Инженерная геодезия

ИНЖЕНЕРНАЯ 
ГЕОДЕЗИЯ

Москва
ИНФРА-М
2020

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(075.8)
ББК 26.1я73
 
Ф34

© Федотов Г.А., 2016

Федотов Г.А. 
Ф34  
Инженерная геодезия : учебник / Г.А. Федотов. — 6-е изд., перераб. 
и доп. — Москва : ИНФРА-М, 2020. — 479 с. — (Высшее образование: 
Специа литет). — DOI 10.12737/13161.

ISBN 978-5-16-013110-8 (print)
ISBN 978-5-16-102318-1 (online)

Изложены основы инженерной геодезии, показано значение ее в народном 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 геоинформационных системах ГИС, а также цифровым ЦММ и математическим 
МММ моделям местности, являющимся основой современного автоматизированного проектирования САПР, по инженерно-геодезическим методам и процессам, вобравшим в себя последние достижения компьютерных 
технологий: электронной и компьютерной тахеометрии, спутниковой навигации, дистанционному зондированию, лазерному сканированию, цифровой фотограмметрии.
В учебнике обобщен современный опыт работ при изысканиях и строительстве автомобильных дорог и аэродромов, мостовых переходов и 
транспортных тоннелей ведущих проектно-изыскательских организаций 
и фирм России.
Соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего образования последнего поколения.
Для студентов автомобильно-дорожных и строительных специальностей 
вузов. Может быть использован студентами соответствующих специальностей техникумов, колледжей, дипломированными специалистами, работающими в соответствующих областях транспортного строительства.

УДК 528.48(075.8)
ББК 26.1я73

ISBN 978-5-16-013110-8 (print)
ISBN 978-5-16-102318-1 (online)

ПРЕДИСЛОВИЕ

Инженерно-геодезические работы являются чрезвычайно важной 
и неотъемлемой частью комплекса работ по изысканиям, проектированию, строительству и эксплуатации железных, автомобильных дорог 
и сооружений на них, аэродромов, гидромелиоративных систем, объектов 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 проектно-изыскательских работ и технологии строительства инженерных объектов, что нашло отражение в изменении состава и методов 
производства инженерно-геодезических работ, а также в качественном изменении парка используемого геодезического оборудования. 
Так, в проектно-изыскательских и строительных процессах находят 
все более широкое применение системы автоматизированного проектирования (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, находят и будут находить применение при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации), так и новыми современными, 
высокопроизводительными методами инженерно-геодезических 
работ.
Инженер должен уметь работать как с традиционными видами 
инженерно-геодезической информации – топографическими картами и планами, так и с их электронными аналогами – цифровыми 
картами, являющимися основой ГИС, цифровыми (ЦММ) и математическими (МММ) моделями местности, на базе которых производят 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 полосе врьирования конкурентоспособных вариантов, что приводит к 
резкому увеличению объемов геодезических работ. В связи с этим 
инженер-строитель на современном этапе научно-технического прогресса должен не только владеть тридиционнами методами геодезических работ и уметь работать с обычными геодезическими прибо

рами (ориентирование и измерение длин линий мерными лентами, 
измерение вертикальных и горизонтальных углов теодолитами, измерение превышений между точками местности оптическими нивелирами, выполнение топографических съемок местности и т.д.), но 
и обязательно владеть различными видами аэрокосмических съемок, 
методами наземной цифровой фотограмметрии и электронной тахеометрии, методами наземного и воздушного лазерного сканирования, методами наземно-космической геодезии, а также технологиями автоматизированной обработки результатов полевых измерений. 
Эти виды инженерно-геодезических работ позволяют максимально 
сократить трудоемкость и стоимость полевых работ за счет увеличения объема камеральных работ при широком использовании средств 
автоматизации и вычислительной техники. Для выполнения инженерно-геодезических работ широко применяют аэрофотосъемочное 
оборудование, фототеодолитные комплекты, электронные и компьютерные тахеометры, различные лазерные приборы, регистрирующие нивелиры, свето- и радиодальномеры, системы спутниковой 
навигации, ЭВМ с соответствующим сопутствующим оборудованием 
и другие средства автоматизации.
Современное строительное производство невозможно без широкого 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 строительстве инженерных объектов широко применяют лазерную технику, 
приборы систем спутниковой навигации и т.д.
Инженерно-геодезическое обеспечение проектно-изыскательских работ, строительства и эксплуатации автомобильных дорог, мостов, транспортных тоннелей, аэродромов, гидромелиоративных 
систем, объектов лесного хозяйства и лесного инженерного дела 
имеет свои специфические особенности. Методы инженерно-геодезических работ в изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации 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, высказанных 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 объектов, 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 земной поверхности для строительства различных инженерных сооружений, 
ведения сельского хозяйства, учета земель, создания карт и планов.
Современная геодезия представляет собой сложную, многогранную дисциплину, опирающуюся на последние достижения таких 
фундаментальных наук, как математика, физика, астрономия, география. Ее основным назначением является изучение фигуры, размеров 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), фототопографию и инженерную (прикладную) геодезию.
Высшая геодезия занимается определением фигуры, размеров и 
внешнего гравитационного поля Земли, а также созданием высокоточных 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 извлечением 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, межпланетными кораблями и орбитальными пилотируемыми станциями. Этот вид геодезии находит все большее применение при  исследованиях природных ресурсов Земли.
Морская геодезия занимается исследованием природных ресурсов 
континентальных шельфов и картографированием морского дна.
Фототопография – наука, изучающая методы создания топографических 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 наземным фотографированием местности, с летательных аппаратов – самолетов, 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, строительстве 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 зондирование), подземную геодезию (маркшейдерию) и подводную геодезию.
Наземная геодезия объединяет широкий круг методов производства 
наземных геодезических измерений: ориентирование, вешение и измерение длин линий, геометрическое нивелирование, тахеометрические съемки, фототеодолитные съемки, наземное лазерное сканирование, наземно-космические съемки и т.д. При производстве наземных 
геодезических работ используют как обычные, традиционные геодезические приборы (земляные ленты и рулетки, оптические нивелиры 
и теодолиты), так и современное электронное оборудование (свето- и 
радиодальномеры, электронные и компьютерные тахеометры, лазерные геодезические приборы, фототеодолитные комплексы, наземные 
лазерные сканеры, приборы спутниковой навигации и т.д.). Использование современных геодезических приборов позволяет изменить 
технологию производства полевых геодезических измерений, резко 
повысить производительность работ при одновременном существенном повышении качества получаемых результатов.
Аэрогеодезия нашла широкое применение в практике производства инженерных геодезических работ в последние несколько десятилетий. Применение современного аэрофотосъемочного и стереофотограмметрического оборудования, а также систем цифровой 
фотограмметрии (ЦФС) заметно расширило сферу применения методов геодезии и позволило резко сократить объемы и сроки произ

водства полевых работ с соответствующим увеличением камеральных 
при широком использовании средств автоматизации и вычислительной 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 изысканиях, прежде всего, линейных объектов строительства. 
Космическая геодезия обеспечивает получение информации о местности из космоса с искусственных спутников Земли. Современные 
длиннофокусные аэрофотокамеры (АФА) обладают столь высокой разрешающей способностью, что обеспечивают получение надежной геодезической информации при высотах фотографирования в несколько 
сотен километров. Космические съемки оказываются весьма эффективными 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 дисциплина получила свое развитие в связи со строительством транспортных 
и гидротехнических тоннелей. При производстве подземных геодезических работ используют специальные технологии и парк маркшейдерских приборов с широким применением лазерной техники.
Подводная геодезия обеспечивает получение информации о рельефе дна морей, континентальных шельфов, озер, водоемов и рек. 
В подводной геодезии находят широкое применение методы ультразвукового эхолотирования. В транспортном и гидротехническом 
строительстве методы подводной геодезии используют при изысканиях 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 допускают повреждения сельскохозяйственных угодий, загрязнения водоемов. Все геодезические работы производят с обязательным соблюдением правил техники безопасности.

 
1.2. ЗНАЧЕНИЕ ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОДЕЗИИ В НАРОДНОМ 
ХОЗЯЙСТВЕ И ОБОРОНЕ СТРАНЫ
Инженерная геодезии рассматривает методы измерений, процессы и решения, осуществляемые при изысканиях, проектировании, строительстве и эксплуатации инженерных сооружений.

Инженерная геодезия имеет исключительное прикладное значение 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 коммуникаций, воздушных сетей.
Топографические, инженерно-геологические, инженерно-гидрологические и экономические изыскания для проектирования, вынос 
проектов в натуру и процесс геодезического контроля в ходе строительства и, наконец, определение деформаций и сдвигов сооружений 
в процессе их эксплуатации осуществляют с использованием технологий и методов инженерной геодезии.
Геодезические работы ведут в городах и населенных пунктах при 
их планировке, озеленении и благоустройстве. Организация и землеустройство сельскохозяйственных предприятий, осушение и орошение земель, работы по ведению лесного хозяйства также немыслимы без инженерной геодезии.
Велика роль геодезии и в вопросах обеспечения обороноспособности страны. Геоинформационные системы (ГИС), системы спутниковой навигации чрезвычайно эффективны при ведении военного 
строительства, для целей военной разведки и для управления военной, и прежде всего ракетной, техникой при нанесении точных ракетно-бомбовых ударов.

 
1.3. КРАТКИЙ ИСТОРИЧЕСКИЙ ОЧЕРК РАЗВИТИЯ ГЕОДЕЗИИ

Геодезия1 – одна из древнейших наук на Земле. Строительство выдающихся инженерных сооружений глубокой древности (каналы, 
дворцы, храмы, пирамиды в Египте, древние города Индии с их удивительно 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 установлением границ земельных участков, датированы еще XI–XII веками.
Особенно большое развитие геодезические работы в России получили 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. Ломоносова, 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 Географическом департаменте был создан «Атлас Российской империи».
С XVIII века находят развитие и совершенствование такие специальные 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 научных и производственных кадров геодезистов и картографов. Так, 
в 1928 году в стране был создан Центральный научно-исследовательский институт геодезии, аэросъемки и картографии (ЦНИИГАиК), 
а также сеть вузов геодезического профиля, таких как МИГАиК и др.
Сотрудниками ЦНИИГАиК под руководством проф. Ф.Н. Красовского были проведены фундаментальные исследования по определению 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 государственной триангуляции.
Получило развитие отечественное приборостроение. Российскими конструкторами разработаны конструкции новых современных геодезических приборов, а отечественной промышленностью налажено производство оптических, электронных, лазерных и 
стереофотограмметрических приборов.
В годы первых послевоенных пятилеток в народном хозяйстве 
стали находить все более широкое применение методы аэрофотосъемок, а после запуска первых искусственных спутников Земли – 
и методы спутниковой навигации и дистанционного зондирования.
В настоящее время в связи с появлением систем спутниковой навигации, позволяющих быстро и с высокой точностью определять 
трехмерные координаты характерных точек местности, в инженерной геодезии произошел кардинальный пересмотр технологии и методов производства инженерно-геодезических работ.
Достижения отечественной геодезии, картографии, аэросъемок, 
цифровой (электронной), лазерной и космической геодезии позволили 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 поверхность в каждой своей точке перпендикулярна к направлению линии 
силы тяжести, т.е. горизонтальна, и ее называют уровенной поверхностью 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 характеристики фигуры и размеров Земли ближе всего подходит тело, образованное вращением эллипса PQP1Q1 вокруг его  малой оси PP1, 
называемое эллипсоидом вращения или сфероидом (рис. 2.1).
Линия пересечения поверхности сфероида плоскостями, перпендикулярными оси вращения Земли, называют параллелями. Линии пересечения поверхности сфероида плоскостями, проходящими через ось вращения Земли, называют меридианами. Очевидно, 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