Представители кафедры астрономии и космической геодезии Института физики КФУ рассказали об астрономо-геодезических исследованиях, которые в Казанском федеральном университете проводятся уже более 200 лет.

Одним из первых развивать это направление в Поволжье стал Иван Михайлович Симонов – участник  Первой русской антарктической экспедиции под руководством Ф.Ф.Беллинсгаузена и М.П.Лазарева, профессор, ректор Казанского университета (1846-1855 гг.). Напомним, что 2019 объявлен Годом Ивана Симонова в КФУ.

«Еще в 1814, получив звание адъюнкта, двадцатилетний Иван Симонов начал преподавать в университете астрономию и геодезию. Во время кругосветной экспедиции на кораблях «Восток» и «Мирный» по южным морям, открывшей в 1820 году Антарктиду, Иван Михайлович Симонов в основном занимался астрономо-геодезическими наблюдениями с целью определения координат точек маршрута экспедиции и значений склонения магнитной стрелки в этих точках. Накопленный опыт полевых астрономо-геодезических и магнитных наблюдений ученый позже использовал в путешествии 1828 года по Казанской, Симбирской и Оренбургской губерниям, предпринятом для определения положения городов, таких как Лаишево, Тетюши, Чистополь, Спасск, Симбирск, Самара, а также высот гор и падения рек», – рассказал профессор кафедры астрономии и космической геодезии Института физики Казанского федерального университета Рафаэль Кащеев.

Отмечая вклад ученых Казанского университета в развитие отечественной геодезии и картографии, Рафаэль Александрович сказал, что с 1884 по 1915 год астрономо-геодезистами Казанского университета была проделана серьезная работа, имеющая огромное значение для изучения фигуры геоида и распределения аномалий силы тяжести на европейской части Российской империи.

«В 1884 году Русское географическое общество организовало комиссию по изучению распределения силы тяжести на территории России. С этого времени все гравиметрические наблюдения проводились по единому плану вдоль заранее установленных меридианов и параллелей. Целью было определение сжатия и уточнение фигуры Земли. Измерения силы тяжести сопровождались астрономо-геодезическими наблюдениями для определения широты и долготы гравиметрических пунктов. Благодаря усилиям казанских ученых к 1915 году по отношению к городской обсерватории Казанского университета было определено 55 гравиметрических пунктов, в результате чего Казань стала опорным пунктом для измерений силы тяжести в центре и на востоке России, – пояснил ученый. – Директор одновременно двух университетских астрономических обсерваторий, профессор Дмитрий Иванович  Дубяго  тогда с гордостью сказал: «С этими определениями сеть казанских гравиметрических станций раздвинулась почти на половину России»».

Сегодня геодезия и картография шагнули далеко вперед прежде всего благодаря использованию глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС). ГНСС-технологии нашли широкое применение в геодезии, городском и земельном кадастре, они используются для инвентаризации земель, при строительстве инженерных сооружений, а также для наблюдения за их состоянием. В Казанском федеральном университете не только занимаются подготовкой специалистов в области геодезии и картографии (с 1930 года) и научными исследованиями, но и создают уникальные научные программные продукты.

О программе TropoGNSS, предназначенной для мониторинга параметров атмосферы и движений земной коры, рассчитываемых по измерениям сигналов глобальных навигационных спутниковых систем, рассказал ее разработчик, научный сотрудник научно-исследовательской лаборатории «Космическая геодезия» КФУ Владислав Калинников.

«Наше приложение является одним из немногих примеров российских научных программных продуктов в нашей сфере. В TropoGNSS реализован абсолютный метод обработки данных ГНСС, называемый технологией PPP (Precise Point Positioning). Эта технология предполагает получение высокоточных результатов по данным одиночной станции. Применяемый в программе алгоритм основан на сравнении длин геометрического и фазового пути радиоволн от спутников ГНСС до наземного приемника. Уравнивание измерений производится с помощью фильтра Калмана», – сообщил нам Владислав.

В настоящее время приложение поддерживает обработку данных американской системы GPS, российской системы ГЛОНАСС и европейской системы Galileo.

«Наша технология – единственная в России, позволяющая определять содержание водяного пара в атмосфере с высоким разрешением и при любых погодных условиях, – заметил Калинников. – Эти данные нужны для климатических исследований, построения прогнозов погоды. Изменения высокоточных координат, получаемых с помощью технологии PPP, реализованной в TropoGNSS, могут быть использованы для изучения состояния зданий и сооружений».

Так, например, ученые кафедры астрономии и  космической геодезии КФУ, используя TropoGNSS, отслеживают состояние плотины Саяно-Шушенской ГЭС, их задача – своевременно выявлять критические деформации плотины, которые могут привести и к катастрофе. Об этом сообщил  доцент кафедры астрономии и космической геодезии Ренат Загретдинов. Он также сказал, что современная высокоточная система спутникового ГЛОНАСС/GPS мониторинга земной поверхности установлена в районе Ашальчинского месторождения сверхвязкой нефти, расположенного на юго-востоке Татарстана. Эта система создана совместно ТГРУ «Татнефть» и малым инновационным предприятием «НПК Геополигон КФУ».

Конечно, геодезисты и картографы КФУ в своей работе используют не только глобальные навигационные спутниковые системы. В Казанском университете разрабатывается геодезический измерительный комплекс на основе беспилотного летательного аппарата. Он позволит определять параметры самых сложных  зданий и сооружений в режиме реального времени и с высокой точностью. При  помощи него можно будет не только производить съемку для создания обмерочных чертежей фасадов зданий, но и создавать 3D-модели различных сооружений и объектов, в том числе очень высоких и тех, которые измерить стандартными наземными средствами по каким-либо причинам невозможно. Комплекс может быть использован  для определения объемов перемещенных грунтов из карьеров, определения объемов и деформаций  резервуаров.

Интересно, что представители Казанского федерального университета не только активно изучают нашу планету, но и планируют принять участие в освоении Луны и Фобоса. Чтобы космический аппарат не разбился при высадке на поверхность того или иного небесного тела, нужно знать его рельеф. Студенты и магистранты кафедры астрономии и космической геодезии уже построили несколько 3D-моделей участков поверхностей естественных спутников Земли и Марса.