DĚJINY ZEMĚMĚŘICTVÍ A POZEMKOVÝCH ÚPRAV V ČECHÁCH A NA MORAVĚ V KONTEXTU SVĚTOVÉHO VÝVOJE MAGDALENA MARŠÍKOVÁ ZBYNĚK MARŠÍK

Transkript

1 DĚJINY ZEMĚMĚŘICTVÍ A POZEMKOVÝCH ÚPRAV V ČECHÁCH A NA MORAVĚ V KONTEXTU SVĚTOVÉHO VÝVOJE MAGDALENA MARŠÍKOVÁ ZBYNĚK MARŠÍK NAKLADATELSTVÍ LIBRI PRAHA 2007

2 Ing. Magdalena Maršíková, Prof. Ing. Zbyněk Maršík, DrSc., 2007 Illustrations archiv autorů, 2007 Libri, 2007 ISBN

3 OBSAH Předmluva 9 1. Zeměměřictví jako věda a technika Úvod Vysvětlení pojmů geodezie a kartografie Náhradní zemské těleso Geodetické a kartografické systémy Celosvětový souřadnicový systém Místní souřadnicové systémy Triangulační sítě Nivelační sítě Gravimetrická síť Technické parametry geodetických referenčních systémů Měření tvaru a rozměrů Země Vývoj představ a vědomostí o tvaru Země Starověké představy a měření Novověké poledníkové sítě Vznik mezinárodní metrické soustavy Vliv Francouzské revoluce na unifikaci měr a vah Mezinárodní metrická konvence Stanovení mezinárodního referenčního tělesa Mezinárodní měření v 19. a 20. století Vznik Mezinárodní geodetické asociace Zemské těleso a referenční systém 57 5

4 3. Historie kartografického zobrazování Země Nejstarší mapy světa Antické zobrazování světa Úpadek kartografie ve středověku Počátky moderní kartografie Matematická kartografie Polygrafické zpracování map Digitální model území Geografický informační systém (GIS) Obecné principy GIS Informační systém ZABAGED Mezinárodní kartografická asociace Měření a zobrazování malých území Nejstarší způsoby mapování Co je to mapa a mapování Úhloměrné přístroje Geodetické mapování Polohopisné měření a výpočty Měření výškopisu Měření vzdáleností Fotogrammetrie Fotogrammetrie jako měřická technika Stručná historie Fotogrammetrické metody mapování Dálkové snímání a dálkový průzkum Země Globální polohový systém (GPS) Princip a stručná historie systému Určování polohy bodů s využitím GPS Geodetická měření pomocí DGPS Užití GPS v letecké navigaci Netopografická geodezie Geodezie ve stavebnictví Geodezie v průmyslu 131 6

5 5. Zeměměřické a mapovací práce na území našeho státu Historická mapová díla Mapování pro katastrální účely Stabilní katastr Katastrální mapování po roce Souvislé mapování po roce Topografické mapy Historické topografické mapy (vojenské) Topografické mapy ve 20. století Státní mapa odvozená Mapy tematické Státní mapová díla současnosti Pozemkové úpravy Pozemkové úpravy ve starověku Osídlování a rozdělování pozemků v českých zemích Zemědělská kolonizace Pozemkové reformy v 18. a 19. století Agrární reformy v první ČSR Vývoj rozdělování a úprav pozemků po roce Osídlování pohraničí Vznik zemědělských družstev Pozemkové úpravy po roce Závěrem 177 Seznam zkratek 180 Seznam literatury 182 7

6

7 PŘEDMLUVA Předkládaná publikace by měla především sloužit studentům oboru geodezie a kartografie na vysokých i středních školách a zájemcům o toto studium jako vstupní informace o oboru starém přes let. Stejně tak může sloužit studentům oboru geografie na univerzitách a studentům oboru pozemkové úpravy na vysokých školách se zaměřením na zemědělské inženýrství. Koncepce publikace byla pojata tak, že dává, byť stručný, přesto v podstatě úplný přehled vývoje zeměměřických, mapovacích a zobrazovacích prací naší Země, od nejstarších antických počátků až po současnost. Stručně jsou uvedeny měřické postupy, principy početního zpracování i přístrojová technika. Autoři se domnívají, že takový přehled, jak se měřila, mapovala a zobrazovala naše Země, nebude bez zajímavosti ani pro širší veřejnost. Publikace s podobným zaměřením v poslední době žádné nevyšly. Kniha autorů J. Honse a B. Šimáka Pojďte s námi měřit zeměkouli (420 stran) vyšla naposledy v roce 1959 a byla ve své době velice oblíbená a rozšířená. V pozdější době (1986) vyšla ve slovenštině kniha J. Kukuči Naša Zem jej meranie a zobrazovanie (110 stran) a poté už dlouho nic. Z těchto publikací autoři čerpali při vytváření předkládané publikace, z prvně jmenované knihy použili i některé dobové obrázky (např. obr. 4.1) umělecky ztvárňující práci zeměměřičů ve starších dobách. Bohatý historický materiál je shromážděn v sedmidílném skriptu ČVUT Praha autorů I. Honla a E. Procházky Úvod do dějin zeměměřictví, vycházejícím postupně v 80. letech 20. století. I když koncepce předkládané publikace je trochu jiná, autoři jsou vázáni vděčností za shromáždění bohatého materiálu, který rádi využili. Jako pramenů autoři použili samozřejmě i starších českých a slovenských učebnic a také některých německých a anglických publikací uvedených v seznamu literatury. 9

8 V Českých Budějovicích, únor 2006 Autoři

9 1. ZEMĚMĚŘICTVÍ JAKO VĚDA A TECHNIKA Zeměměřictví je český název pro termín geometrie, který je složen ze dvou řeckých slov: geo (= země) a metrein (= měřit). Zeměměřiči jsou odborníci, kteří se zabývají měřením a také zobrazováním zemského povrchu. V odborné terminologii se ale častěji používají pro označení činností v oblasti měření a zobrazování Země, nejen v češtině, ale i v jiných evropských jazycích, termíny geodezie a kartografie, jak bude dále vysvětleno. 1.1 Úvod Vysvětlení pojmů geodezie a kartografi e Měřením a zobrazováním Země se zabývají technické vědy zvané geodezie a kartografie. Obě nauky jsou velmi staré a mají svůj původ v antické vzdělanosti. Názvu geodezie se dnes používá pro vědní a technický obor zabývající se jednak určováním tvaru a rozměrů Země (zemského tělesa), a za druhé měřením a zobrazováním částí Země (zemského povrchu). Dnešní kartografie je věda a technika, která se zabývá zpracováním (zobrazováním) výsledků měření z geodezie a vytvářením grafických záznamů (map) Země a jejích částí. Slovo geodezie je řeckého původu a je složeninou dvou slov: geo (= země) a daisia (= dělení). Termín geodaisia je možno nalézt už v Aristotelových spisech ( př. n. l.). Tímto termínem bylo ve starém Řecku původně označováno rozměřování a rozdělování pozemků k obdělávání. Geodezie jako technika byla velice rozvinuta už ve starém Egyptě, kde záplavy v povodí Nilu nutily ke každoročnímu rozměřování a rozdělování pozemků mezi rolníky. Obdobná situace byla rovněž ve starověké Mezopotámii, kde se musely vyměřovat pozemky po záplavách Eufratu a Tigridu. Odhaduje se, že počátky geodezie můžeme klást na přelom 3. a 2. tisíciletí př. n. l., a stáří této 11

10 Obr. 1.1 Rozměřování pozemků ve starém Egyptě vědy a techniky je tedy minimálně let. Na obrázku 1.1 je ukázán způsob měření ve starověku pomocí provazců s uzlíky. Vývoj geodezie pokročil ve starověkém Řecku prakticky i teoreticky tak daleko, že byly položeny základy matematické disciplíny zvané dnes geometrie. Její tehdy formulované poučky platí dodnes. Dá se tedy říci, že praktické potřeby si vynutily rozvoj teoretických disciplín, a počátky moderní geometrie a posléze i matematiky je dlužno hledat v antické geodezii. Rovněž je možno tvrdit, že zeměměřictví a úpravy pozemků mají společný původ a počátek. Činnosti v obou oblastech byly vždy propojeny, i když impulsy vývoje byly často i rozdílné. Také kartografie má své počátky v antice. Zaznamenávání údajů o Zemi, písmem i obrazem, označovali ve starém Řecku termínem geografie. Také toto slovo je složeninou dvou slov, geo a graphein, z nichž druhé znamená rýt nebo psát. Avšak pojem geografie stále více nabýval významu popisování Země (zeměpis). Proto se později vyčlenila kartografie jako samostatná vědní a technická disciplína pro zobrazování Země a částí zemského povrchu. Slovo karta v termínu kartografie se dostalo do ostatních evropských jazyků přes staroitalské carta a má svůj původ zřejmě v řeckém chartés (= list papyru). Geodezie jako vědní nauka se v moderní době rozdělila. Tzv. vyšší geodezie se zabývá měřením větších částí zemského povrchu, kdy je nutno při měření a výpočtech uvažovat zakřivení zemského tělesa. Při měření men- 12

11 MEXIKO b FYZICKÝ POVRCH GEOID ELIPSOID HIMALÁJE a ROVNÍK TICHÝ OCEÁN GREENWICHSKÝ POLEDNÍK INDICKÝ OCEÁN Obr. 1.2 Geoid a elipsoid ších částí zemského povrchu se aplikují poučky rovinné geometrie; tato část geodezie byla dříve nazývána nižší geodezie, nyní prostě jen geodezie. Také kartografie se v nové době dělí na dvě části. Teorií zobrazování zakřiveného povrchu zemského tělesa do roviny (do mapy) se zabývá tzv. matematická kartografie. Kartografická tvorba map a kartografická polygrafie (kresba a tisk mapy) jsou techniky, které se zabývají vlastním grafickým vyjádřením výsledků geodetických měření v mapě a bývají někdy souhrnně označovány jako užitá kartografie nebo nyní jen kartografie Náhradní zemské těleso Malé části zemského povrchu je mo ž no nahradit geometrickou plochou, jíž může být v malém rozsahu území i rovina. Avšak zemský povrch v rozsahu celé Země je příliš členitý a nepravidelný. Není tedy možné nahradit zemský povrch v celém rozsahu matematicky definovatelnou plochou ani není možné nahradit zemské těleso nějakým geometrickým tělesem. Proto je tvar Země pro praktické potřeby v geodezii a kartografii zjednodušován. Nejvíce se blíží skutečnému zemskému tělesu svým tvarem tzv. geoid, který si můžeme představit jako těleso, jehož povrch je tvořen klidnou střední hladinou oceánů a moří prodlouženou pod kontinenty. Je to těleso nepravidelné a nejvíce se podobá z geometrických těles trojosému elipsoidu. Nejčastěji je používán jako náhradní těleso za Zemi 13

12 rotační elipsoid (obr. 1.2). Osa náhradního zemského elipsoidu a osa rotace Země jsou totožné. Zemský elipsoid je zploštěný na pólech a jeho řez rovinou procházející severním a jižním pólem (zemskou rotační osou) je elipsa o delší poloose a a kratší poloose b. Zemský rovník je kružnice o poloměru rovném poloose a. Matematická formulace rotačního elipsoidu je x 2 + y z 2 + = a b (1.1) Kromě poloos a, b je charakteristickou veličinou pro určitý elipsoid ještě zploštění i a také výstřednost e 2, resp. e 2. a b a b a b i = 2 e = 2 e = a a b 2 2 (1.2) Rozměry náhradního zemského tělesa jsou po staletí upřesňovány na základě dalších a dalších nových dokonalejších měření vykonaných v různých zemích světa. Více o tom bude uvedeno v kapitole 2. Pro území našeho státu je v současné době používán jako referenční (vztažné, náhradní) těleso tzv. Besselův elipsoid, jehož rozměr je dán poloosami a = m, b = (pro civilní mapy) a elipsoid Krasovského s poloosami a = m, b = m (pro mapy vojenské). Besselův elipsoid se nejvíce přimyká ke geoidu v oblasti střední Evropy. Krasovského elipsoid vystihuje tvar geoidu v rozsahu Evropy a asijské části bývalého Sovětského svazu. V poslední době (v 60. letech 20. století) významně přispěly k určení rozměrů zemského tělesa tzv. geodetické družice Země. Byly to hliníkové balony o průměru 30 m, které byly za obletu ve výšce asi 300 km zaměřovány (v noci, fotograficky) současně na několika z mnohých pozemních stanic, vzdálených několik stovek kilometrů od sebe. Tyto stanice tvořily trojúhelníkovou síť obepínající celou Zemi (obr. 1.3). Po zpracování těchto kosmických měření a s využitím výsledků mnoha dřívějších geodetických, astronomických a gravimetrických pozemních měření byly vypočteny rozměry elipsoidu nahrazujícího geoid optimálně v rozsahu celé Země. Tento elipsoid s názvem referenční systém 1980, s poloosami a = m, b = m, byl doporučen jako elipsoid celosvětový v roce 1979 generálním shromážděním Mezinárodní unie geodetické a geofyzikální (IUGG International Union of Geodesy and Geophysics), jejíž je Česká republika členskou zemí. Z porovnání poloos a, b je zřejmé, že zploštění zemského tělesa je malé a rotační elipsoid nahrazující geoid se jen málo liší od koule. Proto v někte- 14