Триангуляционная сеть Ф.Ф. Шуберта, проложенная в 1820-1832 гг., охватывала Санкт-Петербургскую, Псковскую, Витебскую и частично Новгородскую губернии. Состояла из 322 треугольников 1-го класса с 225 опорными пунктами и 1612 треугольников 2-го и 3-го классов, была основана на десяти астрономических пунктах и четырех базисах.
Углы треугольников 1-го класса измерялись способом повторений высокоточными теодолитами Эртеля, 2-го и 3-го классов - 10-, 12- и 14-дюймовыми повторительными теодолитами, изготовленными в Механическом заведении Главного штаба . Все треугольники вычислялись по теореме Лежандра. За начало координат триангуляции был выбран пункт, расположенный на территории астрономической обсерватории Петербургской академии наук. Тригонометрические пункты наносились на квадратные мензульные листы с помощью сфероидальных координат.
Астрономические наблюдения на пунктах триангуляционной сети проводились исключительно для ориентирования геодезической сети. Для этой цели достаточно было определить астрономически широту одного пункта и азимут стороны сети. Однако этим Ф.Ф. Шуберт не ограничивался. «Чтобы определить в точности место, на земном шаре занимаемое измеренною триангуляциею, - писал он позже в одном из своих руководств, - необходимо знать, по крайней мере, широту одной тригонометрической точки, и азимут одной стороны тригонометрической сети. Правда, что следовало бы, по всей строгости, равномерно знать и долготу одной из тригонометрических точек; но как вообще долгота есть величина относительная, и каждый меридиан может быть принят за первый, то долгота не принимается здесь в соображение. Но дабы от скопления ошибок, хотя малых, неминуемо случающихся при измерении углов, не изменялась бы сеть в своем положении, на большем своем протяжении, то для сего принято за правило: наблюдения для определения широты и азимута производить в различных местах тригонометрической сети, выбирая оныя таким образом, чтобы определения могли служить проверкою одно другому...».
С целью получения результатов равного достоинства астрономические наблюдения выполнялись одним и тем же наблюдателем (заметим, что в России этот подход был предложен еще в 1720-х гг. И.Н. Делилем). Наблюдатель был оснащен столовым хронометром Луи-Берту, 8-дюймовым астрономическим теодолитом Эртеля 10-секундной точности, 12-дюймовым повторительным теодолитом 4-секундной точности, секстантом, а также барометром и термометром известного дерптского механика Брюккера.
Для определения географической долготы (времени) астрономическим теодолитом Эртеля на восьми пунктах определялись зенитные расстояния «звезд вдали от меридиана по обе его стороны» и на двух пунктах - секстантом «высоты Солнца». Широта пунктов определялась также теодолитом Эртеля из наблюдений зенитных расстояний околополярных звезд, азимуты направлений - по наблюдениям Полярной звезды способом Струве, заключающимся в измерении угла между земным предметом и звездой. Рефракция вычислялась по таблицам Гаусса, положение Солнца и фундаментальных звезд выбиралось из таблиц Шумахера, а с 1829 г. - из «Морского месяцеслова». Астрономические вычисления выполнял сам Ф.Ф. Шуберт.
Для измерения базисов использовали базисный прибор, изготовленный по указанию Ф.Ф. Шуберта в Механическом заведении Главного штаба «по общему устройству к прибору Деламбра подходящий, но удобнейший к употреблению». Прибор состоял из четырех железных жезлов цилиндрической формы длиной две сажени (4,2672 м) каждый. Ошибка измерения базиса составляла в среднем 1:425000 от его длины. Для того времени это была очень высокая точность. Такие приборы использовались до конца XIX в., затем были вытеснены базисными приборами с проволоками.
Следует отметить, что по сравнению с триангуляционными сетями К.И. Теннера, рассматривающего их не только для решения практических, но и научных задач, в частности, для последующего градусного измерения по меридиану, триангуляционные сети Ф.Ф. Шуберта, использующего их только в качестве опоры для топографических съемок, имели ряд существенных недостатков. «При обширности территории и при одновременности работ в различных частях страны, - отмечал К.А. Салищев, - этот взгляд (Ф.Ф. Шуберта. - Авт.) повлек за собой выполнение триангуляции и съемок по отдельным губерниям без общего плана, обычно вне связи с законченными или проектируемыми работами на смежных территориях. В конечном счете, такая постановка дела отразилась неблагоприятным образом на качестве и точности ряда русских триангуляций XIX в., которые в короткий срок распространились на колоссальные пространства, охватывающие примерно две трети площади Европейской России...».
Другие недостатки триангуляционных сетей Ф.Ф. Шуберта состояли в том, что соблюдению оптимальной формы треугольников сети и вопросам надежного закрепления пунктов на местности должного значения не придавалось, определения высот пунктов способом точного тригонометрического нивелирования (измерением зенитных расстояний между пунктами) не проводилось, поправка за приведение измеренных расстояний к уровню моря не вводилась, что, в конечном счете, отрицательно сказывалось на качестве и точности построения геодезической сети. В целом же Ф.Ф. Шуберт, несмотря на крупные заслуги перед отечественной геодезией, научную роль триангуляционных сетей явно недооценивал.
Примечания
1. В Механическом заведении Главного штаба изготовлялись астролябии, секундомеры, хронометры, пассажные и астрономические трубы, гелиотропы, нормальные меры, термометры, мерные ленты, поперечные масштабы, готовальни и др.; в 1840-х гг. - небольшое количество теодолитов и нивелиров с описаниями, что значительно облегчало работу исполнителей особенно на первых порах пользования ими. В целом заведение полностью удовлетворяло потребность в приборах для мензульной съемки, картосоставительских и чертежных работ. Дорогостоящие универсальные инструменты, вертикальные круги и др. приходилось выписывать из-за границы: из мастерских Эртеля, Репсольда и др. /Папковский П.П. 1983. С. 12/.
2. Система координат, предложенная Ф.Ф. Шубертом, отличалась от других, применяемых в то время. Например, К.И. Теннер пользовался системой координат французского ученого Л. Пюиссана. Ф.Ф. Шуберт считал ее не вполне совершенной (с чем не соглашался К.И. Теннер) и внес в нее некоторые усовершенствования. В конце концов, для придания единообразия в системах координат в 1845 г. было введено правило наносить тригонометрические пункты по географическим широте и долготе /Новокшанова З.К. 1958. С. 58/.
3. Записки ВТД. 1839. С. 1.
4. Двадцать лет советской геодезии и картографии. 1939. С. 275.
5. Салищев К.А. 1948. С. 170.
6. Папковский П.П. Указ. соч. С. 44.
7. Новокшанова З.К. 1957. С. 75.