии с п. 1 ч. 4 ст. 11

ISBN 978-5-16-010346-4 (print)
ISBN 978-5-16-102318-1 (online)

ISBN 978-5-16-010346-4 (print)
ISBN 978-5-16-102318-1 (online)

Подписано в печать 28.09.2015. 
Формат 60 ×90/16. 
Бумага офсетная. Гарнитура Newton. Печать цифровая.
Усл. печ. л. 30,0. Уч.-изд. л. 32,33
тираж 200 экз. Заказ № 0000
Цена свободная.
 
TK 311600-485299-280915

Отпечатано в типографии ООО «Научно-издательский центр ИНФРА-М» 
127282, Москва, ул. Полярная, д. 31В, стр. 1 
тел.: (495) 280-15-96, 280-33-86. Факс: (495) 280-36-29

ПРЕДИСЛОВИЕ

Инженерно-геодезические работы являются чрезвычайно важной 
и неотъемлемой частью комплекса работ по изысканиям, проектиро-
ванию, строительству и эксплуатации железных, автомобильных дорог 
и сооружений на них, аэродромов, гидромелиоративных систем, объ-
ектов лесного хозяйства и лесного инженерного дела. Эти работы во 
многом определяют как стоимость и качество строительства, так и 
условия последующей эксплуатации инженерных объектов.
На современном этапе развития научно-технического прогресса 
произошли фундаментальные изменения технологии и методов про-
ектно-изыскательских работ и технологии строительства инженер-
ных объектов, что нашло отражение в изменении состава и методов 
производства инженерно-геодезических работ, а также в качествен-
ном изменении парка используемого геодезического оборудования. 
Так, в проектно-изыскательских и строительных процессах находят 
все более широкое применение системы автоматизированного про-
ектирования (САПР), автоматизированные системы управления 
строительством (АСУС), геоинформационные системы (ГИС) и т.д.
Очевидно, инженер-строитель, инженер-мелиоратор, инженер 
лесного хозяйства на современном этапе должны хорошо владеть как 
традиционными методами геодезии (последние, так или иначе, на-
ходят и будут находить применение при изысканиях, проектирова-
нии, строительстве и эксплуатации), так и новыми современными, 
высокопроизводительными методами инженерно-геодезических 
работ.
Инженер должен уметь работать как с традиционными видами 
инженерно-геодезической информации – топографическими кар-
тами и планами, так и с их электронными аналогами – цифровыми 
картами, являющимися основой ГИС, цифровыми (ЦММ) и мате-
матическими (МММ) моделями местности, на базе которых произ-
водят системное автоматизированное проектирование инженерных 
объектов на уровне САПР.
При выполнении изысканий инженерных объектов (железных 
и автомобильных дорог, лесовозных дорог, каналов, трубопроводов 
и т.д.) для современного проектирования на уровне САПР исходную 
инженерно-геодезическую информацию собирают на широкой по-
лосе врьирования конкурентоспособных вариантов, что приводит к 
резкому увеличению объемов геодезических работ. В связи с этим 
инженер-строитель на современном этапе научно-технического про-
гресса должен не только владеть тридиционнами методами геодези-
ческих работ и уметь работать с обычными геодезическими прибо-

рами (ориентирование и измерение длин линий мерными лентами, 
измерение вертикальных и горизонтальных углов теодолитами, из-
мерение превышений между точками местности оптическими ниве-
лирами, выполнение топографических съемок местности и т.д.), но 
и обязательно владеть различными видами аэрокосмических съемок, 
методами наземной цифровой фотограмметрии и электронной тахе-
ометрии, методами наземного и воздушного лазерного сканирова-
ния, методами наземно-космической геодезии, а также технологи-
ями автоматизированной обработки результатов полевых измерений. 
Эти виды инженерно-геодезических работ позволяют максимально 
сократить трудоемкость и стоимость полевых работ за счет увеличе-
ния объема камеральных работ при широком использовании средств 
автоматизации и вычислительной техники. Для выполнения инже-
нерно-геодезических работ широко применяют аэрофотосъемочное 
оборудование, фототеодолитные комплекты, электронные и ком-
пьютерные тахеометры, различные лазерные приборы, регистриру-
ющие нивелиры, свето- и радиодальномеры, системы спутниковой 
навигации, ЭВМ с соответствующим сопутствующим оборудованием 
и другие средства автоматизации.
Современное строительное производство невозможно без широ-
кого использование современных геодезических методов разбивки 
инженерных сооружений на местности, обеспечивающих высокую 
точность и исключающих грубые просчеты; методов оперативного 
контроля строительных работ и геодезического управления работой 
строительных машин и механизмов. Для этих целей при строитель-
стве инженерных объектов широко применяют лазерную технику, 
приборы систем спутниковой навигации и т.д.
Инженерно-геодезическое обеспечение проектно-изыскатель-
ских работ, строительства и эксплуатации автомобильных дорог, мо-
стов, транспортных тоннелей, аэродромов, гидромелиоративных 
систем, объектов лесного хозяйства и лесного инженерного дела 
имеет свои специфические особенности. Методы инженерно-геоде-
зических работ в изысканиях, проектировании, строительстве и экс-
плуатации указанных объектов нашли отражение в учебнике.
Изложение материала в учебнике построено таким образом, 
чтобы максимально облегчить самостоятельную работу студентов 
при изучении основ инженерной геодезии.
Автор выражает глубокую благодарность сотрудникам кафедры 
«Геодезия и геоинформатика» МАДИ за ряд ценных замечаний, вы-
сказанных по содержанию учебника.

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ 
ОБЩАЯ ГЕОДЕЗИЯ

ГЛАВА 1 
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

 
1.1. ГЕОДЕЗИЯ И ЕЕ СОДЕРЖАНИЕ

Геодезия – наука об измерениях Земли и других космических объ-
ектов, получении их изображений в графическом и цифровом видах 
и измерениях этих изображений.
Геодезия – одна из древнейших наук о Земле, которая возникла исходя 
из практических потребностей человека, связанных с измерениями зем-
ной поверхности для строительства различных инженерных сооружений, 
ведения сельского хозяйства, учета земель, создания карт и планов.
Современная геодезия представляет собой сложную, многогран-
ную дисциплину, опирающуюся на последние достижения таких 
фундаментальных наук, как математика, физика, астрономия, гео-
графия. Ее основным назначением является изучение фигуры, раз-
меров и гравитационного поля Земли, составление планов и карт и 
их электронных аналогов – цифровых моделей местности (ЦММ) и 
электронных карт (ЭК), решение различных инженерных задач на 
местности в интересах народного хозяйства и обороны страны.
По назначению геодезию подразделяют на ряд самостоятельных 
дисциплин: высшую геодезию, топографию, космическую геодезию, 
морскую геодезию, маркшейдерию (подземную геодезию), фотото-
пографию и инженерную (прикладную) геодезию.
Высшая геодезия занимается определением фигуры, размеров и 
внешнего гравитационного поля Земли, а также созданием высокоточ-
ных астрономо-геодезических, гравиметрических и нивелирных сетей.
Топография предполагает изучение сравнительно небольших 
участков земной поверхности с целью получения их изображений в 
виде карт, планов, ЭК, ЦММ и профилей. Разработкой методов и 
технологий создания различных карт занимается картография, а из-
влечением информации, содержащейся на картах, – картометрия. 
Космическая геодезия служит для измерений на Земле и планетах 
Солнечной системы с использованием данных, получаемых из кос-

мического пространства искусственными спутниками Земли, меж-
планетными кораблями и орбитальными пилотируемыми станция-
ми. Этот вид геодезии находит все большее применение при  иссле-
дованиях природных ресурсов Земли.
Морская геодезия занимается исследованием природных ресурсов 
континентальных шельфов и картографированием морского дна.
Фототопография – наука, изучающая методы создания топографи-
ческих планов, карт, ЦММ и ЭК по материалам  фото- или цифровых 
съемок. Она является частью фотограмметрии – науки, определяющей 
размеры и положение объектов по их фотографическим изображениям. 
Материалы фото- или цифровых съемок могут быть получены назем-
ным фотографированием местности, с летательных аппаратов – само-
летов, вертолетов или с беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), 
а также из космоса с искусственных спутников Земли.  
Инженерная геодезия рассматривает широкий круг геодезических 
работ, выполняемых при изысканиях, проектировании, строитель-
стве и эксплуатации различных инженерных сооружений и монтаже 
технологического оборудования. Она использует методы высшей 
геодезии, топографии, фотограмметрии и материалы всех видов 
съемок, в том числе и космических.
По способам производства работ различают наземную геодезию, 
аэрогеодезию, космическую геодезию (дистанционное зондирова-
ние), подземную геодезию (маркшейдерию) и подводную геодезию.
Наземная геодезия объединяет широкий круг методов производства 
наземных геодезических измерений: ориентирование, вешение и из-
мерение длин линий, геометрическое нивелирование, тахеометричес-
кие съемки, фототеодолитные съемки, наземное лазерное сканирова-
ние, наземно-космические съемки и т.д. При производстве наземных 
геодезических работ используют как обычные, традиционные геоде-
зические приборы (земляные ленты и рулетки, оптические нивелиры 
и теодолиты), так и современное электронное оборудование (свето- и 
радиодальномеры, электронные и компьютерные тахеометры, лазер-
ные геодезические приборы, фототеодолитные комплексы, наземные 
лазерные сканеры, приборы спутниковой навигации и т.д.). Исполь-
зование современных геодезических приборов позволяет изменить 
технологию производства полевых геодезических измерений, резко 
повысить производительность работ при одновременном суще-
ственном повышении качества получаемых результатов.
Аэрогеодезия нашла широкое применение в практике производ-
ства инженерных геодезических работ в последние несколько деся-
тилетий. Применение современного аэрофотосъемочного и стерео-
фотограмметрического оборудования, а также систем цифровой 
фотограмметрии (ЦФС) заметно расширило сферу применения ме-
тодов геодезии и позволило резко сократить объемы и сроки произ-

водства полевых работ с соответствующим увеличением камеральных 
при широком использовании средств автоматизации и вычислитель-
ной техники. С развитием цифровой фотографии, а также средств 
автоматизации и компьютерной техники возможности аэрогеодезии 
еще более возросли. Аэрогеодезия в связи с переходом на технологии 
и методы системного автоматизированного проектирования стала 
одним из основных видов инженерно-геодезических работ при изыс-
каниях, прежде всего, линейных объектов строительства. 
Космическая геодезия обеспечивает получение информации о мест-
ности из космоса с искусственных спутников Земли. Современные 
длиннофокусные аэрофотокамеры (АФА) обладают столь высокой раз-
решающей способностью, что обеспечивают получение надежной гео-
дезической информации при высотах фотографирования в несколько 
сотен километров. Космические съемки оказываются весьма эффек-
тивными при картографировании местности, а также при изысканиях 
инженерных объектов на ранних стадиях проектирования, например 
при обосновании инвестиций (ОИ) в объекты строительства.
Подземная геодезия (маркшейдерия) как  специфическая дисцип-
лина получила свое развитие в связи со строительством транспортных 
и гидротехнических тоннелей. При производстве подземных геодези-
ческих работ используют специальные технологии и парк маркшей-
дерских приборов с широким применением лазерной техники.
Подводная геодезия обеспечивает получение информации о релье-
фе дна морей, континентальных шельфов, озер, водоемов и рек. 
В подводной геодезии находят широкое применение методы ультра-
звукового эхолотирования. В транспортном и гидротехническом 
строительстве методы подводной геодезии используют при изыска-
ниях мостовых переходов и других гидротехнических сооружений.
Геодезические работы выполняют с установленной в задании и с 
требуемой действующими нормативными документами точностью. 
Измерения с более высокой, чем это необходимо, точностью требуют 
применения высокоточных приборов, больших средств и времени, 
а измерения с недостаточной точностью считают браком.
При выполнении геодезических работ следят за сохранением 
окружающей среды, не допускают излишней рубки леса, не допус-
кают повреждения сельскохозяйственных угодий, загрязнения водо-
емов. Все геодезические работы производят с обязательным соблю-
дением правил техники безопасности.

 
1.2. ЗНАЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ В НАРОДНОМ 
ХОЗЯЙСТВЕ И ОБОРОНЕ СТРАНЫ
Инженерная геодезии рассматривает методы измерений, про-
цессы и решения, осуществляемые при изысканиях, проектирова-
нии, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Инженерная геодезия имеет исключительное прикладное значе-
ние в различных отраслях народного хозяйства. Методы инженерной 
геодезии широко используют при проектировании, строительстве и 
эксплуатации дорог, мостов, транспортных тоннелей, аэродромов, 
каналов, зданий и сооружений автотранспортной и аэродромной 
службы, гидромелиоративных сооружений, подземных коммуника-
ций, воздушных сетей.
Топографические, инженерно-геологические, инженерно-гидро-
логические и экономические изыскания для проектирования, вынос 
проектов в натуру и процесс геодезического контроля в ходе строи-
тельства и, наконец, определение деформаций и сдвигов сооружений 
в процессе их эксплуатации осуществляют с использованием техно-
логий и методов инженерной геодезии.
Геодезические работы ведут в городах и населенных пунктах при 
их планировке, озеленении и благоустройстве. Организация и зем-
леустройство сельскохозяйственных предприятий, осушение и оро-
шение земель, работы по ведению лесного хозяйства также немыс-
лимы без инженерной геодезии.
Велика роль геодезии и в вопросах обеспечения обороноспособ-
ности страны. Геоинформационные системы (ГИС), системы спут-
никовой навигации чрезвычайно эффективны при ведении военного 
строительства, для целей военной разведки и для управления воен-
ной, и прежде всего ракетной, техникой при нанесении точных ра-
кетно-бомбовых ударов.

 
1.3. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГЕОДЕЗИИ

Геодезия1 – одна из древнейших наук на Земле. Строительство вы-
дающихся инженерных сооружений глубокой древности (каналы, 
дворцы, храмы, пирамиды в Египте, древние города Индии с их уди-
вительно правильной планировкой, оросительные системы в Японии, 
Великая китайская стена и т.д.) было немыслимо без глубокого знания 
основ геодезии и без наличия необходимых геодезических приборов.
В России первые геодезические работы, связанные с установле-
нием границ земельных участков, датированы еще XI–XII веками.
Особенно большое развитие геодезические работы в России по-
лучили начиная с XVII века в связи с изобретением зрительной трубы 
с сеткой нитей и разработкой метода триангуляции.
Методы инженерной геодезии и картографии находили широкое 
применение и развивались в период Петровских реформ, а дальнейшее 
их развитие связано с именем великого русского ученого М.В. Ломоно-
сова, который в период с 1757 по 1763 год возглавлял Географический 

1 
В переводе с греческого языка означает «землеразделение».

департамент при Российской академии наук. В 1743 году в Географичес-
ком департаменте был создан «Атлас Российской империи».
С XVIII века находят развитие и совершенствование такие специ-
альные виды съемок, как межевые, лесные, гидрографические, а с 
середины XIX столетия – и путей сообщения.
В 1919 году была создана Государственная картографо-геодезическая 
служба, впоследствии реорганизованная в Главное управление геодезии 
и картографии (ГУГК) Министерства геологии и охраны недр СССР.
Огромное внимание в этот период было уделено подготовке науч-
ных и производственных кадров геодезистов и картографов. Так, 
в 1928 году в стране был создан Центральный научно-исследователь-
ский институт геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИГАиК), 
а также сеть вузов геодезического профиля, таких как МИГАиК и др.
Сотрудниками ЦНИИГАиК под руководством проф. Ф.Н. Кра-
совского были проведены фундаментальные исследования по опре-
делению формы и уточненных размеров Земли, получившие мировое 
признание и положенные в основу картографо-геодезических работ 
в СССР и ряде других стран. Принята и реализована программа го-
сударственной триангуляции.
Получило развитие отечественное приборостроение. Россий-
скими конструкторами разработаны конструкции новых совре-
менных геодезических приборов, а отечественной промышленнос-
тью налажено производство оптических, электронных, лазерных и 
стереофотограмметрических приборов.
В годы первых послевоенных пятилеток в народном хозяйстве 
стали находить все более широкое применение методы аэрофотосъ-
емок, а после запуска первых искусственных спутников Земли – 
и методы спутниковой навигации и дистанционного зондирования.
В настоящее время в связи с появлением систем спутниковой на-
вигации, позволяющих быстро и с высокой точностью определять 
трехмерные координаты характерных точек местности, в инженер-
ной геодезии произошел кардинальный пересмотр технологии и ме-
тодов производства инженерно-геодезических работ.
Достижения отечественной геодезии, картографии, аэросъемок, 
цифровой (электронной), лазерной и космической геодезии позво-
лили разработать и перейти к использованию качественно новых 
технологий системного автоматизированного проектирования, 
строительства и эксплуатации инженерных объектов.    

ГЛАВА 2 
ОБЩАЯ ФИГУРА ЗЕМЛИ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ 
ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧЕК ЗЕМНОЙ 
ПОВЕРХНОСТИ

 
2.1. ОБЩАЯ ФИГУРА И РАЗМЕРЫ ЗЕМЛИ

Положение точек земной поверхности определяют относительно 
общей фигуры Земли. Представление об общей фигуре Земли можно 
составить, если мысленно продолжить под материки поверхность 
воды океанов в ее спокойном состоянии. Такая замкнутая поверх-
ность в каждой своей точке перпендикулярна к направлению линии 
силы тяжести, т.е. горизонтальна, и ее называют уровенной поверхнос-
тью Земли или поверхностью геоида.
Вследствие неравномерного распределения масс внутри Земли 
геоид не имеет строгой геометрической формы и его поверхность не 
поддается строгому математическому описанию. Однако для харак-
теристики фигуры и размеров Земли ближе всего подходит тело, об-
разованное вращением эллипса PQP1Q1 вокруг его  малой оси PP1, 
называемое эллипсоидом вращения или сфероидом (рис. 2.1).
Линия пересечения поверхности сфероида плоскостями, пер-
пендикулярными оси вращения Земли, называют параллелями. Ли-
нии пересечения поверхности сфероида плоскостями, проходя-
щими через ось вращения Земли, называют меридианами. Оче-
видно, что параллели представлены на эллипсоиде окружностями, 
а меридианы – эллипсами. Параллель, образованную плоскостью, 
проходящей через центр сфероида, называют экватором.
Линии OQ = a  и  OP = b  называют соответственно большой и 
малой полуосями сфероида или: a – радиус экватора; b – полуось 
вращения Земли. Общие размеры Земли определяют длины этих по-

Рис. 2.1. Общая фигура Земли