Балтийская система высот
Балтийская система высот (БСВ) — принятая в СССР в 1977 году система абсолютных высот, отсчёт которых ведётся от нуля кронштадтского футштока. От этой отметки отсчитаны высоты опорных геодезических пунктов, которые обозначены на местности разными геодезическими знаками и нанесены на карты.
В настоящее время БСВ используется в России и ряде других стран СНГ.
Нуль Кронштадтского футштока представляет собой многолетний средний уровень Балтийского моря. Система высот по данному исходному пункту создавалась при помощи наземных геодезических измерений, методами нивелирования I и II классов. [1]
Для распространения единой системы высот по территории страны применяется Государственная нивелирная сеть (является частью Государственной геодезической сети). Главной высотной основой сети являются нивелирные сети I и II классов. Кроме установления Балтийской системы высот, они используются для решения научных задач: изучение изменения высот земной поверхности (земной коры), определения уровня воды морей и океанов и т. д. Как минимум, каждые 25 лет проводится повторное нивелирование всех линий нивелирования I класса и некоторых линий II класса. [2] [3]
Нивелирная сеть I класса состоит из сомкнутых полигонов периметром 1200—2000 км. Средняя ошибка определения высоты — менее 0.8 мм на 1 км хода. Нивелирная сеть II класса образует полигоны с периметром в 400—1000 км. Средняя погрешность определения высоты — менее 2 мм на 1 км хода. [4]
Источник
Кронштадтский футшток: нуль метров над уровнем моря
Высота Эльбруса — 5642 метра над уровнем моря. Высота вулкана Ключевская Сопка — от 4750 до 4850 метров и больше над уровнем моря. Высота самой низкой точки побережья Каспийского моря — минус 28 метров над уровнем моря. Произнося эти слова, мы подчас не задумываемся о том, что такое «уровень моря», где и как его измеряют.
В Кронштадте, у Синего моста через Обводный канал, рядом с Итальянским дворцом, находится Кронштадтский футшток. Это массивная чугунная линейка с фарфоровыми делениями, укрепленная в устое Синего моста. Рядом с ней — небольшая медная табличка, обозначающая нуль. Именно отсюда ведется отсчет высот и глубин в нашей стране.
История Кронштадтского футштока
Кронштадтский футшток — один из старейших в мире. Наблюдения за колебаниями уровня Балтийского моря начались по указу Петра I в 1703 году, а с 1707 года в Кронштадте действует футшточная служба. Появление футшточной службы в то время было вызвано потребностью создания точных лоций для молодого русского флота и необходимостью оповещения жителей Санкт-Петербурга при угрозе наводнений.
Канал Обводной (проводной) с чугунной оградой, 1785–1844 годы
На протяжении пятнадцати лет, с 1825 по 1839 год гидрограф, вице-адмирал Михаил Францевич Рейнеке (1801-1859) проводил исследования колебания уровня Балтийского моря. В 1840 году он предложил нанести черту, соответствующую среднему уровню Финского залива по наблюдениям за этот период.
В 1886 году астроном-геодезист Фёдор Фёдорович Витрам (1854-1914) обозначил нуль Кронштадтского футштока с помощью небольшой медной пластины с горизонтальной чертой. В 1913 году заведующий инструментальной камерой Кронштадтского порта Х.Ф.Тонберг установил новую медную пластину с горизонтальной чертой, обозначающей нуль.
Кронштадтский футшток является метрическим, то есть отградуирован в сантиметрах.
Сейчас медная пластина находится под водой. Но если приглядеться, её можно заметить в воде справа от футштока
Существуют специальные реперы для контроля положения нуля футштока. Они представляют собой метки на твердой поверхности суши. Основной репер Кронштадтского футштока расположен на памятнике Петру Кузьмичу Пахтусову около Итальянского дворца. Это горизонтальная высечка буквы «П» в слове «Польза» на основании памятника.
Слово «Польза» высечено с левой стороны постамента памятника П.К.Пахтусову
Другая метка находится в Ораниенбауме (метка №173), на здании железнодорожной станции. Нивелеровки, проводящиеся с 1880 года, показывают неизменность высотного положения нуля Кронштадтского футштока.
От нуля Кронштадтского футштока в нашей стране отсчитываются высоты опорных геодезических пунктов, которые закреплены на местности различными реперами и нанесены на карты. Они служат геодезической основой топографической съёмки местности.
Мареограф
В 1898 году на берегу рядом с Кронштадтским футштоком был установлен мареограф — прибор-самописец для измерения и непрерывной автоматической регистрации колебаний уровня моря. Вскоре его поместили в небольшой павильон с глубоким колодцем.
Существующий ныне павильон был построен в 1950 году. Он представляет собой сооружение в петровском стиле. Внутри него находится колодец глубиной 7 метров, сообщающийся с Финским заливом Балтийского моря. На поверхности воды находится специальный поплавок, соединенный с самописцем, непрерывно рисующим кривую колебаний уровня Балтийского моря. Средняя величина уровня Балтийского моря приведена к нулю Кронштадтского футштока. Это так называемый прибрежный мареограф — поплавковый самописец уровня моря.
В наши дни работа мареографа полностью автоматизирована. Однако, в соответствии с традицией, четыре раза в сутки метеоролог вручную снимает показания с бумажного самописца.
Рассказывают такую легенду (а может, это правда), когда Юрию Гагарину показали Кронштадтский футшток и павильон с мариографом, он воскликнул: «Теперь я знаю, где находится Пуп Земли!»
Павильон с мареографом
Национальные системы высот
В 1977 году в СССР была принята Балтийская система высот, которая сейчас используется в России и странах СНГ. За точку отсчета принят нуль Кронштадтского футштока — многолетний средний уровень водной поверхности Балтийского моря. По нему в нашей стране считают высоты и глубины, к нему привязаны высоты самолетов и даже орбиты космических кораблей.
Минусом Балтийской системы высот является то, что нуль на Кронштадтском футштоке не отражает изменения высоты футштока, вызванного вертикальными движениями литосферной плиты под Кронштадтом.
Исходный пункт нивелирной сети России (нуль Кронштадтского футштока). Изготовлен в 1840 году, реставрирован в 1981 году
В каждой стране или группе стран используются свои национальные системы высот, которые время от времени уточняются с учетом вертикальных и горизонтальных движений земной коры, усовершенствованием методов геодезии. Например:
- Ordnance Datum Newlyn(ODN) — система высот, принятая в Великобритании. За нуль принят средний уровень воды в гавани Ньюлин с 1915 по 1921 год.
- Normalhöhennull (NHN)— система высот, принятая в Германии в 1992 году. Отсчет ведется от отметки на церкви святого Александра в Валленхорсте (Нижняя Саксония).
- European Terrestrial Reference System 1989 (ETRS89) — система высот, принятая в Италии и ряде других европейских стран. Отсчет ведется по уровню Евразийской литосферной плиты, которая признается в данной системе неподвижной.
- Amsterdam Ordnance Datum или Normaal Amsterdams Peil (NAP)— система высот, принятая в 1879 году в Нидерландах и которая используется большей частью европейских стран. За точку отсчета принята отметка в центре Амстердама, которая находится на высоте 9 футов 5 дюймов (2,67 м) над уровнем моря.
- North American Datum (NAD) — система высот, принятая в Северной Америке: на территории США, Канады и Мексики. За свою историю уточнялась четыре раза. Последняя версия этой системы получила название «North American Vertical Datum of 1988 (NAVD88)». Это формализованное описание формы Земли с учетом специальных реперных точек, привязанных к координатам.
Отметка наводнения 1824 года
Над футштоком есть еще одна отметка: 3,67 метров, 1824 год. 7 (19) ноября 1824 года произошло самое разрушительное наводнение за всю историю Санкт-Петербурга и Кронштадта.
… Ни одно сражение эпохи парусных кораблей не нанесло таких потерь русскому флоту. … Только 12 кораблей смогли удержаться на якорях и швартовах. 53 линейных корабля и фрегата и 40 более мелких судов сорвало с мест и частично сбило в кучу в углу Военной гавани. Многие суда затонули, другие вынесло на берег, посадило на мель, стенки гаваней или на корпуса затонувших. — В.Я.Крестьянинов. Кронштадт. Крепость, город, порт. СПб., 2014. С.27
Под воду ушла практически вся территория Кронштадта, за исключением «Горы» — возвышенного участка в районе нынешних Интернациональной улицы (бывшая Богоявленская) и улицы Аммермана (бывшая Песочная). В целом, в городе не осталось ни одного неповрежденного военного или гражданского здания. Серьезный ущерб был причинен крепостным постройкам и фортам. Погибло 96 человек гражданского населения и военные, которые не могли оставить свой пост. Ущерб оценивался в несколько миллионов рублей — огромную по тем временам сумму.
Памятник блокадной колюшке
Напротив здания мареографа на стенке Обводного канала находится небольшой, но важный памятник рыбке-колюшке. Колюшка — совсем маленькая рыбка. В блокадном городе, когда не осталось никаких других рыб, её ловили сачками. Из фарша колюшек жарили котлеты, которые казались настоящим деликатесом. Благодаря этой рыбешке тысячи блокадников избежали голодной смерти.
Памятник колюшке на стенке Обводного канала
Памятник колюшке был открыт 8 мая 2005 года. На металлической табличке на ограде канала над памятником выбиты стихи кронштадтской поэтессы Марии Таисовны Аминовой, посвященные колюшке:
Обстрелы смолкли и бомбёжки.
Но до сих пор звучит хвала
Блокадной маленькой рыбёшке,
Что людям выжить помогла…
Памятник блокадной колюшке
По кронштадтской примете, перед рыбалкой обязательно надо обязательно подойти к колюшке, и тогда улов будет хорошим.
Источник
Абсолютная и относительная системы высот, их взаимосвязь
В геодезии применяют две системы высот.
1. Абсолютная — расстояние по высоте от среднего уровня Балтийского моря до нашей высоты.
2. Относительная (высотная или условная)— расстояние по высоте от чистого пола 1-го этажа (применяется при типовом проектировании)
Взаимосвязь:
Например строительная площадка в абсолютной системе высот планируется на высоте 132,00м. Средний снежный покров в данной местности достигает 0.8м.Тогда в относительной системе высот высота чистого пола с отметкой 0,0 будет соответствовать высоте 132,8 в абсолютной системе высот.
. 18. Что такое абсолютная высота и превышение, расстояние и горизонтальное понижение?
Абсолютную высоту точки земной поверхности по карте определяют по горизонталям и отметкам. Если точка расположена на горизонтали, то ее высота равна отметке горизонтали. Если точка расположена между горизонталями, то ее высота равна отметке нижней горизонтали плюс превышение точки (определяется интерполированием) над этой горизонталью.
Относительное превышение двух точек равно разности абсолютных высот этих точек.
19. Что такое уклон? В каких единицах он выражается?
Уклон — отношение превышения местности к горизонтальному протяжению, на котором оно наблюдается (напр., уклон, равный 0,010, соответствует подъему 10 м на 1000 м расстояния).
Выражается: (на примере уклона, который соответствует подъему 10 м на 1000 м расстояния).
20. Что измеряют теодолитом?
Теодолитом измеряют вертикальные и горизонтальные углы, а также углы наклона.
Угол наклона- это двугранный угол между горизонтальной плоскостью и направлением на предмет. Он может быть положительным и отрицательным.
21. Как уменьшить влияние коллимационной погрешности при створных измерениях?
Коллимационные погрешности влияют на точность измерений горизонтальных и вертикальных углов. Традиционная методика исключения коллимационной погрешности заключается в наблюдении углов при двух положениях круга.
22. Что измеряют нивелиром?
Нивелиром измеряют превышение точек.
23. Как ослабить влияние несоблюдение главного условия нивелира при измерениях превышений?
Чтобы исключить влияние оптико-механических погрешностей при измерении превышений между точками его надо ставить посередине между точками.
24. Как проверить работоспособность нивелира при измерениях превышений?
Поверку можно произвести различными способами. Один из них заключается в том, что на местности на расстоянии примерно 50 м забивают колышки в точках 1 и 2 (рис. 17) и определяют превышение точки 2 – ( 
) – дважды.
рис. 17.
Первый раз нивелир устанавливают в точке 1, в точке 2 – рейку. Если главное условие не выполняется, т.е. визирная ось не параллельна оси цилиндрического уровня, то вместо правильного отсчёта по рейке 
будет отсчет 
, содержащий некоторую погрешность 
. Действительное превышение будет
,
затем нивелир и рейку меняют местами, и тогда
,
следовательно,
, откуда
.
Юстировку можно не проводить, если:
для нивелира Н-3 вычисленное значение х ≤ ± 4 мм;
для нивелира Н-10Л вычисленное значение х ≤ ± 10 мм.
Если погрешность х больше приведенных величин, то необходимо устранить погрешность, действуя исправительными винтами цилиндрического уровня, предварительно установив горизонтальную нить сетки нитей на исправленный отсчет по рейке
У нивелиров с компенсаторами (т.е. у самоустанавливающихся) визирная ось приводится в горизонтальное положение автоматически после предварительного горизонтирования прибора по круглому уровню. Поверка таких нивелиров следующая.
Упрощенный способ поверки главного условия заключается в том, что берутся отсчеты по рейкам при установке нивелира посередине между рейками и в 4–5 м от одной из них. Если разность в полученных значениях превышений не превосходит допустимых величин (± 4 мм или ± 10 мм), то главное условие соблюдено. В необходимом случае исправление производят в мастерской.
25. Что такое визирная ось и ось цилиндрического уровня?
Визирная ось- прямая линия, проходящая через центр глаза, центр сетки нитей и фокус объектива.
Осью цилиндрического уровня называют мнимую линию, касательную к дуге продольного сечения внутренней сферической поверхности ампулы уровня в нульпункте.
Нульпунктом называют среднюю точку шкалы цилиндрического уровня. При наклоне нивелира изображения концов пузырька расходятся. После приведения пузырька круглого уровня в нульпункте – центр концентрических колец – в поле зрения трубы появляется изображение концов половинок пузырька цилиндрического уровня, совмещение которых достигается вращением элевационного винта. Благодаря тому, что шаг элевационного винта мал, выведение им пузырька уровня в нульпункт происходит плавно и точно. Если визирная ось параллельно оси цилиндрического уровня, то после совмещения концов пузырька уровня визирная ось устанавливается в горизонтальное положение. Это выполняется непосредственно перед взятием отсчета по рейке.
Источник